汽车驾驶员疲劳检测仪设计(附件)【字数：8272】
摘 要本文设计的驾驶员疲劳驾驶检测仪,可以检测出驾驶员是否处于疲劳状态，并进行疲劳报警。首先，选用一种CCD摄像头对驾驶员进行图像采集， 经过matlab编程定位人脸和人眼，建立一个人眼数据库；其次，通过计算PERCLOS值，统计分析一分钟内获取的图像中闭眼的图像数与总图像数的比值；最后，在我们编好的疲劳驾驶检测程序中导入数据库，以此判定驾驶员疲劳程度，并进行报警。疲劳检测仪应快速准确的进行疲劳识别同时对驾驶员的正常驾驶不造成影响。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1国外研究现状 1
1.2.2国内研究现状 2
1.3本课题研究内容 2
第二章 基础理论研究 3
2.1原理和方法 3
2.2人脸和人眼定位算法 4
2.2.1人脸定位 4
2.2.2人眼定位 5
第三章 硬件分析 8
3.1摄像头 8
3.2电源 8
3.3图像采集器 8
3.4图像处理软件 8
3.5计算机和AV线 9
3.6蜂鸣报警器 9
第四章 疲劳检测模拟试验研究 10
4.1 实验器材 10
4.2实验步骤 10
4.3实验要求 10
4.4实验内容 10
4.5实验结果分析 13
结束语 15
致 谢 16
参考文献 17
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
疲劳驾驶是指驾驶员在不休息的情况下，长时间驾驶机动车，在心理及生理方面的作用下出现疲劳状态，从而导致驾驶及操作技能下降的现象。对于疲劳驾驶在生理方面主要表现出驾驶员打盹、眼睛闭合、频繁的出现点头动作；在心里方面主要表现出驾驶员难集中注意力、反应弧变长、出现驾驶习惯外的驾驶动作[3]。随着科技的进步，道路交通运输业也随之蓬勃发展，许多挂车、货车驾驶员为了追求利益，经常超载行驶，并且为了躲避交通警察经常选择 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
夜间行车，导致驾驶员休息不足，经常出现疲劳驾驶状态，极易引发交通事故。在欧美等国统计的交通事故案件中发现，由于疲劳驾驶所导致的事故在总交通事故中占有极大的比例，大约可达到80%以上。对于造成交通事故的因素，印第安纳大学进行的调查研究发现 ,有10%的交通事故因素在于车辆没有及时检修存在安全隐患，而驾驶员由于连续驾驶、休息不足等因素造成疲劳驾驶所导致的交通事故达到了85%左右[12]。目前汽车工业高速发展，许多人出行选择自己驾驶汽车，而许多人无视天气情况，在雨雪天气下长时间驾车，驾驶员一直处于紧张状态，容易导致疲劳驾驶。还有许多人行车速度过高且连续驾驶较长时间，会出现疲劳状态。最近10多年来，我国由于交通事故所造成的死亡人数一直居于世界第一。十几年间，我国由于交通事故造成的死亡人数，从每年5万多人增长到10多万人。所以展开疲劳驾驶检测技术的研究是极其重要的，且有其深远的意义。
1.2 国内外研究现状
1.2.1国外研究现状
许多国家正在进行驾驶员疲劳驾驶检测系统的研究工作。德国的一家公司研制出的一种驾驶员疲劳驾驶检测仪[14]，可以利用摄像头快速准确的定位人脸的位置，并可以迅速捕捉到眼睛的状态，而后通过相应的算法可快速找到瞳孔的位置，该疲劳检测系统的检测速度可以达到200 帧/s ，当系统判定驾驶员处于疲劳驾驶状态下，通过声音进行报警。美国Attention Technology公司研制出的DD850[13]，是一种驾驶员疲劳监控装置，该装置利用红外摄像头可以快速的检测出眼睑的闭合程度，并且通过亮瞳效应快速准确的定位和跟踪驾驶员的眼睛状态，该装置可直接安装在汽车仪表盘上，为了增加摄像头拍摄视野，该装置采用可旋转拍摄角度的摄像头采集人脸图像，并采用PERCLOS算法计算驾驶员是否疲劳，当判定驾驶员疲劳后则进行疲劳报警，该装置的报警音量可以调节，但是缺点在于仅可在晚上使用。
当前智能控制技术广泛的应用在汽车疲劳驾驶监控[11]中,主要应用有:疲劳驾驶检测仪在驾驶员正常驾驶状态下采集驾驶数据,并以此数据建立数学模型,系统要在驾驶员正常驾驶状态下进行持续的数据采集，以用于模型的修正，确保模型的准确性；疲劳驾驶往往出现在驾驶员长时间持续驾驶的情况下，此时驾驶员会出现驾驶习惯以外的操作，如:方向盘长时间不动或急速转向,油门踏板长时间不出现变化,频繁的出现急刹车等。而模糊控制器,结合网络技术及计算机可以有效的利用方向盘的转向轴、油门踏板及刹车踏板等影响驾驶状态的因数,监测驾驶员工作状态，当判定驾驶员当前处于疲劳状态，则进行疲劳报警。
1.2.2国内研究现状
中国对于疲劳驾驶检测系统研究的起步时间较晚,在2003年以前，我国只有上海交通大学、中国农业大学等几所学校有进行疲劳驾驶的研究[9]。最近几年，我国才加大了对于疲劳驾驶检测系统的研究,许多高校加入了对疲劳驾驶的研究工作。虽然我国加大了对疲劳驾驶检测系统的研究力度，但由于起步较晚、没有统一的判定驾驶员疲劳驾驶的参数，研究进度较慢。到目前为止，仅有以下研究较为成功：通过传感器检测驾驶员在驾驶时汽车方向盘以及踏板等的运动参数来判定驾驶员的疲劳程度,经研究发现方向盘较长时间不动,说明驾驶员在打瞌睡。
我国目前有较多的人员在进行疲劳驾驶检测系统的研究，但是几乎没有成熟的产品推广到市场上，其主要原因有：
没有统一的驾驶员疲劳检测标准；
疲劳驾驶检测系统提取的疲劳信息较片面，不够准确，可靠性差；
大多数产品只是针对驾驶员的驾驶行为或生理特征进行疲劳判定，难以实现信息的融合。
1.3本课题研究内容
（1）用CCD摄像头采集驾驶员图像，利用matlab软件编程定位人脸和人眼，并建立人眼数据库;
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1国外研究现状 1
1.2.2国内研究现状 2
1.3本课题研究内容 2
第二章 基础理论研究 3
2.1原理和方法 3
2.2人脸和人眼定位算法 4
2.2.1人脸定位 4
2.2.2人眼定位 5
第三章 硬件分析 8
3.1摄像头 8
3.2电源 8
3.3图像采集器 8
3.4图像处理软件 8
3.5计算机和AV线 9
3.6蜂鸣报警器 9
第四章 疲劳检测模拟试验研究 10
4.1 实验器材 10
4.2实验步骤 10
4.3实验要求 10
4.4实验内容 10
4.5实验结果分析 13
结束语 15
致 谢 16
参考文献 17
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
疲劳驾驶是指驾驶员在不休息的情况下，长时间驾驶机动车，在心理及生理方面的作用下出现疲劳状态，从而导致驾驶及操作技能下降的现象。对于疲劳驾驶在生理方面主要表现出驾驶员打盹、眼睛闭合、频繁的出现点头动作；在心里方面主要表现出驾驶员难集中注意力、反应弧变长、出现驾驶习惯外的驾驶动作[3]。随着科技的进步，道路交通运输业也随之蓬勃发展，许多挂车、货车驾驶员为了追求利益，经常超载行驶，并且为了躲避交通警察经常选择 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
夜间行车，导致驾驶员休息不足，经常出现疲劳驾驶状态，极易引发交通事故。在欧美等国统计的交通事故案件中发现，由于疲劳驾驶所导致的事故在总交通事故中占有极大的比例，大约可达到80%以上。对于造成交通事故的因素，印第安纳大学进行的调查研究发现 ,有10%的交通事故因素在于车辆没有及时检修存在安全隐患，而驾驶员由于连续驾驶、休息不足等因素造成疲劳驾驶所导致的交通事故达到了85%左右[12]。目前汽车工业高速发展，许多人出行选择自己驾驶汽车，而许多人无视天气情况，在雨雪天气下长时间驾车，驾驶员一直处于紧张状态，容易导致疲劳驾驶。还有许多人行车速度过高且连续驾驶较长时间，会出现疲劳状态。最近10多年来，我国由于交通事故所造成的死亡人数一直居于世界第一。十几年间，我国由于交通事故造成的死亡人数，从每年5万多人增长到10多万人。所以展开疲劳驾驶检测技术的研究是极其重要的，且有其深远的意义。
1.2 国内外研究现状
1.2.1国外研究现状
许多国家正在进行驾驶员疲劳驾驶检测系统的研究工作。德国的一家公司研制出的一种驾驶员疲劳驾驶检测仪[14]，可以利用摄像头快速准确的定位人脸的位置，并可以迅速捕捉到眼睛的状态，而后通过相应的算法可快速找到瞳孔的位置，该疲劳检测系统的检测速度可以达到200 帧/s ，当系统判定驾驶员处于疲劳驾驶状态下，通过声音进行报警。美国Attention Technology公司研制出的DD850[13]，是一种驾驶员疲劳监控装置，该装置利用红外摄像头可以快速的检测出眼睑的闭合程度，并且通过亮瞳效应快速准确的定位和跟踪驾驶员的眼睛状态，该装置可直接安装在汽车仪表盘上，为了增加摄像头拍摄视野，该装置采用可旋转拍摄角度的摄像头采集人脸图像，并采用PERCLOS算法计算驾驶员是否疲劳，当判定驾驶员疲劳后则进行疲劳报警，该装置的报警音量可以调节，但是缺点在于仅可在晚上使用。
当前智能控制技术广泛的应用在汽车疲劳驾驶监控[11]中,主要应用有:疲劳驾驶检测仪在驾驶员正常驾驶状态下采集驾驶数据,并以此数据建立数学模型,系统要在驾驶员正常驾驶状态下进行持续的数据采集，以用于模型的修正，确保模型的准确性；疲劳驾驶往往出现在驾驶员长时间持续驾驶的情况下，此时驾驶员会出现驾驶习惯以外的操作，如:方向盘长时间不动或急速转向,油门踏板长时间不出现变化,频繁的出现急刹车等。而模糊控制器,结合网络技术及计算机可以有效的利用方向盘的转向轴、油门踏板及刹车踏板等影响驾驶状态的因数,监测驾驶员工作状态，当判定驾驶员当前处于疲劳状态，则进行疲劳报警。
1.2.2国内研究现状
中国对于疲劳驾驶检测系统研究的起步时间较晚,在2003年以前，我国只有上海交通大学、中国农业大学等几所学校有进行疲劳驾驶的研究[9]。最近几年，我国才加大了对于疲劳驾驶检测系统的研究,许多高校加入了对疲劳驾驶的研究工作。虽然我国加大了对疲劳驾驶检测系统的研究力度，但由于起步较晚、没有统一的判定驾驶员疲劳驾驶的参数，研究进度较慢。到目前为止，仅有以下研究较为成功：通过传感器检测驾驶员在驾驶时汽车方向盘以及踏板等的运动参数来判定驾驶员的疲劳程度,经研究发现方向盘较长时间不动,说明驾驶员在打瞌睡。
我国目前有较多的人员在进行疲劳驾驶检测系统的研究，但是几乎没有成熟的产品推广到市场上，其主要原因有：
没有统一的驾驶员疲劳检测标准；
疲劳驾驶检测系统提取的疲劳信息较片面，不够准确，可靠性差；
大多数产品只是针对驾驶员的驾驶行为或生理特征进行疲劳判定，难以实现信息的融合。
1.3本课题研究内容
（1）用CCD摄像头采集驾驶员图像，利用matlab软件编程定位人脸和人眼，并建立人眼数据库;
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