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解析汽車(chē)駕駛員防疲勞駕駛報警系統的設計的論文
1、方案設計
1.1 系統方案
首先用攝像頭采集出駕駛員眼部和駕駛員的臉部和眼部區域的信息，然后在眼部區域中分析眼睛特征，并根據眼部運動(dòng)的圖像特點(diǎn),采用圖像信息的跟蹤方法對眼部信息進(jìn)行跟蹤，進(jìn)一步提高駕駛員眼部區域的檢測準確度，最后根據系統檢測出駕駛員眼睛的閉合時(shí)間的快慢和眨眼的頻率等信息來(lái)判斷駕駛員是否處于疲勞駕駛的狀態(tài)。當汽車(chē)駕駛員沒(méi)有處于疲勞狀態(tài)時(shí)，該報警系統將會(huì )自動(dòng)休眠，十五分鐘以后，系統進(jìn)行復位，并重新開(kāi)始新的檢測。
1.2 工作原理
當駕駛員將汽車(chē)起動(dòng)后，車(chē)輛有一定的速度后，報警系統的攝像頭啟動(dòng)。將會(huì )獲取駕駛員的臉、眼的區域信息，然后進(jìn)行圖像信息的處理，并將處理后的信息輸進(jìn)行車(chē)電腦中。ECU會(huì )將輸入的信息做識別、整合處理，然后，電腦將處理后的信號輸出到報警裝置。如果駕駛員有疲勞駕駛的行為，則就會(huì )指示報警系統就會(huì )進(jìn)行燈光閃爍并且蜂鳴聲想起提醒駕駛員存在疲勞駕駛的風(fēng)險。提醒駕駛員采取相應措施避免疲勞駕駛。
2、系統結構及實(shí)現
2.1 硬件結構
疲勞監測系統的硬件由三個(gè)電路部分組成。攝像頭，DSP 系統板和音視頻壓縮板。攝像頭輸出駕駛員的眼部和臉部區域信息等標準視頻信號。DSP 系統板包括DSP 系統電路、CPLD譯碼電路以及存儲器擴展電路和網(wǎng)絡(luò )通信接口電路。音視頻壓縮板則包括視頻采集電路，電源模塊和異步串行通信電路以及音頻編解碼電路。而疲勞監測系統的外部接口有多個(gè)電源輸入接口，包括音頻輸入輸出接口和網(wǎng)絡(luò )通信接口以及報警輸出接口。DSP 系統電路包括存儲器擴展和DSP 括配置以及時(shí)鐘的電路。這其中DSP 系統為該報警系統的最重要控制部分。主要完成駕駛員眼部區域信息的判斷和識別、疲勞判斷和視頻編碼以及網(wǎng)絡(luò )傳輸控制等各項任務(wù)。網(wǎng)絡(luò )接口部分則由以太網(wǎng)控制器組成，提供自適應以太網(wǎng)接口。CPLD 譯碼電路為FLASH提供分頁(yè)和片選信號為UART 的兩個(gè)通道提供片選信號，為ESAM 模塊提供數據的輸入及輸出通道和復位信號。視頻解碼器將轉換成數字信號。異步串行接口芯片為T(mén)L16C550C，提供RS—48 接口，用來(lái)控制解碼器或其它配套監控設備。電源模塊輸入為12 伏的電壓，其中12伏電壓給攝像頭提供電壓，電壓經(jīng)過(guò)處理、降壓后得到5 伏、3 伏和1.4 伏的電壓，其中一點(diǎn)四伏的電壓給DSP 和其它電路提供電壓。
2.2 軟件信息的處理
車(chē)載攝像頭采集的是駕駛員的圖像信息，并不是車(chē)輛的信息，并將其輸入到行車(chē)電腦，車(chē)載攝像頭一般會(huì )采集司機的頭部、臉部、眼睛、最主要的還是對駕駛員眼睛的信息進(jìn)行采集。然后行車(chē)電腦會(huì )對采集的信息進(jìn)行加工、處理、分析、判斷。司機在駕車(chē)的清醒階段，眼睛睜開(kāi)的大小程度基本上是沒(méi)有變化的，而在輕度疲勞駕駛階段，眼睛睜開(kāi)的幅度會(huì )發(fā)生改變，眼睛會(huì )變小。有時(shí)候眼睛處于半閉的狀態(tài)。但是在中度和重度疲勞階段，司機很有可能會(huì )出現巧眼閉眼等情況，甚至會(huì )出現閉眼幾秒鐘的嚴重情況。因此，通過(guò)對司機眼睛的定位，進(jìn)而判斷駕駛員是否存在眩眼的情況，就可以辨別駕駛員是否處于疲勞駕駛的行為狀態(tài)。
2.3 報警裝置的設計
語(yǔ)音報警器裝置使用8031 單片機設計, 報警信號是通過(guò)高電平或低電平信號(與汽車(chē)的ECU 系統相連接)，從外部輸入的信號經(jīng)過(guò)輸入電路，并通過(guò)8255 并行接口送往8031 處理。如果其中某一個(gè)參數超出限制，相應該參數報警回路的低電平或者高電平相應的信號輸入到8031 單片機中，通過(guò)驅動(dòng)閃光電路使相應的指示燈發(fā)出閃爍現象,并通過(guò)放音電路進(jìn)行語(yǔ)音包報警。下圖中EPROM為單片機的程序存儲器。另外語(yǔ)音報警器還具有三個(gè)功能按鈕。復位電路：通過(guò)8031 單片機，將預先設置好存在程序存儲器中的程序讀取，然后通過(guò)并行接口分別輸送到放音電路和閃光電路，擦除所有使用過(guò)的報警和靜音標志，并重新設置語(yǔ)音報警器的參數設置。
靜音電路：通過(guò)8031 單片機，將預先設置好存在程序存儲器中的程序讀取，然后通過(guò)并行接口，將讀取的程序輸送到放音電路，此時(shí)，報警聲音停止，只有燈的閃爍來(lái)提醒報警，該電路只是燈光閃爍，不出聲音，直至此電路報警解除。
檢驗電路：通過(guò)8031 單片機，將預先設置好存在程序存儲器中的程序讀取，然后通過(guò)并行接口將讀取出來(lái)的程序輸送到每個(gè)電路的回路中，用來(lái)檢驗每個(gè)電路的狀況，置便會(huì )自動(dòng)檢驗燈光閃動(dòng)并回放所有電路相應語(yǔ)音，語(yǔ)音回放完畢以后該電路燈滅。
3、結論
在對比其他報警系統后得出該報警系統的優(yōu)點(diǎn)明顯，易于普及并且效果顯著(zhù)，功能全面的報警器的方案。并對其功能結構等方面組成進(jìn)行分析和研討，得出其工作原理，很好的解決了問(wèn)題。在這次設計中上，形成了疲勞駕駛預警系統的整體設計方案。設計了司機防疲勞駕獨系統，介紹了每一個(gè)數據處理的與原理，分析了系統的工作原理，具有良好的實(shí)用價(jià)值。本次報警系統，可準確有效地檢測到駕駛員的疲勞駕駛狀態(tài)，在研究了目前現有的報警系統后，發(fā)現此系統有較高的精準性，功能全面，并最終得出了這種系統的優(yōu)越性能。
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