程彪的開題報告

畢業(yè)設計 /論文 開 題 報 告 課 題 名 稱 疲勞駕駛提醒器設計 院 系 信息科學與工程學院 專 業(yè) 班 通信工程 0901 班 姓 名 程 彪 評 分 指 導 教 師 王軍艦 華中科技大學武昌分校 畢業(yè)論文開題報告撰寫要求 1.開題報告的主要內容 1） 課題研究的目的和意義； 2）課題 研究的主要內容； 3）研究方法； 4）實施計劃。 5）主要參考文獻：不少于 5 篇，其中外文文獻不少于 1 篇。 2 撰寫開題報告時，所選課題的課題名稱不得多于 25 個漢字，課題研究份量要適當， 研究內容中必須有自己的見解和觀點。 3.開題報告的字數 不少于 2000 字（藝術類專業(yè)不少于 1000 字），格式按華中科技大學武昌分校本科畢業(yè)設 計 /論文撰寫規(guī)范的要求撰寫。 4. 指導教師和責任單位必須審查簽字。 5開題報告 單獨裝訂， 本附件為封面，后續(xù)表格請從網上下載并用 A4 紙打印后填寫。 6. 此開題報告適用于全校各專業(yè)，部分特殊專業(yè)需要變更的，由所在系在基礎上提出調整方案，報學校審批后執(zhí)行。 1 華中科技大學武昌分校學 生 畢業(yè)論 文 開題報 告 學生姓名 程彪 學 號 20091181009 專業(yè)班級 通信 0901 班 院系 信息科學與 工程學院 指導教師 王軍艦 職稱 工程師 課題名稱 疲勞駕駛提醒器 設計 1. 課題研究的目的和意義 1.1 課題研究目的 本次設計的目的是 設計一個防止駕駛員在駕駛過程 出現(xiàn)疲勞駕駛情況 的系統(tǒng) 。該系統(tǒng)采用 三星公司的 S5PV210 為主控芯片， 控制 攝像頭實時采集駕駛員眼睛狀態(tài)， 然后對采集到的圖像進行處理并分析駕駛員是否長時間閉上眼睛 。 一旦出現(xiàn)該情況立即給予 聲光提醒；若駕駛員仍處于閉眼狀態(tài)，隨即增大提醒音量。 從而防止駕駛員在駕駛過程中打瞌睡，在一定程度上可以提高駕駛安全系數，減少疲勞駕駛的出現(xiàn)。 1.2 課題研究意義 隨著社會經濟的發(fā)展 ， 機動車輛與日俱增 。據統(tǒng)計，我國的汽車銷量已在世界上排名第一， 由此可見我國 交通業(yè) 的 繁榮 興盛。但由 此引發(fā)的交通 安全問題 也 越來越受到人們 的 關注 ，并且 逐漸成為了制約我國交通業(yè)發(fā)展的因素之一 。 有關單位做過調查，綜合統(tǒng)計各種交通事故發(fā)生的原因，最后得出導致交通事故發(fā)生的首要元兇就是疲勞駕駛 。 疲勞駕駛，是指駕駛 員 在長時間連續(xù)行車后，產生生理機能和心理機能的失調，而在客觀上出現(xiàn)駕駛技能下降的現(xiàn)象。駕駛 員 睡眠質量差或不足 、 長時間駕駛車輛，容易出現(xiàn)疲勞。駕駛疲勞會影響到駕駛 員 的注意 力 、感覺、知覺、思維 能力 、判斷 能力 、意志、決定和運動等諸 多 方面。疲勞后繼續(xù)駕駛車輛，會感到困倦瞌睡 、 四肢無力 、 注意力 不集中 、 判斷能力下降 、 甚至出現(xiàn)精神恍惚或瞬間記憶消失 等現(xiàn)象。極易引發(fā) 動作遲誤或過早，操作停頓或修正時間不當等不安全因素 。因此在這種情況下， 發(fā)生道路交通事故 的概率很高 。 因此，為 了 減少疲勞駕駛而引起的交通事故 ， 保障人們的人身安全，研究有效的方法來實時檢測駕駛員的疲勞狀態(tài)是非常必要 且 具有重要意義的。本作品將目前正處于研究熱門的數字圖像處理技術應用到疲勞駕駛檢測判別 中去 ，并根據判別結果進行預警處理 。在具有一定的 創(chuàng)新性 的 同時也能有效的防止疲勞駕駛，提高交通安全，很有社會意義。 2 2課題 研究 的 主要內容 方案一 ： 使用 DSP 芯片實現(xiàn) 。 DSP 由于具備硬件浮點運算器，速度 性 能 相較于其他MCU 有一定優(yōu)勢 ， 特別是 在圖像處理方面相當強大，但 DSP 的成本較高 ,而且 開發(fā)難度相對比較大 。 特別是有一些 C 語言的 關于視覺識別的函數庫要移植到 DSP 上的話，工作量相對來說會比較大。 方案二： 采用 FPGA 芯片實現(xiàn)。 FPGA 能 夠 實現(xiàn)對數據的并行處理，從而大大提高了系統(tǒng)的效率與實時響應速率。但是 整個系統(tǒng)的邏輯關系十分復雜，用 VHDL 語言實現(xiàn)起來十分繁瑣。并且 FPGA 芯片的成本與 DSP 不相上下。 方案三： 采用 ARM 芯片實現(xiàn)。 ARM 在 C 語言的開發(fā)環(huán)境下，具 有豐富的關于圖像識別和人臉識別方面的函數庫， 可以大大縮短 開發(fā)流程 。并且 ARM 芯片也具有 性能高、成本低和能耗省 的特點，因此它十分適合在工業(yè)控制、消費類多媒體和移動式應用等領域進行開發(fā)。 綜上所述， 本次設計 采用方案三 。本次設計過程將分為三個階段。 第一 階段主要研究 S5PV210 芯片的攝像頭接口和液晶屏接口 ,完成從攝像頭采集圖像并在液晶屏上顯示的過程 ；第二階段主要研究面部識別的算法，完成從背景中識別出人臉部分然后分析出眼睛狀態(tài)的過程；第三階段用于整體調試檢測系統(tǒng)，并進行一些擴展，例如加上測距模塊，當車輛前方有障礙物時，采取緊急制動或繞行等措施。 硬件分為采集部分、處理部分和 輸出 部分三 塊， 硬件結構圖如下所示： 主 控 芯 片攝 像 頭液 晶 屏采 集 部 分 處 理 部 分 輸 出 部 分聲 光 報 警 圖 1 硬件結構框圖 各部分功能為： （ 1） 攝像頭部分： 攝像頭采用 常見的 USB 攝像頭 ， 它 具有高敏感度 、 低功耗 、 高分辨率 （ 最高 640 480 pixels）、 支持大量常用的圖像格式、支持自動 圖像控制等優(yōu)點 。該部分的主要功能是實時采集駕駛員的圖像，圖像中應包含駕駛員的面部，以便后續(xù)部分進行分析。 （ 2） 主控芯片模塊 : 主控芯片 采用 三星公司開發(fā)的 S5PV210 處理器 ，這 是一款基 3 于 ARM Cortex-A8 內核的 64/32 bit 嵌入式處理器 ， 主頻 可達 1GHz， 具備 多個 USB 接口 ，適用于對功率和成本都較 敏感的嵌入式系統(tǒng)。 該部分的主要功能是：在系統(tǒng)初始化部分，完成 對 USB 攝像頭 參數 的配置 ，包含輸出數據的格式與分辨率標準 等，使攝像頭按 系統(tǒng)要求 輸出圖像數據；然后將圖像在液晶屏上顯示，并對數據進行分析得出 駕駛員眼睛的狀態(tài)；若出現(xiàn)眼睛長閉的情況，則給出相應聲光報警。 （ 3） 顯示部分 ： 液晶屏采用開發(fā)板上自帶的統(tǒng)寶 3.5 寸 TFT 液晶屏， 像素為240*320,16 位真彩。 該部分用來顯示攝像頭采集的圖像，另外還可以即時給出系統(tǒng)運行狀態(tài)的信息與報錯信息，方便調試時參考。 （ 4） 報警 模塊： 聲音報警部分采用蜂鳴器，可以由 S5PV210 輸出 PWM 信號來調節(jié)報警聲音大小，光亮報警部分使用普通發(fā)光二極管來模擬。 以上是對硬件部分 的 介紹，軟件部分 主要分為：系統(tǒng)初始化部分、液晶屏驅動部分、攝像頭驅動部分、面部識別部分、報警輸出部 分等五個部分。 軟件流程圖如下所示： 4 圖 2 軟件流程圖 開始系統(tǒng)時鐘初始化內存管理單元初始化串口 0 初始化液晶屏初始化復位攝像頭并寫入參數串口輸出失敗信息測試攝像頭停止串口輸出提示信息處理圖像數據選出人臉部分分析面部數據找出眼睛部分判斷眼睛狀態(tài)定時一段時間再次判斷眼睛狀態(tài)打開蜂鳴器點亮二極管再次判斷眼睛狀態(tài)加大蜂鳴器聲音失敗成功閉合睜開睜開閉合睜開閉合關閉蜂鳴器熄滅二極管 5 3研究方法 首先要確定本次設計所需要的相關 知識，然后就這些知識查找 資料，進而對相關知識進行初步的了解和把握。本次設計 最大的難點在于 面部識別部分，需要查閱相關學科的文獻資料，并且靈活運用面部識別方面的函數庫 。 另外 ， 還需 要通過自己所學到 有關于 各種傳感器及嵌入式 的知識 來進行編程 ， 最后需要對整個系統(tǒng)進行相應的排錯調試 ，從而 完成本次設計。 首先進行技術設計可行性分析、論證，然后 根據課題要求進行編程， 最后 進行檢測以及調試。 4實施計 劃 （ 1） 第 1-2 周 開題階段，撰寫開題報告、外文文獻翻譯 。 （ 2） 第 3-4 周 提交開題報告、外文文獻翻譯，完成開題答辯 。 （ 3） 第 5-6 周 查閱資料，方案設計 。 （ 4） 第 7-10 周 擬定的課題實施方案，進行深入研究，基本完成畢業(yè)設計 /論文工作 。 （ 5） 第 11 周 軟硬件修改、系統(tǒng)調試，課題中期檢查 。 （ 6） 第 12 周 課題驗收 。 （ 7） 第 13-14 周 撰寫論文初稿、提交初稿修改論文并定稿 。 （ 8） 第 15 周 答辯資格審查，畢業(yè)答辯 。 6 5主要參考文獻 1 王黎明，陳雙橋等 .ARM9 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與實踐 .北京 :北京航天航空大學出版社，2008. 2 韓超 .嵌入式 GUI開發(fā)設計 .北京 :電子工業(yè)出版社 ,2009. 3 王宇行 .ARM 程序分析與設計 .北京 :北京航天航空大學出版社 ,2008. 4 黃志偉，鄧月明等 .ARM9 嵌入式系統(tǒng)設計基礎教程 .北京 :北京航天航空大學出版社 ,2008. 5 Samsung Electronics.S3C2440A 32-Bit CMOS M