程彪的開題報告

畢業(yè)設(shè)計 /論文 開 題 報 告 課 題 名 稱 疲勞駕駛提醒器設(shè)計 院 系 信息科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè) 班 通信工程 0901 班 姓 名 程 彪 評 分 指 導(dǎo) 教 師 王軍艦 華中科技大學(xué)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(nèi)容 1） 課題研究的目的和意義； 2）課題 研究的主要內(nèi)容； 3）研究方法； 4）實(shí)施計劃。 5）主要參考文獻(xiàn)：不少于 5 篇，其中外文文獻(xiàn)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(dāng)， 研究內(nèi)容中必須有自己的見解和觀點(diǎn)。 3.開題報告的字?jǐn)?shù) 不少于 2000 字（藝術(shù)類專業(yè)不少于 1000 字），格式按華中科技大學(xué)武昌分校本科畢業(yè)設(shè) 計 /論文撰寫規(guī)范的要求撰寫。 4. 指導(dǎo)教師和責(zé)任單位必須審查簽字。 5開題報告 單獨(dú)裝訂， 本附件為封面，后續(xù)表格請從網(wǎng)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(chǔ)上提出調(diào)整方案，報學(xué)校審批后執(zhí)行。 1 華中科技大學(xué)武昌分校學(xué) 生 畢業(yè)論 文 開題報 告 學(xué)生姓名 程彪 學(xué) 號 20091181009 專業(yè)班級 通信 0901 班 院系 信息科學(xué)與 工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 王軍艦 職稱 工程師 課題名稱 疲勞駕駛提醒器 設(shè)計 1. 課題研究的目的和意義 1.1 課題研究目的 本次設(shè)計的目的是 設(shè)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(shí)時采集駕駛員眼睛狀態(tài)， 然后對采集到的圖像進(jìn)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(shù)，減少疲勞駕駛的出現(xiàn)。 1.2 課題研究意義 隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 ， 機(jī)動車輛與日俱增 。據(jù)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(guān)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(guān)單位做過調(diào)查，綜合統(tǒng)計各種交通事故發(fā)生的原因，最后得出導(dǎo)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(chǎn)生生理機(jī)能和心理機(jī)能的失調(diào)，而在客觀上出現(xiàn)駕駛技能下降的現(xiàn)象。駕駛 員 睡眠質(zhì)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(yùn)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(dāng)?shù)炔话踩蛩?。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(shí)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(shù)字圖像處理技術(shù)應(yīng)用到疲勞駕駛檢測判別 中去 ，并根據(jù)判別結(jié)果進(jìn)行預(yù)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(nèi)容 方案一 ： 使用 DSP 芯片實(shí)現(xiàn) 。 DSP 由于具備硬件浮點(diǎn)運(yùn)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(dāng)強(qiáng)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(guān)于視覺識別的函數(shù)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(shí)現(xiàn)。 FPGA 能 夠 實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的并行處理，從而大大提高了系統(tǒng)的效率與實(shí)時響應(yīng)速率。但是 整個系統(tǒng)的邏輯關(guān)系十分復(fù)雜，用 VHDL 語言實(shí)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(shí)現(xiàn)。 ARM 在 C 語言的開發(fā)環(huán)境下，具 有豐富的關(guān)于圖像識別和人臉識別方面的函數(shù)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(diǎn)，因此它十分適合在工業(yè)控制、消費(fèi)類多媒體和移動式應(yīng)用等領(lǐng)域進(jìn)行開發(fā)。 綜上所述， 本次設(shè)計 采用方案三 。本次設(shè)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(diào)試檢測系統(tǒng)，并進(jìn)行一些擴(kuò)展，例如加上測距模塊，當(dāng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(diǎn) 。該部分的主要功能是實(shí)時采集駕駛員的圖像，圖像中應(yīng)包含駕駛員的面部，以便后續(xù)部分進(jìn)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(nèi)核的 64/32 bit 嵌入式處理器 ， 主頻 可達(dá) 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(shù) 的配置 ，包含輸出數(shù)據(jù)的格式與分辨率標(biāo)準(zhǔn) 等，使攝像頭按 系統(tǒng)要求 輸出圖像數(shù)據(jù)；然后將圖像在液晶屏上顯示，并對數(shù)據(jù)進(jìn)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(yīng)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(yùn)行狀態(tài)的信息與報錯信息，方便調(diào)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(diào)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(qū)動部分、攝像頭驅(qū)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(nèi)存管理單元初始化串口 0 初始化液晶屏初始化復(fù)位攝像頭并寫入?yún)?shù)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(shù)據(jù)選出人臉部分分析面部數(shù)據(jù)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(diǎn)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(guān)閉蜂鳴器熄滅二極管 5 3研究方法 首先要確定本次設(shè)計所需要的相關(guān) 知識，然后就這些知識查找 資料，進(jìn)而對相關(guān)知識進(jìn)行初步的了解和把握。本次設(shè)計 最大的難點(diǎn)在于 面部識別部分，需要查閱相關(guān)學(xué)科的文獻(xiàn)資料，并且靈活運(yùn)用面部識別方面的函數(shù)庫 。 另外 ， 還需 要通過自己所學(xué)到 有關(guān)于 各種傳感器及嵌入式 的知識 來進(jìn)行編程 ， 最后需要對整個系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的排錯調(diào)試 ，從而 完成本次設(shè)計。 首先進(jìn)行技術(shù)設(shè)計可行性分析、論證，然后 根據(jù)課題要求進(jìn)行編程， 最后 進(jìn)行檢測以及調(diào)試。 4實(shí)施計 劃 （ 1） 第 1-2 周 開題階段，撰寫開題報告、外文文獻(xiàn)翻譯 。 （ 2） 第 3-4 周 提交開題報告、外文文獻(xiàn)翻譯，完成開題答辯 。 （ 3） 第 5-6 周 查閱資料，方案設(shè)計 。 （ 4） 第 7-10 周 擬定的課題實(shí)施方案，進(jìn)行深入研究，基本完成畢業(yè)設(shè)計 /論文工作 。 （ 5） 第 11 周 軟硬件修改、系統(tǒng)調(diào)試，課題中期檢查 。 （ 6） 第 12 周 課題驗(yàn)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(xiàn) 1 王黎明，陳雙橋等 .ARM9 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)踐 .北京 :北京航天航空大學(xué)出版社，2008. 2 韓超 .嵌入式 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