大連理工大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目申報(bào)書

大連理工大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練工程申報(bào)書工程名稱：疲勞駕駛監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)工程成員：袁雷陳柯錦沈赟于云鵬學(xué)部〔學(xué)院〕：電子信息與電氣工程學(xué)部指導(dǎo)教師：李建華立項(xiàng)時(shí)間：2023年4月教務(wù)處制表工程名稱疲勞駕駛監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)負(fù)責(zé)人姓名學(xué)部〔院〕學(xué)號(hào)班級郵箱袁雷電信202381217電信111315041113839yuanlei2023@成員沈赟電信202361833電信111718842660616592665359@qq陳柯錦電信202381442電信11131347894656213206260678@163于云鵬電信202365068電信111615104072250290857360@qq指導(dǎo)教師姓名李建華單位信息與通信工程學(xué)院職稱教授聯(lián)系84706005-2409工程來源□學(xué)生自選，學(xué)生的積累和興趣□學(xué)生自選，教師的科研工程□教師幫選，教師的科研工程工程背景及研究意義隨著現(xiàn)代交通運(yùn)輸業(yè)的飛速開展，交通事故已成為當(dāng)前全球所面臨的嚴(yán)重問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年因交通事故導(dǎo)致的死亡人數(shù)達(dá)60萬，直接經(jīng)濟(jì)損失約125億美元，這些事故57％的災(zāi)難性事故與駕駛員疲勞駕駛有關(guān)。疲勞雖然是一個(gè)很正常的生理現(xiàn)象，但每年導(dǎo)致的交通事故給世界各國造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，增加了社會(huì)的不安定因素。故近年來，駕駛員疲勞駕駛問題已受到世界各國越來越多研究人員的關(guān)注，其中針對疲勞駕駛檢測方法而進(jìn)行的研究更具重要的現(xiàn)實(shí)意義。國內(nèi)外研究此問題的現(xiàn)狀,現(xiàn)階段國內(nèi)外研究疲勞駕駛的監(jiān)測系統(tǒng)主要是根據(jù)駕駛員疲勞駕駛時(shí)的不同特征表現(xiàn)，可以把監(jiān)測和識(shí)別疲勞駕駛的原理和方法劃分為三類：①基于駕駛員生理特征的疲勞駕駛監(jiān)測識(shí)別技術(shù)；②基于駕駛員面部〔頭部〕特征的疲勞駕駛監(jiān)測識(shí)別技術(shù)；③基于駕駛員操縱行為和車輛狀態(tài)特征的疲勞駕駛監(jiān)測識(shí)別技術(shù)。我們的工程是基于駕駛員面部〔頭部〕特征的疲勞駕駛監(jiān)測識(shí)別技術(shù)，它表征疲勞的特征直觀、明顯，如眨眼頻率、打哈欠、點(diǎn)頭等表現(xiàn)。一般都是基于機(jī)器視覺和圖像處理技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)非接觸測量，實(shí)時(shí)式的監(jiān)測方法，使用方便，對駕駛員沒有負(fù)面影響。近年來，雖然提出了各種各樣的疲勞駕駛測評方法，但至今還沒有研制出實(shí)用的產(chǎn)品。這說明疲勞駕駛的準(zhǔn)確、方便、有效的監(jiān)測并非易事。特別是，要在汽車上能成功安裝、使用疲勞駕駛檢測儀，一是要汽車駕駛員愿意接受，即該檢測儀不會(huì)對駕駛員的駕駛造成不便；二是疲勞駕駛檢測儀必須絕對準(zhǔn)確，可靠；三是疲勞駕駛監(jiān)測儀必須價(jià)格低廉，使準(zhǔn)備使用的有關(guān)公司或車主在費(fèi)用上能夠接受；因而研究出這樣一種準(zhǔn)確、方便、廉價(jià)、有效的疲勞檢測監(jiān)測系統(tǒng)就顯得尤為重要。研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題本工程的任務(wù)首先是對基于PERCLOS的駕駛員疲勞檢測算法予以優(yōu)化并利用圖像捕捉及處理技術(shù)快速準(zhǔn)確地確定出人眼的位置。再利用已有的分析技術(shù)，用數(shù)學(xué)方法對所取得的圖像進(jìn)行科學(xué)分析，數(shù)學(xué)建模，后期用算法實(shí)現(xiàn)，判斷出駕駛員是否處于疲勞狀態(tài)，最后通過信號(hào)控制系統(tǒng)做出相應(yīng)的提醒或警告。我們想要研究的疲勞駕駛監(jiān)測系統(tǒng)主要是基于PERCLOS的疲勞判斷。PERCLOS測量的參數(shù)是在單位時(shí)間內(nèi)(1min)眼睛閉合程度超過80％以上的時(shí)間占總時(shí)間的百分比。PERCLOS是最早報(bào)道的能自動(dòng)測量和跟蹤被測者的睜閉眼情況，并且能檢測到疲勞現(xiàn)象出現(xiàn)的裝置，它連續(xù)跟蹤測量眼瞼的睜閉，并且根據(jù)相應(yīng)的閾值提醒可能發(fā)生的瞌睡。PERCLOS計(jì)算睜閉眼是建立在利用攝像頭找到眼睛位置的根底上，提取出眼睛的圖像，并且計(jì)算圖像的高度來判斷眼睛的睜閉。本系統(tǒng)準(zhǔn)確度相當(dāng)?shù)母摺２⑶覍儆诜墙佑|式、實(shí)時(shí)式的監(jiān)測方法，使用方便，對駕駛員沒有負(fù)面影響。擬解決的關(guān)鍵問題：第一，如何快速準(zhǔn)確地在疲勞駕駛監(jiān)測系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)人眼精確定位。第二，如何基于PERCLOS的疲勞判斷的準(zhǔn)那么，來進(jìn)行快速判斷駕駛員狀態(tài)。第三，如何根據(jù)監(jiān)測到的人眼圖像用計(jì)算機(jī)分析轉(zhuǎn)化成駕駛員的疲勞狀態(tài)，并將這個(gè)過程通過準(zhǔn)確高效的算法來實(shí)現(xiàn)。工程創(chuàng)新之處本工程是疲勞駕駛監(jiān)測技術(shù)，鑒于目前檢測方法比擬多，而且檢測方法各有利弊，我們的創(chuàng)新方式主要放在檢測方法上面。首先，將通過取得圖像，對圖像進(jìn)行處理，對除人眼之外的一些因素，比方面部器官等方面進(jìn)行分析，從而做到更準(zhǔn)確、更快速地判斷是否處于疲勞狀態(tài)。其次，將疲勞分成不同五種程度，將檢測到的圖像結(jié)果進(jìn)行細(xì)致加工，從而判斷出駕駛員還有多少可駕駛時(shí)間，以便在適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)進(jìn)行人員更換。最后，優(yōu)化檢測算法，使之更高效、更使用，縮短判定時(shí)間，實(shí)現(xiàn)智能化。工程進(jìn)度安排〔查閱資料、選題、自主設(shè)計(jì)工程研究方案、開題報(bào)告、實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、處理與分析、研制開發(fā)、填寫結(jié)題表、撰寫研究論文和總結(jié)報(bào)告、參加結(jié)題辯論和成果推廣等〕2023年5月：從圖書館的電子數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)等途徑查找有關(guān)于人眼定位、疲勞駕駛監(jiān)測、圖像捕捉及處理的論文，并總結(jié)整理。同時(shí)，進(jìn)行討論并詳細(xì)分析此次課題。2023年6月～8月：找到解決問題的關(guān)鍵，進(jìn)行必要的知識(shí)積累。如相應(yīng)圖像采集和圖像分析處理的學(xué)習(xí)，主要集中于圖像的精確處理方法，深入了解它們的根本理論及思想，為接下來的算法實(shí)現(xiàn)打下根底。2023年9月～10月：進(jìn)行實(shí)踐，將問題分解后的小問題進(jìn)行逐一解決，同時(shí)進(jìn)行知識(shí)補(bǔ)充。查閱現(xiàn)有的疲勞駕駛監(jiān)測的算法，在閱讀算法過程中要不斷提高自己C語言編程、算法實(shí)踐能力，要在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題，深入思考，尋求創(chuàng)新點(diǎn)。2023年10月～2023年1月：在已有的知識(shí)根底之上，運(yùn)用團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢來把問題分開處理。爭取在放假前將各個(gè)局部的算法整合成初步的能實(shí)現(xiàn)簡單監(jiān)測功能的算法，為下一步解決實(shí)際復(fù)雜優(yōu)化問題打下根底。2023年2月～4月，通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作與實(shí)際測試來對已有成果進(jìn)行必要改良。主要是針對工程的創(chuàng)新點(diǎn)，算法優(yōu)化，以加強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的嚴(yán)密性、執(zhí)行效率，實(shí)現(xiàn)工程的創(chuàng)新。2023年5月：對一學(xué)期的研究成果進(jìn)行總結(jié)，寫成初步論文。同時(shí)嘗試將疲勞駕駛監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)際，并嘗試申請專利。2023年6月～7月：完善論文，申請專利。2023年8月：結(jié)題工程經(jīng)費(fèi)預(yù)算購置圖書、資料費(fèi)用：300元論文發(fā)表版面費(fèi)用：1500元專利申請費(fèi)：2500元實(shí)驗(yàn)結(jié)果測試費(fèi)：1000元材料打印、復(fù)印費(fèi)用：200元合計(jì)總費(fèi)用：5500元預(yù)期研究成果〔如工程鑒定、學(xué)術(shù)論文、申請專利、獲獎(jiǎng)、推廣應(yīng)用等〕1.研究出一種可以準(zhǔn)確、快速定位人眼的優(yōu)化算法。2.研究出一種準(zhǔn)確根據(jù)人眼的狀態(tài)分析出疲勞與否的算法。3.論文1～2篇。從用圖像處理定位人眼到算法分析判定疲勞程度，我們將以論文的形式將我們的研究成果展示出來。4.創(chuàng)造專利1～2項(xiàng)。在算法研究成功并時(shí)間寬裕的情況下，我們