大連理工大學大學生創(chuàng)新訓練工程申報書工程名稱：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部〔學院〕：電子信息與電氣工程學部指導教師：李建華立項時間：2023年4月教務處制表工程名稱疲勞駕駛監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)負責人姓名學部〔院〕學號班級郵箱袁雷電信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指導教師姓名李建華單位信息與通信工程學院職稱教授聯(lián)系84706005-2409工程來源□學生自選，學生的積累和興趣□學生自選，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)代交通運輸業(yè)的飛速開展，交通事故已成為當前全球所面臨的嚴重問題。據統(tǒng)計，全世界每年因交通事故導致的死亡人數達60萬，直接經濟損失約125億美元，這些事故57％的災難性事故與駕駛員疲勞駕駛有關。疲勞雖然是一個很正常的生理現(xiàn)象，但每年導致的交通事故給世界各國造成巨大的經濟損失和人員傷亡，增加了社會的不安定因素。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注，其中針對疲勞駕駛檢測方法而進行的研究更具重要的現(xiàn)實意義。國內外研究此問題的現(xiàn)狀,現(xiàn)階段國內外研究疲勞駕駛的監(jiān)測系統(tǒng)主要是根據駕駛員疲勞駕駛時的不同特征表現(xiàn)，可以把監(jiān)測和識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)測識別技術；②基于駕駛員面部〔頭部〕特征的疲勞駕駛監(jiān)測識別技術；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)測識別技術。我們的工程是基于駕駛員面部〔頭部〕特征的疲勞駕駛監(jiān)測識別技術，它表征疲勞的特征直觀、明顯，如眨眼頻率、打哈欠、點頭等表現(xiàn)。一般都是基于機器視覺和圖像處理技術，可實現(xiàn)非接觸測量，實時式的監(jiān)測方法，使用方便，對駕駛員沒有負面影響。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用的產品。這說明疲勞駕駛的準確、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確，可靠；三是疲勞駕駛監(jiān)測儀必須價格低廉，使準備使用的有關公司或車主在費用上能夠接受；因而研究出這樣一種準確、方便、廉價、有效的疲勞檢測監(jiān)測系統(tǒng)就顯得尤為重要。研究內容和擬解決的關鍵問題本工程的任務首先是對基于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快速準確地確定出人眼的位置。再利用已有的分析技術，用數學方法對所取得的圖像進行科學分析，數學建模，后期用算法實現(xiàn)，判斷出駕駛員是否處于疲勞狀態(tài)，最后通過信號控制系統(tǒng)做出相應的提醒或警告。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測量的參數是在單位時間內(1min)眼睛閉合程度超過80％以上的時間占總時間的百分比。PERCLOS是最早報道的能自動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，并且根據相應的閾值提醒可能發(fā)生的瞌睡。PERCLOS計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，并且計算圖像的高度來判斷眼睛的睜閉。本系統(tǒng)準確度相當的高。并且屬于非接觸式、實時式的監(jiān)測方法，使用方便，對駕駛員沒有負面影響。擬解決的關鍵問題：第一，如何快速準確地在疲勞駕駛監(jiān)測系統(tǒng)中實現(xiàn)人眼精確定位。第二，如何基于PERCLOS的疲勞判斷的準那么，來進行快速判斷駕駛員狀態(tài)。第三，如何根據監(jiān)測到的人眼圖像用計算機分析轉化成駕駛員的疲勞狀態(tài)，并將這個過程通過準確高效的算法來實現(xiàn)。工程創(chuàng)新之處本工程是疲勞駕駛監(jiān)測技術，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，對圖像進行處理，對除人眼之外的一些因素，比方面部器官等方面進行分析，從而做到更準確、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，將檢測到的圖像結果進行細致加工，從而判斷出駕駛員還有多少可駕駛時間，以便在適當的地點進行人員更換。最后，優(yōu)化檢測算法，使之更高效、更使用，縮短判定時間，實現(xiàn)智能化。工程進度安排〔查閱資料、選題、自主設計工程研究方案、開題報告、實驗研究、數據統(tǒng)計、處理與分析、研制開發(fā)、填寫結題表、撰寫研究論文和總結報告、參加結題辯論和成果推廣等〕2023年5月：從圖書館的電子數據庫和網絡等途徑查找有關于人眼定位、疲勞駕駛監(jiān)測、圖像捕捉及處理的論文，并總結整理。同時，進行討論并詳細分析此次課題。2023年6月～8月：找到解決問題的關鍵，進行必要的知識積累。如相應圖像采集和圖像分析處理的學習，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，為接下來的算法實現(xiàn)打下根底。2023年9月～10月：進行實踐，將問題分解后的小問題進行逐一解決，同時進行知識補充。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、算法實踐能力，要在實踐中發(fā)現(xiàn)問題，深入思考，尋求創(chuàng)新點。2023年10月～2023年1月：在已有的知識根底之上，運用團隊優(yōu)勢來把問題分開處理。爭取在放假前將各個局部的算法整合成初步的能實現(xiàn)簡單監(jiān)測功能的算法，為下一步解決實際復雜優(yōu)化問題打下根底。2023年2月～4月，通過團隊協(xié)作與實際測試來對已有成果進行必要改良。主要是針對工程的創(chuàng)新點，算法優(yōu)化，以加強整個系統(tǒng)的嚴密性、執(zhí)行效率，實現(xiàn)工程的創(chuàng)新。2023年5月：對一學期的研究成果進行總結，寫成初步論文。同時嘗試將疲勞駕駛監(jiān)測系統(tǒng)應用于實際，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：結題工程經費預算購置圖書、資料費用：300元論文發(fā)表版面費用：1500元專利申請費：2500元實驗結果測試費：1000元材料打印、復印費用：200元合計總費用：5500元預期研究成果〔如工程鑒定、學術論文、申請專利、獲獎、推廣應用等〕1.研究出一種可以準確、快速定位人眼的優(yōu)化算法。2.研究出一種準確根據人眼的狀態(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。在算法研究成功并時間寬裕的情況下，我們