PAGE21PAGE3作品全稱防止疲勞駕駛的圖像處理預(yù)警系統(tǒng)作品分類（A）A．機械與控制（包括機械、儀器儀表、自動化控制、工程、交通、建筑等）B．信息技術(shù)（包括計算機、電信、通訊、電子等）C．數(shù)理（包括數(shù)學(xué)、物理、地球與空間科學(xué)等）D．生命科學(xué)（包括生物、農(nóng)學(xué)、藥學(xué)、醫(yī)學(xué)、健康、衛(wèi)生、食品等）E．能源化工（包括能源、材料、石油、化學(xué)、化工、生態(tài)、環(huán)保等）作品設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路，創(chuàng)新點，技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,機動車輛與日俱增,隨之而來的行車安全問題越來越受到人們關(guān)注。根據(jù)英國汽車協(xié)會統(tǒng)計，英國車禍的死亡事故中，有10%是因司機疲勞駕駛引起的。同時有資料表明，高速公路發(fā)生的交通事故中，有50%以上是由于長時間疲勞駕駛或所見目標單調(diào)使司機注意力不集中、甚至打瞌睡等原因造成的。疲勞駕駛可能影響駕駛員的警覺和安全駕駛能力，從而讓交通安全事故發(fā)生的機會大大增加。要降低交通意外發(fā)生的幾率，最重要的一個途徑就是防止駕駛員疲勞駕駛。而要防止疲勞駕駛，最重要的一點是要時刻監(jiān)測著駕駛員的精神狀況。從人體疲勞特征的研究結(jié)果看，疲勞駕駛的典型反應(yīng)包括：眼簾的頻繁眨動；瞳孔逐漸變小，甚至閉合；哈欠增多；頭部前傾或后仰；方向盤微調(diào)，駕車左右搖擺；反應(yīng)能力下降等。目前,已有一些簡單實用的疲勞測評方法，如腦電圖EEG、肌電圖EMG、眼動圖EOG、瞳孔測量計等，但這些方法都是接觸式的疲勞檢測方法，勢必會給駕駛員造成一定的影響。為了盡量減少對駕駛員的影響，采取的疲勞檢測方法最好是非接觸式的。通過攝像頭捕捉駕駛員的動作特征來檢測駕駛員的精神狀況，則是最好的非接觸式檢測方法，因為在車廂內(nèi)安裝監(jiān)控攝像頭對駕駛員幾乎是沒有影響的。以下是本作品整體設(shè)計框圖從上圖可見，本作品研究內(nèi)容分為兩大模塊：駕駛員眼疲勞程度檢測判別模塊，報警、提示、自動減速模塊。如上圖所示，本設(shè)計是通過在視頻中對人臉進行自動跟蹤，找出眼部圖像，然后利用DSP進行一系列圖像處理，最后得到眼睛的二值化圖像，從而判斷出眼睛開合狀態(tài)。根據(jù)采集的數(shù)據(jù)判斷出駕駛員是否出現(xiàn)疲倦，并在出現(xiàn)疲倦特征的時候做出警告。警告是高音量的聲音提醒，以便駕駛員聽到。如果在多次警告后駕駛員的精神狀態(tài)依然沒有改善的情況下，系統(tǒng)會自動降低車速，并通過汽車后窗上的電子屏以文字“疲勞駕駛，正在減速，請您留意”提示，以保證行車安全。同時，系統(tǒng)還會持續(xù)地發(fā)出警告，直到駕駛員重新復(fù)位系統(tǒng)。最后，該系統(tǒng)還具有行車記錄功能，每秒鐘都會把當前行車的部分數(shù)據(jù)，如當前時間、車速、駕駛員眨眼次數(shù)、精神狀況等記錄下來。相當于汽車的“黑匣子”。作品的科學(xué)性先進性（必須說明與現(xiàn)有技術(shù)相比、該作品是否具有突出的實質(zhì)性技術(shù)特點和顯著進步。請?zhí)峁┘夹g(shù)性分析說明和參考文獻資料）本作品較為突出的難題有以下幾點：（1）人臉的自動跟蹤本作品所介紹的防止疲勞駕駛測試系統(tǒng)是以車速作為觸發(fā)的。當車速低于70km/h時，系統(tǒng)處于休眠模式，不會對人眼進行監(jiān)測。當車速超過這個閥值時，系統(tǒng)就會進入檢測模式，開始對駕駛員的精神狀態(tài)進行監(jiān)視。駕駛員的臉不可能一直保持在同一個位置，所以監(jiān)視時如何自動找到跟蹤人臉便是疲勞檢測的首要解決的問題。初步確定可利用Kalman自動跟蹤人臉。（2）人眼開合狀態(tài)的檢測判別雖然根據(jù)眼睛在臉部的相對位置基本能找出眼睛的位置，但系統(tǒng)要有普遍適用性，所以對于不同駕駛員的眼睛來說，根據(jù)相關(guān)文獻，用模式識別的話分類得到的結(jié)果起伏比較大，穩(wěn)定性不好，所以要找到穩(wěn)定性好的識別方法。同時檢測速度要快，因為眨眼時間很短，容易漏判。所以也要求檢測判別要快。（3）汽車自動減速當幾次聲音預(yù)警提示后，駕駛員精神狀態(tài)仍未改善的話，系統(tǒng)進入車速自動控制模式。通過控制模塊將車速自動減慢到60km/h。減速要做到及時，而且不能減到低于60km/h，因為高速公路上車速最低為60本作品的技術(shù)性特點在于以下幾個方面（1）利用Kalman自動跟蹤人臉；（2）利用PERCLOS法，檢測判別人眼開合狀態(tài)；（3）根據(jù)駕駛員的疲勞度，自動發(fā)出聲音警告或者控制車速；（4）實時行車記錄，時刻對駕駛員精神狀況進行跟蹤記錄。參考文獻資料：徐建君,張玉平，朱金陵.基于DSP的疲勞駕駛實時檢測算法實現(xiàn)作品在何時、何地、何種機構(gòu)舉行的評審、鑒定、評比、展示等活動中獲獎及鑒定結(jié)果作品所處階段（A）A實驗室階段B中試階段C生產(chǎn)階段D（自填）技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式作品可展示的形式實物、產(chǎn)品□模型□圖紙□磁盤現(xiàn)場演示□圖片□錄像□樣品使用說明及該作品的技術(shù)特點和優(yōu)勢，提供該作品的適應(yīng)范圍及推廣前景的技術(shù)性說明及市場分析和經(jīng)濟效益預(yù)測隨著經(jīng)濟發(fā)展，交通問題越來越受關(guān)注，疲勞駕駛問題尤其受關(guān)注，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，并根據(jù)判別結(jié)果進行預(yù)警處理，很有創(chuàng)新性，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。本作品從跟蹤定位臉部眼睛入手，利用圖像處理技術(shù)通過對駕駛員眨眼情況進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)疲勞駕駛時進行報警提示，沒效果后再自動減慢系統(tǒng)速度，并利用報警聲音及車窗顯示屏顯示來提示其他駕駛員，從而保證交通安全通暢，同時將行車相關(guān)信息記錄備用。循序漸進，理論實際結(jié)合，考慮周全，很有科學(xué)性。本作品利用Kalman自動跟蹤人臉，利用PERCLOS法檢測判別人眼開合狀態(tài)，根據(jù)駕駛員的疲勞度自動發(fā)出聲音警告或者控制車速，實時行車記錄時刻對駕駛員精神狀況進行跟蹤記錄。所使用相關(guān)知識和技術(shù)都有相關(guān)理論基礎(chǔ)，只需將理論應(yīng)用改進便可實現(xiàn)相應(yīng)功能，所以本作品可行性高。目前市場上缺乏成熟的汽車防疲勞檢測系統(tǒng)，該作品致力于開發(fā)一種小型精巧的疲勞檢測系統(tǒng)，方便與汽車的系統(tǒng)連接起來，大大降低駕駛員因疲勞而出現(xiàn)交通意外的危險，具有較高的經(jīng)濟價值。專利申報情況提出專利申報申報號申報日期年月日□已獲專利權(quán)批準批準號批準日期年月日□未提出專利申請科研管理部門簽章年月日C.當前國內(nèi)外同類課題研究水平概述(1)國外防疲勞駕駛研究現(xiàn)狀①2008年初沃爾沃集團下屬機構(gòu)向外界公布，將投資澳大利亞視覺機器公司(SeeingMachines)的最新防疲勞駕駛系統(tǒng)。該技術(shù)能夠通過攝像頭跟蹤駕駛員的面部表情變化，包括跟蹤頭部和眼睛的活動情況來判斷司機是否出現(xiàn)疲勞駕駛。其有點在于，取代之前的角膜反射技術(shù)，利用立體相機組將檢測到的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)處理中心，反應(yīng)便捷，不受天氣和路況影響。②希臘科技研究中心和發(fā)展中心正在研究一種新型的駕駛疲勞警示裝置，預(yù)計將在未來5年內(nèi)投產(chǎn)。該裝置包括在汽車里安裝的微型攝像頭，計算司機眨眼的次數(shù);在方向盤、座位及車頂部位安裝的感應(yīng)器，通過檢測司機手上的壓力、汽車行走的路線與周圍汽車的距離來判斷司機是否疲勞駕駛，然后計算相關(guān)參數(shù)，如果是疲勞駕駛，則通過語音或振動蜂鳴聲來提醒司機。③2007年奔馳汽車在“梅賽德斯·奔馳2007安全技術(shù)全球巡演”中也顯示了自己的防疲勞駕駛技術(shù)。系統(tǒng)通過一個對準駕駛員頭部的紅外線攝像機持續(xù)地記錄其眨眼頻率及每次的閉眼時間，根據(jù)其中的規(guī)律，一旦發(fā)現(xiàn)閉眼超時，就能做出判斷，駕駛室內(nèi)就會響起警告。④2006年澳大利亞墨爾本奧斯汀醫(yī)院睡眠專家馬克·霍華德科研小組研制的眼睛式疲勞警示器。它利用的是人在疲勞早期，對其他車輛和紅燈等刺激反應(yīng)緩慢，為此這種眼鏡式的警示器里安裝了紅外線傳感器，能測量眼臉的活動和眨眼的速度，在司機還未意識到自己己經(jīng)疲勞的時候?qū)λ麄冞M行警示。⑤2005年英國Loughborough大學(xué)睡眠研究中心的科學(xué)家研制出司機疲勞報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)以一些常見因素作為參考系數(shù)，如因疲勞駕駛造成的事故的高發(fā)時段、車輛行駛狀況，以及司機持續(xù)駕駛的時間等。一旦司機昏昏欲睡，聲音和圖像警示器將對他們提出警告。⑥2004年日本先鋒公司推出了一個防磕睡系統(tǒng)，它可通過心跳速度的變化(研究表明，人在打磕睡之前心跳會減慢)，監(jiān)測司機是否打磕睡，在睡意來臨幾分鐘前提醒司機注意。該系統(tǒng)通過安裝在方向盤上的紙狀心跳感應(yīng)器，每10秒檢測一次司機的心跳速度來實現(xiàn)。⑦2002年，美國研制的打磕睡駕駛員偵探系統(tǒng)DDs(TheDrowsynrivernetectionSystem)。該技術(shù)采用多普勒雷達和復(fù)雜的信號處理來測量駕駛員打磕睡或睡著的活動，包括煩躁不安的情緒活動、眨眼頻率、眨眼的持續(xù)時間和眼皮的活動。該系統(tǒng)能過做成外形較小的儀器，固定在駕駛室駕駛員頭頂上方。(2)國內(nèi)防疲勞駕駛研究現(xiàn)狀我國對疲勞駕駛檢測的研究可以追溯到60年代，目前我國存在的疲勞警示報警器，主要有以下三種:①中國億龍科技有限公司生產(chǎn)的駕駛疲勞預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)外形類似普通手表，佩戴與使用者腕部。人在睡覺前皮膚靜電會出現(xiàn)減弱的情況，通過監(jiān)測人體皮膚靜電信息的曲線變化來檢測駕駛員的精神狀態(tài)。一旦駕駛員精神狀態(tài)下滑或進入淺層睡眠，該系統(tǒng)就會依據(jù)駕駛者精神狀態(tài)指數(shù)分別給出:語音提示，振動提醒，電脈沖警示。②江蘇省江都縣長江無線電廠研制的耳勾式的警鐘牌磕睡報警器，經(jīng)各地駕駛員使用后，認為它有一定的效果。③鄭州機務(wù)南段工程師董世衍采用近紅外線光電技術(shù)研制成功一種防止駕駛員打磕睡的警報裝置。該裝置分為主機和眼鏡框架兩部分。戴上這副眼鏡，打磕睡或眼毛運動變化，傳感器就迅速將信息報告給主機，發(fā)出警報。如當駕駛員昏昏欲睡，眼睛剛閉上，主機就發(fā)出“滴滴滴”的報警聲。若駕駛員繼續(xù)磕睡，主機就“通知”相聯(lián)裝置采取自動停車措施。(3)目前研究存在的問題盡管國內(nèi)外各種防疲勞駕駛系統(tǒng)都有其先進之處，并且有的已經(jīng)在商用車領(lǐng)域小范圍應(yīng)用，但有許多不完善之處，存在以下幾方面的問題:(l)目前大部分監(jiān)測用的傳感器都為接觸性的，如:腦電、心電、肌電的測量一般需要在人體上粘粘電極，監(jiān)測駕駛員頭部運動裝置也需要在駕駛員臉上或頭部做標記，在行車過程中這會造成駕駛員不適，在一定程度上影響駕駛員操作。(2)現(xiàn)今的車載疲勞報警裝置，或者檢測效果不理想，或者成本太高，由于性價比過高，都沒有得到廣泛的推廣。(3)由我國的防疲勞駕駛系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀可以看出，我國目前還沒有可以推廣的自主產(chǎn)權(quán)的有效的防疲勞報警設(shè)備。請對作品的意義、技術(shù)水平、適用范圍及推廣前景作出您的評價1、項目研究的選題意義隨著經(jīng)濟發(fā)展，交通問題越來越受關(guān)注，疲勞駕駛問題尤其受關(guān)注，本項目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，并根據(jù)判別結(jié)果進行預(yù)警處理，很有創(chuàng)新性，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、項目研究方案的科學(xué)性項目從跟蹤定位臉部眼睛入手，利用圖像處理技術(shù)通過對駕駛員眨眼情況進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)疲勞駕駛時進行報警提示，若累計5秒后駕駛員還沒有恢復(fù)清醒，則系統(tǒng)會自動減慢汽車行車速度，并利用報警聲音及車窗顯示屏顯示來提示其他駕駛員，從而保證交通安全通暢，同時將行車相關(guān)信息記錄備用。循序漸進，理論實際結(jié)合，考慮周全，很有科學(xué)性。3、項目研究方案的可行性項目利用YCbCr膚色模型來進行人臉定位，利