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1、序号： 编码： 第十一届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛作品申报书 作品名称： 防疲劳驾驶的图像处理预警系统 学校全称： 华南农业大学 申报者姓名 （集体名称）：薛昆南、严沛权、汤永亨、邱德鸿、程英杰、赖春晓 类别：自然科学类学术论文 哲学社会科学类社会调查报告和学术论文 科技发明制作A类 科技发明制作B类 说 明1申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项目填写A1或A2表，根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写B1、B2或B3表。所有申报者可根据情况填写C表。3表内项
2、目填写时一律用钢笔或打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。4序号、编码由第十届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛组委会填写。5学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文本），请以4号楷体打印在A4纸上（文章版面尺寸14.522cm），附于申报书后，论文不超8000字，调查报告不超15000字。6作品申报书须按要求由各校竞赛组织协调机构统一寄送。7其他参赛事宜请向本校竞赛组织协调机构咨询。A2申报者情况（集体项目）说明：1必须由申报者本人按要求填写；2申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列；3本表中的学籍管理部门签章视为申报者情况的确认。申报者
3、代表情况姓名薛昆南性别男出生年月1987.12学校华南农业大学系别、专业、年级08通信工程学历本科学制四年入学时间2008.9作品名称防疲劳驾驶的图像处理预警系统毕业论文题目无通讯地址华南农业大学华山学生公寓1栋201邮政编码510642办公电话15017501639常住地通讯地址华南农业大学华山学生公寓1栋201邮政编码510642住宅电话15017501639其他作者情况姓 名性别年龄学历所在单位严沛权男21本科华南农业大学工程学院汤永亨男21本科华南农业大学工程学院邱德鸿男22本科华南农业大学工程学院程英杰男21本科华南农业大学工程学院赖春晓女21本科华南农业大学工程学院资格认定学校学籍
4、管理部门意见以上作者是否为2009年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的高等学校中国籍专科生、本科生、硕士研究生或博士研究生。是否 （部门签章）年 月 日院、系负责人或导师意见本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果是否负责人签名：年 月 日 B3申报作品情况（科技发明制作）说明：1必须由申报者本人填写；2本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认；3本表必须附有研究报告，并提供图表、曲线、试验数据、原理结构图、外观图（照片）,也可附鉴定证书和应用证书；4作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。作品全称防疲劳驾驶的图像处理预警系统作品分类（A）A机械与控制（包括
5、机械、仪器仪表、自动化控 制、工程、交通、建筑等） B信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等） C数理（包括数学、物理、地球与空间科学等） D生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健 康、卫生、食品等） E能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化 工、生态、环保等）作品设计、发明的目的和基本思路，创新点，技术关键和主要技术指标随着社会经济的发展, 机动车辆与日俱增,疲劳驾驶带来的安全问题越来越受到人们关注。有资料表明，高速公路发生的交通事故中，有50%以上是由于长时间疲劳驾驶或所见目标单调使司机注意力不集中、甚至打瞌睡等原因造成的。因此，为减少疲劳驾驶而引起的交通事故和保障人们的人身安全，研
6、究有效的方法来实时检测驾驶员的疲劳状态是非常必要和具有重要意义的。要防止疲劳驾驶，最重要的一点是要时刻监测着驾驶员的精神状况。从人体疲劳特征的研究结果看，疲劳驾驶的典型反应包括：眼帘的频繁眨动；瞳孔逐渐变小，甚至闭合；哈欠增多；头部前倾或后仰；方向盘微调，驾车左右摇摆；反应能力下降等。目前, 已有一些简单实用的疲劳测评方法，如脑电图EEG、肌电图EMG、眼动图EOG等，但这些方法都是接触式的疲劳检测方法，势必会给驾驶员造成一定的影响。为了尽量减少对驾驶员的影响，采取的疲劳检测方法最好是非接触式的。通过摄像头捕捉驾驶员的动作特征来检测驾驶员的精神状况，则是最好的非接触式检测方法，因为在车厢内安装
7、监控摄像头对驾驶员几乎是没有影响的。以下是本作品整体设计框图从上图可见，本作品研究内容分为两大模块：驾驶员眼疲劳程度检测判别模块，报警、提示、自动减速模块。如上图所示，本设计是通过使用Kalman法对人脸进行自动跟踪，找出眼部图像，然后利用DSP进行一系列图像处理，最后得到眼睛的二值化图像，从而判断出眼睛开合状态。根据采集的数据判断出驾驶员是否出现疲倦，并在出现疲倦特征的时候做出警告。如果在多次警告后驾驶员的精神状态依然没有改善的情况下，系统会自动降低车速，并通过汽车后窗上的电子屏以文字“疲劳驾驶，正在减速，请您留意”提示，以保证行车安全。同时，系统还会持续地发出警告，直到驾驶员重新复位系统。
8、最后，该系统还具有行车记录功能，每秒钟都会把当前行车的部分数据，如当前时间、车速、驾驶员眨眼次数、精神状况等记录下来。相当于汽车的“黑匣子”。本设计创新点在于：所设计的系统具有非接触性与实时性并重等特点，而且具有行车记录功能，且汽车后窗上用电子屏显示提醒后面的司机，共同注意疲劳驾驶，很人性化。作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性分析说明和参考文献资料）本作品较为突出的难题有以下几点：（1）人脸的自动跟踪驾驶员的脸不可能一直保持在同一个位置，所以监视时如何自动找到跟踪人脸便是疲劳检测的首要解决的问题。初步确定可利用Kalman自动
9、跟踪人脸。（2）人眼开合状态的检测判别虽然根据眼睛在脸部的相对位置基本能找出眼睛的位置，但系统要有普遍适用性，所以对于不同驾驶员的眼睛来说，根据相关文献，用模式识别的话分类得到的结果起伏比较大，稳定性不好，所以要找到稳定性好的识别方法。同时检测速度要快，因为眨眼时间很短，容易漏判。所以也要求检测判别要快。（3）汽车自动减速当几次声音预警提示后，驾驶员精神状态仍未改善的话，系统进入车速自动控制模式。通过控制模块将车速自动减慢到60km/h。减速要做到及时，而且不能减到低于60km/h，因为高速公路上车速最低为60km/h，再低容易出交通事故。本作品的技术性特点在于以下几个方面：（1）利用Kalm
10、an自动跟踪人脸；（2）利用PERCLOS法，检测判别人眼开合状态；（3）根据驾驶员的疲劳度，自动发出声音警告或者控制车速；（4）实时行车记录，时刻对驾驶员精神状况进行跟踪记录。参考文献资料：1 黎亚平，周杰，黄磊，吴仲兵.国内外驾驶疲劳状态检测技术的现状与发展J.中国单片机公共实验室南京研发中心，2010（5）:11-12.2 黄席樾，邓金城.基于人脸识别技术的驾驶员疲劳检测方法研究J.重庆大学学报，2005（5）:10-13.3 蒋建国，齐美彬.基于DM642的疲劳驾驶实时检测系统C.合肥工业大学，2007（11）:56-59.4 Psychomotor Vigilance. PERCLO
11、S: A Valid Psycho-physiological Measure of Alertness .Washington, Office of Motor Carriers, 1998.5 李庆瀛.基于卡尔曼滤波的移动机器人运动目标跟踪J.传感器与微系统，2008(11):66-69.6 蒋建国，齐美彬.基于DM642的疲劳驾驶实时检测系统C,合肥工业大学，2007（11）.7 万玉丽，谢金法.一种基于PERCLOS驾驶员疲劳检测方法的实现算法J.农业装备技术，2009（2）:25-28.8 徐建君, 张玉平，朱金陵.基于DSP的疲劳驾驶实时检测算法实现作品在何时、何地、何种机构举行的
12、评审、鉴定、评比、展示等活动中获奖及鉴定结果于2011年3月获华南农业大学“丁颖杯”校赛二等奖。作品所处阶 段（ ）A实验室阶段 B中试阶段 C生产阶段D （自填）技术转让方式作品可展示的形 式 R实物、产品 模型 图纸 磁盘 R现场演示 图片 录像 样品使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测随着经济发展，交通问题越来越受关注，疲劳驾驶问题尤其受关注，本作品将目前正处于研究热门的数字图像处理技术应用到疲劳驾驶检测判别，并根据判别结果进行预警处理，很有创新性，同时也能有效的防止疲劳驾驶，提高交通安全，很有社会意义。 本作品从跟踪定位脸
13、部眼睛入手，利用图像处理技术通过对驾驶员眨眼情况进行监测，发现疲劳驾驶时进行报警提示，没效果后再自动减慢系统速度，并利用报警声音及车窗显示屏显示来提示其他驾驶员，从而保证交通安全通畅，同时将行车相关信息记录备用。循序渐进，理论实际结合，考虑周全，很有科学性。本作品利用Kalman自动跟踪人脸，利用PERCLOS法检测判别人眼开合状态，根据驾驶员的疲劳度自动发出声音警告或者控制车速，实时行车记录时刻对驾驶员精神状况进行跟踪记录。所使用相关知识和技术都有相关理论基础，只需将理论应用改进便可实现相应功能，所以本作品可行性高。 目前市场上缺乏成熟的汽车防疲劳检测系统，该作品致力于开发一种小型精巧的疲劳检测系统，方便与汽车的系统连接起来，大大降低驾驶员因疲劳而出现交通意外的危险，具有较高的经济价值。专利申报情况提出专利申报 申报号 申报日期 年 月 日已获专利权批准 批准号 批准日期 年 月 日 未提出专利申请科研管理部门签 章 年 月 日C.当前国内外同类课题研究水平概述说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写；2.填写此栏有助于评审。(1)国外防疲劳驾驶研究现状2008年初沃尔沃集团下属机构向外界公布，将投资澳大利亚视觉机器公司 (SeeingMachines)的最新防疲劳驾驶系统。该技术能够通过摄像头跟踪驾驶员的面部表情变化，包括跟踪头部和眼睛的活
