基于嵌入式系统的飞行员眼动检测与识别算法研究

发布时间：2017-04-09 08:22

  本文关键词：基于嵌入式系统的飞行员眼动检测与识别算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着航空科学技术的不断进步,飞机硬件系统的可靠性越来越高,人为因素由此成为限制航空安全进一步提升的一大问题。通过有效监测飞行员生理健康信息来保障飞行安全已成为一项前沿课题。非侵入式眼动监测系统相比于其他传统生理监测系统,拥有测试流程简单、对被监测者工作影响小以及得到生理信息丰富等优势。因此本文提出一种基于嵌入式系统的非接触式眼动监测系统设计。硬件上采用眼镜式头戴设备和微型摄像头作为前端采集装置,DM365嵌入式片上系统作为后端处理设备,结果由液晶显示器输出。算法上针对传统眼动检测计算复杂度高、需要辅助光源配准等问题,提出了嵌入式环境下快速检出眼瞳信息的方法。检测时首先采用梯度积分投影法进行眼睑位置检出,缩小感兴趣区域,再利用改进Hough圆变换进行眼瞳位置粗检,之后使用Ransac算法进行眼瞳精确位置提取。在获得检测信息之后,采用瞳孔投影模型对视线方向进行计算,同时将该时刻状态信息与历史信息对比后,根据PERCLOS方法评估飞行员的疲劳状态。通过在不同光照背景下对测试者进行眼部快速扫视、眼睑遮挡闭合,疲劳状态等实验,表明该系统符合实时性要求,人眼精确检测率高,能够较好的应对人眼变形、遮挡、闭合等影响,鲁棒性较强,能够满足实际应用需求。
【关键词】：TI-DM365 人眼检测 视线检测 PERCLOS 多线程
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V328;TP391.41
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1 研究背景与意义13-15
• 1.2 国内外相关研究现状15-21
• 1.2.1 国内外研究现状及产品开发状况15-20
• 1.2.2 存在的问题20-21
• 1.3 课题研究内容及组织框架21-23
• 第二章 眼动监测系统总体设计方案23-35
• 2.1 引言23
• 2.2 眼动监测系统设计方案与性能要求23-24
• 2.2.1 眼动监视系统组成23
• 2.2.2 系统性能要求23-24
• 2.3 硬件平台设计方案24-28
• 2.3.1 头戴式采集设备24-25
• 2.3.2 嵌入式处理器及开发平台选型25-28
• 2.4 嵌入式开发环境构建28-32
• 2.4.1 Ubl与Uboot29
• 2.4.2 内核裁剪移植与文件系统建立29-31
• 2.4.3 DVSDK开发环境31
• 2.4.4 OpenCV库移植与动态链接库建立31-32
• 2.5 系统总体设计32-33
• 2.6 本章小结33-35
• 第三章 快速眼瞳信息检测算法35-61
• 3.1 引言35
• 3.2 人眼 3D结构与表观结构35-36
• 3.3 常用眼瞳定位算法36-40
• 3.4 基于梯度投影的人眼粗定位40-42
• 3.5 眼部图像预处理42-46
• 3.5.1 开闭运算与高斯平滑42-45
• 3.5.2 边缘提取45-46
• 3.6 基于Hough变换与随机采样一致的瞳孔精确定位46-56
• 3.6.1 基于Hough的瞳孔粗定位47-51
• 3.6.2 基于随机采样一致的瞳孔精确定位51-56
• 3.7 实验结果与分析56-60
• 3.7.1 眨眼序列图像检测56-57
• 3.7.2 单帧检测统计实验57-60
• 3.8 本章小结60-61
• 第四章 人眼状态识别方法61-70
• 4.1 引言61
• 4.2 基于投影模型的单眼视线检测61-64
• 4.2.1 常用视线检测方法61-62
• 4.2.2 基于投影模型的视线检测方法62-64
• 4.3 基于眼睑闭合度的疲劳状态判定64-67
• 4.4 实验结果与分析67-69
• 4.4.1 视线方向检测实验67-68
• 4.4.2 疲劳状态检测实验68-69
• 4.5 本章小结69-70
• 第五章 眼动监测系统实现70-80
• 5.1 引言70
• 5.2 图像采集-处理-显示软件框架70-71
• 5.3 颜色空间模型及灰度图像提取71-72
• 5.4 系统软件平台实现72-75
• 5.4.1 主控制线程72-73
• 5.4.2 采集线程73
• 5.4.3 处理线程73-74
• 5.4.4 显示线程74
• 5.4.5 主程序框架74-75
• 5.5 算法总体流程75-76
• 5.6 实验与结果分析76-79
• 5.7 本章小结79-80
• 第六章 总结与展望80-82
• 6.1 总结80
• 6.2 未来工作以及改进80-82
• 参考文献82-85
• 致谢85-86
• 已发表论文情况86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 张闯;迟健男;张朝晖;高小亮;胡涛;王志良;;视线追踪系统中视线估计方法研究[J];中国科学:信息科学;2011年05期

  本文关键词：基于嵌入式系统的飞行员眼动检测与识别算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：294868