嵌入式技术在驾驶员疲劳状态检测中的应用与实现(2)
2. 系统整体方案概述
本文结合以下两个方面来完成具体的工作：
(1)分析实现PERCLOS算法。能精准的定位人眼是使用PERCLOS算法完成疲劳状态检测的关键，并且可以辨别人眼的状态。本文主要的思路是先定位人脸，然后再对人眼进行准确的定位，最后通过判断眼间距离来判断眼睛状态。并提出计算闭眼时间占特定时间的比值(EYECLOS)的方法。
(2)DSP信号处理平台。系统的核心处理器是TMS320DM642信号处理开发平台。通过基于DSP平台的实时操作系统内核DSP／BIOS，实现了对驾驶人眨眼的次数和EYECLOS算法的计算[4]。同时可以通过PC主机的PCI接口和DSP平台相连接，可以用PC主机控制DSP的运行，并实现PC机和DSP平台的实时数据交换。图1是系统的整体流程图。
图1 系统的整体流程图
3. 系统硬件结构与组成
因为数字图像的监测是本系统要实时监测的，所以监测系统的核心是数字图像处理。图2是硬件平台的主体结构图。用红外CCD摄像头来对数字视频信号进行采集，并将采集到的信号送到以TMS320DM642为核心的处理器的图像处理模块中，经过处理的视频图像可以在LCD液晶显示器上输出也可以在VGA电脑显示器上输出。
图 2 硬件平台主体结构图
3.1 红外CCD摄像头
红外CCD摄像头对图像处理来说，是十分关键的。红外CCD摄像头不仅性能良好，而且经济实用，有多个接口，能够更好地与其他设备相连接，便于进行图像的传输[5]。摄像头有PAL制式和NTSC制式两种制式可以选择。摄像头最重要的一点就是分辨率，只有分辨率高，图像才会清晰，细节才能表现的更好，才便于以后对图像进行分析和处理。还有，摄像头的信噪比和最低照度都会对图像的效果产生影响。
3.2 输出设备LCD和VGA显示器
LCD液晶显示屏是一种利用液晶场发光效应的新型的超薄显示设备[6]。液晶既具有晶体的双折射性，又具有液体的流动性。应用薄膜晶体管阵列发出的电场改变液晶的光学特性，使液晶的亮度和颜色发生变化。
VGA(Video Graphics Array)是IBM在1987年提出的一种电脑显示标准，具有高分辨率、颜色丰富、显示速度快等优点[7]。常常将VGA这个术语直接用于指称640x480的分辨率。
SVGA(Super Video Graphics Array)，用来代替VGA屏幕，屏幕的大小为12．1英寸，最大可以支持的分辨率是800x600。本文所介绍的VGA是指支持VGA和SVGA标准的电脑显示器，选用SVGA标准的显示格式。
3.3 图像处理设备
数字信号处理的核心是数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processors)。自第一片数字信号处理器芯片在20世纪70年代问世以来，给数字信号处理带来了巨大的发展[8]。DSP具有很多特点，稳定性高、可重复性强、还可以进行大规模的集成，特别容易实现自适应处理。因为出现了48亿次数字信号处理器，所以已经可以对人工视觉信号进行实时处理。TMS320DM642系列芯片是TI公司生产的，其最高主频可以达到720MHz，能够很好的处理实时视频。将数字图像处理与DSP相结合，对驾驶员疲劳状态的监测，是一个很棒的选择，具有很高的实用价值与创新意义。
3.4 DSP和PC的通讯
基本通信方式分为串行通信和并行通信。在并行通信的基础上，又形成了PCI总线通信。Intel公司于1991年推出了PCI，主要用于定义局部总线的标准。可以在计算机内安装遵从PCI标准的10个扩展卡。PCI通信是在并行通信的基础上形成的，最早的PCI总线是在33MHz频率下工作的，每秒可传输133MB的带宽，可以满足当时处理器的发展需要。在1993年又提出了传输带宽可以达到每秒266MB的PCI总线，总线的频率为66MHz。目前的PCI总线广泛应用的是32．bit、33MHz，用于服务器产品的是64bit的PCI。在CPU与系统总线之间插入PCI，用一个桥接电路管理这一层，并连接上下接口来协调传送数据。