基于ZYNQ AP SOC的安全駕駛系統設計

莫長江　李俊宏　駱綺健　陳明波

摘要：針對系統對實時圖像處理的需求，本文提出了一種基于ZYNQ AP SoC的安全駕駛系統設計方案。本系統由ZYNQ架構中的PL（FPGA）部分負責驅動CMOS攝像頭，將采集的圖像進行灰度轉換，傳給PS（ARM）部分運行Adaboost算法，對圖像進行人臉檢測，從而獲取駕駛員的眼睛和嘴巴的坐標值、面積值和張開度，并利用OpenCV的PERCLOS算法制定疲勞狀態標準，給出預警信息。同時，ARM通過USB驅動攝像頭，實現行車記錄，并通過酒精濃度傳感器采集車內酒精濃度，實現酒駕預警。通過實驗表明，本系統性能穩定，實現了保障安全駕駛的目的。

關鍵詞：ZYNQ AP SoC；OpenCV；疲勞檢測；行車記錄

DIO：10.3969/j.issn.1005-5517.2017.2.011

引言

疲勞駕駛和酒駕是嚴重的交通違法行為，駕駛員疲勞行車時，會造成反應遲鈍、困倦、四肢無力，不能及時發現路面交通情況以采取準確的駕駛操控措施，極易發生交通事故。據交通部統計，2015年間，由于駕駛員疲勞駕駛導致的交通事故占總數的10.64%，在重特大交通事故中約占45%。在美國，每年與疲勞駕駛相關的車禍奪去了15000人的生命。而酒后的駕駛員會出現視覺障礙、運動反射神經遲鈍、判斷力降低。有數據顯示，在中國，每年因酒駕導致的交通事故占40%-50%，可見，車輛裝備具有疲勞檢測和酒駕提醒的安全駕駛系統的必要性。

1 硬件系統架構及方案

基于ZYNQ AP SoC（ZYNQ All Prog rammable 50C）的安全駕駛系統的硬件系統如圖1所示，系統主要由高速CMOS圖像傳感器Ov7725、130萬像素USB網絡攝像頭、Zynq-7000可擴展處理芯片、數據存儲單元DDR3、HDMI顯示屏、酒精傳感器和喇叭等組成。Xilinx公司的Zynq-7000可……