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随着社会经济的发展,机动车辆与日俱增,交通事故的发生量也有不断增加的趋势。据有关研究表明,造成汽车碰撞事故的原因20-30％产生于疲劳驾驶。驾驶疲劳影响到驾驶员的警觉和安全驾驶能力。因此,如何有效避免和预防驾驶员疲劳驾驶,对降低交通事故及人员伤亡率,有着十分重要的意义。
现代驾驶员疲劳检测系统的发展趋势是非接触式的疲劳检测,其中以基于图像处理与模式识别方法的计算机视觉技术为主；而人脸检测与定位是实现该类系统的一个重要前提条件和关键技术。
鉴于人脸检测技术的重要性,本文以基于FPGA的嵌入式技术与人脸检测理论为基础,提出了一种有效可行的系统实现方案。论文在对人脸检测算法进行较为深入的研究基础上,结合Nios Ⅱ嵌入式处理器和FPGA的特点,设计了一个基于FPGA的嵌入式人脸检测系统。论文主要包括以下几个方面：
(1)介绍人脸检测的背景知识和SOPC的相关技术,在此基础上对Viola人脸检测算法进行了较为深入的研究,提出了影响该算法检测性能的有关因素,为系统的后续设计与优化提供线索。
(2)在算法研究的基础上,拟定了基于FPGA的嵌入式人脸检测系统设计方案；同时,给出了系统的总体结构和工作流程,并对系统进行模块划分。
(3)根据系统模块的划分,设计了系统相应的外围电路,包括图象传感器电路和图象存储板等,并使用Verilog HDL硬件语言实现了图象的采集存储功能；同时结合SOPC和嵌入式系统的开发技术,搭建了一个基于Nios Ⅱ嵌入式处理器的SOPC应用系统,实现了人脸检测系统的硬件平台。
(4)移植Viola人脸检测算法到所设计的硬件平台上,并对系统分别从软硬件两方面进行优化,最终实现了5帧/s的人脸检测速度和平均87％的检测精度。
实验结果表明,本文所提出的系统方案有效可行,基于FPGA的嵌入式人脸检测系统在速度、精度和可扩展性等方面具有独特的优势,具有良好的发展空间。