A real-time system for monitoring driver fatigue

ABSTRACT

This paper presents a nonintrusive prototype computer vision system for real-time fatigue driving detection. First, we use Haar-like features to detect a driver’s face and conduct tracking by introducing an improved Camshift algorithm. Second, we propose a new eye-detection algorithm that combines the Adaboost algorithm with template matching to reduce computational costs and add an eye-validation process to increase the accuracy of the detection rate. Third, and different from other methods focusing on detecting eyes using the ‘bright pupil’ effect, which only works well only for certain constrained lighting conditions, our method detects and estimates the iris center in the hue (H) channel of the hue, saturation, value color space and fits the iris with an ellipse. After extracting the eye fatigue features, we calculate the PERCLOS measurement for fatigue evaluation. This system has been tested on the IMM Face Database, which contains more than 200 faces, and in a real-time test. The experimental results show that the system possesses good accuracy and robustness.     

基于面部识别的管制员疲劳风险评估关键技术研究

人为因素在民航事故发生原因中所占比例逐渐增加,因此,高效检测管制员的身份和疲劳状况,对保证飞行正常及安全风险的评估具有重要的意义。基于面部识别技术,采用 OpenCV 开发平台,综合图象二值化和模板匹配技术,对管制员的身份及疲劳状况进行识别,取得比较实际的检测效果,疲劳检测成功率达80%,对管制员这类工作岗位的风险管理具有一定的参考价值。     

气动载荷影响下的高速列车车体疲劳强度评估方法

对比了国内外高速列车车体设计标准中气动载荷的设计要求, 分析了明线会车侧墙压力波, 采用时间积分法, 将车体瞬态压强转化为侧墙气动载荷, 参照标准BS EN 12663-1—2010确定了包括气动载荷的车体疲劳载荷工况, 以某型动车组头车为研究对象, 建立了车体有限元模型, 基于车体Goodman疲劳强度曲线编写了车体疲劳强度后处理程序, 研究了车体疲劳特性。计算结果表明: 在不考虑气动载荷时计算的较大应力幅值出现在底架上, 而在考虑气动载荷时计算的车体较大应力幅值出现在侧墙门角和窗角上, 最大应力幅值为33.63 MPa, 疲劳强度安全系数为2.26, 相对于侧墙, 底架的应力幅值较小, 小于10.00 MPa, 疲劳强度安全系数大于10.00。在垂向载荷作用下, 侧墙最大当量应力为68.17 MPa, 叠加气动载荷后侧墙最大当量应力为85.31 MPa, 应力增大了25.14%, 因此, 气动载荷对侧墙影响较大, 容易导致侧墙发生疲劳失效。可见, 在高速列车车体设计时, 应将气动载荷与其他疲劳载荷相组合对车体疲劳强度进行评定。     

疲劳荷载和冻融循环耦合作用下路面混凝土微裂缝扩展行为

为了定量表征与分析在疲劳荷载和冻融循环耦合作用下路面混凝土内部裂缝的演化规律, 采用SEM与形态学图像分割法对不同疲劳荷载和冻融循环耦合阶段的混凝土微裂缝进行提取, 采用Image-Pro Plus对微裂缝进行量化, 采用灰色关联法研究了裂缝特征参数与耦合作用后路面混凝土弯拉强度损失的相关性。分析结果表明: 路面混凝土内部存在平均宽度为13μm、最大长度为144μm的原始微裂缝, 耦合作用下裂缝的演化沿长度方向为延伸和断裂交替变化, 沿宽度方向为扩张和收缩交替变化, 混凝土破坏时裂缝最大长度达到352.64μm, 裂缝平均宽度达到15.4μm; 当冻融循环150次时, 裂缝面积密度显著增大, 与原始微裂缝相比, 混凝土破坏时裂缝面积密度增大了6.7倍; 耦合作用下路面混凝土裂缝分形维数、平均宽度、最大长度与弯拉强度的相关性较高, 灰色关联度分别为0.957、0.954、0.871;通过回归分析建立了路面混凝土弯拉强度损失与裂缝结构参数之间的方程, 弯拉强度损失与裂缝分形维数、平均宽度、最大长度之间存在较好的线性相关性, 相关系数达到0.97。     

高强度钢在潜艇应用中的若干重要问题综述

随着潜艇下潜深度的增加,必须采用更高强度的材料。高强度钢仍然是建造潜艇艇体的主要材料,而更高等级高强度钢在使用中存在一些不利因素:相对疲劳强度降低、塑性储备下降、对结构和制造缺陷的敏感性提高、加工难度增大、对偏离工艺流程的敏感性提高、残余应力增加等。根据高强度钢的特点,从强度储备、主体结构计算、高应力局部结构形式及其低周疲劳试验、制造工艺及其检验技术,以及验证试验等诸多方面,对高强度钢在潜艇应用研究中需特别关注的问题进行了综述,并结合工程实践,提出了相关观点。     

V型无压载水船舱口角隅疲劳寿命计算新方法

提出一种计算V型无压载水船这种特殊船型结构疲劳寿命的新方法,该方法不受船型、航区航线及分析部位的限制,具有通用性。通过结合综合海洋决策支持系统(Integrated marine decision support system)提供的海浪数据,采用Matlab编程,得到只属于所计算船的特定的散布图和营运特性表。然后,通过SESAM软件计算在该营运特性表下的载荷,采用ABAQUS建模计算热点应力。最后,计算结构的疲劳寿命。结果表明,经过舱口优化后,无压载水船舱口角隅的疲劳寿命要高于母型船。     

S2/430LV复合材料拉-剪疲劳材料许用值试验

面内纵横剪切强度是衡量复合材料层合板强度特性的重要指标之一,而S2/430LV复合材料是目前较为常用的一种典型舰用复合材料体系。首先,依据规范GB/T 3355-2005开展±45°面内拉-剪强度试验研究,测试结果表明,在拉-剪载荷作用下,S2/430LV复合材料的载荷/位移曲线存在两阶段和弧形过渡区特征。取初始损伤后的线性段与弧形段的切点为剪切强度的基准点(对应剪切强度为τ_B),分别选取不同折减系数下的载荷值来开展拉-剪疲劳特性、疲劳承载后剩余刚度和强度试验研究。结果表明:计及机械疲劳承载时,S2/430LV复合材料面内剪切强度材料许用值的折减系数可取为0.75。该结论对舰艇复合材料结构可靠性设计与分析具有重要的参考意义。     

残余应力对水下耐压结构典型焊接接头疲劳强度的影响

水下耐压结构典型焊接接头模型常采用高强度钢建造,对焊接残余应力较为敏感,因此有必要针对残余应力对其疲劳强度的影响进行相关研究。采用ANSYS的APDL语言编程,通过数值模拟分析得到典型焊接接头的焊接残余应力;并基于局部应力—应变法,对水下耐压结构典型焊接接头考虑与不考虑残余应力这2种情况下结构的疲劳寿命进行数值分析。研究发现:典型焊接接头在凹锥面焊缝附近其残余应力最大,寿命最短;其寿命周期为104,属低周疲劳范围;随着外载荷的增加,疲劳寿命最小值也随之减小;残余应力的存在会明显降低典型焊接接头的疲劳寿命。     

大型薄膜型LNG运输船结构关键区域分布与控制

以大型薄膜型LNG运输船为例,采用整船直接计算强度评估和疲劳谱分析,确定结构关键区域的分布,在新造船设计和建造阶段对高应力关键区域以及疲劳关键区域进行识别、优化和质量控制,并提出营运阶段的监控要求,以保证船体结构的安全和使用寿命。     

舰船燃气涡轮叶片三维热流固耦合应力应变分析及寿命预测

为提高燃气轮机的可靠性、可用性以及可维护性而进行的寿命预估与减损控制研究,需要对燃气轮机的关键零部件进行结构特性分析。对舰船燃气轮机涡轮叶片在紧急升工况载荷谱下的应力应变状态进行了三维热流固耦合有限元分析,针对典型载荷谱计算了涡轮叶片应力应变的变化规律,对涡轮叶片材料进行了控制应变试验,为叶片寿命预测提供了必要的参数。根据应力应变分析结果利用Basquin公式和Manson-Coffin公式计算了2个危险点处的疲劳裂纹起始寿命。并根据分析结果对涡轮叶片进行了寿命预测,预测结果可以作为燃气轮机使用维修的参考依据。