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如何用腾讯优图AI视觉模组DIY一个疲劳驾驶监测仪

道路千万条,安全第一条。一旦遇上疲劳驾驶,安全分分钟会归零……因为疲劳中的司机前一秒心里还在想坚持坚持,下一秒可能就失去了意识。在犯困的时候高估自己的毅力,极其危险。

近年来高配版的豪车,应用了各种辅助驾驶的技术来应对这些情况,比如主动刹车系统、车道偏离预警、驾驶员监测系统(DMS)等等。如果你的爱车没有配备这些高大上的技术,有没有可能自己DIY一个呢?

至少在疲劳驾驶监测这块,是绝对有可能的,你需要的不过是一块腾讯优图AI视觉模组VisionSeed!

VIsionSeed可提供一种脸部关键点定位的技术,能把五官轮廓都给精确的定位出来。每只眼睛能通过9个坐标点,标出眼睑、瞳孔的位置,这个技术简直太适合用来监测有没有犯困了!


实现这样的目的,算法的计算量一般都很大,以前用树莓派3B跑过人脸检测,用OpenCV的Haar Cascades算法,要160多毫秒才能跑完一帧人脸检测。如果用效果更好的深度神经网络模型,比如通过NCNN加速框架跑MobileNet-SSD模型,则需要260多毫秒,再跑一个关键点定位模型估计还要几十毫秒,整体帧率就只有3fps了。

但在VisionSeed AI视觉模块的加持下,效率要高得多。因为它内置了一颗AI加速芯片,单周期可以运行512次乘加运算,硬件支持卷积、池化、全连接等操作,还带了两颗手机摄像头模组,直接能对拍到的图像跑AI算法进行分析,通过UART输出分析后的结果,非常有意思!

目前VisionSeed内置的算法有:人脸检测、90点关键点定位、姿态角解算、人脸识别,除此以外你也可以把自己训练的模型下载到模块上的AI芯片中运行。

因此,用VisionSeed来DIY一个疲劳驾驶监测仪完全不在话下。

疲劳驾驶监测仪DIY步骤

拿到VisionSeed AI视觉模块,我们先通过腾讯提供的PC端配置工具,看看模块上的AI算法输出的信息:

通过USB把VisionSeed连上电脑后,识别出来一个Video0设备和ttyACM0设备,用配置工具打开ttyACM0,就能源源不断的获取到实时分析数据了。

看,左下角马上显示出了我的脸部关键点,随着我眨眼、摇头、张嘴,这个虚拟的小人也跟着变化,数据可视化界面上,选择“左眼开闭”,曲线就开始滚动起来了,我每次眨眼,曲线就出现一个向下的尖峰,如果闭眼,曲线就稳定在0.05以下的位置,非常灵敏!

我们要把这个模组装到车上,当检测到闭眼的时候输出报警声。因为AI芯片上不能运行程序,所以需要一个单片机,这次我们用10块钱的STM32来运行报警的逻辑。

要怎么在STM32上获取到AI分析的结果呢?看了一下VisionSeed的文档,中间金黄色的FPC软排线里有UART接口,我们只需要把左边的那个接口板用个单片机替换掉,直接通过FPC座接到VisionSeed上,就能在STM32单片机上拿到结果了。

我们选择STM32F103来运行报警逻辑,通过串口0连接VisionSeed,串口1用来控制MP3模块发出报警声,PC13连接一个状态指示灯,原理图很简单:



开始画板,右侧通过0.5mm间距的30pin连接器和VisionSeed相连;下方的Micro-USB接口供电,同时导出了VisionSeed的USB信号,可以方便调试;中间是STM32F103C8T6单片机;上方的4pin接口是ST-Link烧录口;左侧背面是一个3.5mm音频接口,用来向音箱输出报警声;正面还叠加了一个串口控制的MP3播放模块,布局相当紧凑。

导出gerber文件到工厂做板,三天后板子到手

焊接元器件,推荐使用回流焊工艺,做PCB的时候加30元做一个钢网,就可以方便的手工印刷锡膏,把元器件放到焊盘上,送进烤箱,没错,家里烤面包的烤箱就可以!温度设定到250℃,看着锡膏完全融化后断电,一个个完美的焊点就出现了。

再用电烙铁焊上MP3模块

最后装到VisionSeed上,利用其自带的散热片,结构稳固而紧凑。

拆掉左侧的接口板,换上做好的单片机

开始调试STM32程序。VisionSeed提供了开源的C++、Python、js的SDK,提供数据解析,直接就能得到人脸框、90个关键点的坐标。短短数十行代码,就完成了对双眼18个点的坐标分析,进而判断闭眼是不是超过了安全时间。

通过ST-Link把程序下载到单片机中,然后把模组装到方向盘后,接上5v供电和音箱,我们就完成啦!坐上驾驶座,闭上眼睛,叮铃铃——警铃大作,开车再也不怕犯困啦!


后记

VisionSeed不仅仅是个集成了摄像头+AI芯片的模块,AI算法才是效果的保证,它内置腾讯优图业界领先的AI算法,效果过硬。

现在通过VisionSeed人工智能视觉模块,我们把AI能力开放出来,让世界一流的腾讯优图人工智能算法触手可及,甚至能应用在自己的DIY产品中。相信随着AI能力的不断开放,将会惠及更多的AI爱好者们。

对了,视觉模块内还包括人脸识别功能,只要通过附带工具软件管理数据库,就能够实时离线识别库中的身份,非常强大。VisionSeed能做出很多有意思的东西,等你一起来探索哦!

Tips

希望亲自动手对VisionSeed进行DIY的盆友可以点这里

文章封面图来自Unsplash @whykei

编辑于 2019-08-08

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