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介绍资料

以下是一篇关于《YOLO+多模态大模型疲劳驾驶检测系统在自动驾驶中的应用研究》的任务书模板,内容涵盖研究目标、任务分解、技术路线、进度安排及预期成果等关键部分,供参考:


任务书

项目名称:YOLO+多模态大模型疲劳驾驶检测系统在自动驾驶中的应用研究

一、项目背景与目标

1.1 背景

自动驾驶技术进入L3级(有条件自动驾驶)后,人机共驾阶段仍需驾驶员在系统请求时接管车辆。然而,疲劳驾驶会导致驾驶员反应迟缓,显著增加交通事故风险。传统疲劳检测方法(如基于视觉的PERCLOS或头部姿态估计)存在单模态数据局限性,难以适应复杂驾驶场景。

本项目结合YOLO(You Only Look Once)目标检测算法的实时性与多模态大模型(如视觉-生理信号融合模型)的语义理解能力,构建高精度、低延迟的疲劳驾驶检测系统,为自动驾驶安全提供技术支撑。

1.2 目标

  1. 技术目标
    • 设计基于YOLOv8的多模态疲劳特征提取框架,融合视觉(面部、眼部)、生理(心率、脑电)及车辆状态(方向盘转动、车道偏离)数据;
    • 开发轻量化跨模态融合模型,在边缘计算设备(如NVIDIA Jetson AGX Orin)上实现≥30FPS的实时检测;
    • 在公开数据集(NTHU-Drowsy Driver)及自建数据集上达到F1-score≥0.9的检测精度。
  2. 应用目标
    • 构建可嵌入自动驾驶系统的疲劳检测原型,支持与车辆控制模块联动(如发出接管请求或触发警报);
    • 申请1项软件著作权,发表1-2篇SCI/EI论文。

二、任务分解与责任分配

2.1 任务1:多模态数据采集与预处理

  • 内容
    • 采集包含视觉(车内摄像头)、生理(可穿戴设备)、车辆状态(CAN总线)的多模态疲劳驾驶数据;
    • 设计数据对齐算法,解决模态间时间不同步问题;
    • 构建数据增强模块(如随机遮挡、光照变化模拟),提升模型泛化性。
  • 负责人:数据组(成员A、B)
  • 交付物:多模态疲劳驾驶数据集(含标注文件)、数据预处理代码库。

2.2 任务2:YOLOv8改进与疲劳特征提取

  • 内容
    • 在YOLOv8主干网络中引入CBAM注意力机制,增强对眼部微运动、点头等疲劳特征的捕捉能力;
    • 优化锚框(Anchor Box)尺寸,适应驾驶场景中小目标(如闭眼)检测需求;
    • 训练视觉单模态基线模型,评估改进效果。
  • 负责人:算法组(成员C、D)
  • 交付物:改进版YOLOv8模型代码、视觉单模态检测报告。

2.3 任务3:跨模态融合模型设计与轻量化

  • 内容
    • 设计基于Transformer的跨模态注意力模块,动态融合视觉、生理、车辆状态特征;
    • 采用知识蒸馏技术,将大模型(如CLIP)的语义知识迁移至轻量化学生模型;
    • 通过模型剪枝和量化(INT8)压缩参数量,提升推理速度。
  • 负责人:算法组(成员D、E)
  • 交付物:跨模态融合模型代码、轻量化优化报告。

2.4 任务4:系统集成与边缘部署

  • 内容
    • 将检测模型封装为ROS(Robot Operating System)节点,与自动驾驶仿真平台(如CARLA)对接;
    • 基于TensorRT加速模型推理,优化CUDA内核以减少GPU延迟;
    • 在实车环境中测试系统鲁棒性(如夜间、颠簸路段)。
  • 负责人:工程组(成员F、G)
  • 交付物:边缘部署代码库、实车测试视频及分析报告。

2.5 任务5:实验验证与对比分析

  • 内容
    • 在NTHU-Drowsy Driver、DriveSleep等公开数据集上测试模型性能;
    • 对比单模态基线(如纯视觉YOLOv8)与多模态融合模型的准确率、召回率及推理时间;
    • 分析系统在极端场景(如戴墨镜、低光照)下的失效模式。
  • 负责人:测试组(成员H、I)
  • 交付物:实验数据表格、对比分析报告、论文初稿。

三、技术路线


mermaid

graph TD
A[多模态数据采集] --> B[数据预处理与对齐]
B --> C[YOLOv8特征提取]
C --> D[跨模态注意力融合]
D --> E[知识蒸馏与轻量化]
E --> F[边缘部署优化]
F --> G[实车测试与迭代]

四、进度安排

阶段 时间节点 里程碑
1 202X.09 完成数据采集方案设计与伦理审查
2 202X.12 发布改进版YOLOv8基线模型
3 202X.03 跨模态融合模型在服务器端验证通过
4 202X.06 边缘设备部署达到实时性要求
5 202X.09 完成实车测试并提交论文

五、资源需求

  1. 硬件:NVIDIA Jetson AGX Orin开发套件(2台)、车载摄像头(3个)、生理信号采集设备(EEG/ECG传感器);
  2. 软件:PyTorch 2.0、TensorRT 8.0、ROS Noetic、CARLA仿真平台;
  3. 数据:NTHU-Drowsy Driver数据集授权、自建数据集存储服务器(≥50TB)。

六、风险评估与应对

风险类型 描述 应对措施
数据隐私 生理信号涉及用户隐私 采用匿名化处理,签署数据使用协议
模型泛化性不足 测试集与训练集分布差异大 增加数据多样性,引入领域自适应(Domain Adaptation)技术
边缘设备过热 高负载导致性能下降 优化模型计算图,添加散热模块

七、预期成果

  1. 技术成果
    • 多模态疲劳驾驶检测系统原型(含源代码与文档);
    • 边缘部署优化方案(TensorRT引擎文件)。
  2. 学术成果
    • 1篇SCI论文(中科院二区以上);
    • 1项软件著作权(登记名称:FatigueDetect-YOLO-MM)。

项目负责人签字:____________________
日期:____________________


备注

  • 可根据实际研究条件调整任务分工(如增加跨组协作);
  • 需补充伦理审查声明(涉及人体数据采集时);
  • 关键节点需设置内部评审会议(如模型架构设计评审、实车测试前检查)。

运行截图

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