2021 年“西门子杯”中国智能制造挑战赛
（智能制造创新研发类赛项：企业命题方向）
智能注意力监测仪
参赛队伍编号：_2021642152_
2021 年 11 月 3 日
目 录
1 引言...............................................................................................................1
1.1 项目背景..............................................................................................1
1.2 产品介绍..............................................................................................4
2 产品功能设计...............................................................................................6
2.1 应用场景..............................................................................................6
2.2 功能描述..............................................................................................7
3 产品设计........................................................................................................9
3.1 技术平台..............................................................................................9
3.1.1 系统开发平台...........................................................................9
3.1.2 系统开发硬件.........................................................................10
3.2 功能模块设计....................................................................................11
3.2.1 注意力监测模块.....................................................................11
3.2.1.1 注意力监测功能..............................................................12
3.2.1.2 注意力监测功能实现......................................................13
3.2.2 注意力分析模块.....................................................................16
3.2.2.1 注意力分析功能..............................................................16
3.2.2.2 注意力分析功能实现......................................................16
3.2.3 屏幕显示模块.........................................................................17
3.2.3.1 屏幕显示功能..................................................................17
“西门子杯”中国智能制造挑战赛
1
3.2.3.2 屏幕显示功能实现..........................................................19
3.2.4 语音提示模块.........................................................................19
3.2.4.1 语音提示功能..................................................................19
3.2.4.2 语音提示功能实现..........................................................20
3.2.5 设置模块.................................................................................21
4 技术实现......................................................................................................22
4.1 UI 设计................................................................................................22
4.2 Opencv+dlib 人脸特征技术 ...............................................................23
4.3 人脸 68 特征点定位技术 ..................................................................23
4.4 具体监测原理的实现........................................................................24
4.4.1 面部特征提取.........................................................................24
4.4.2 疲劳动作识别原理.................................................................25
4.4.2.1 眼部疲劳动作识别原理..................................................25
4.4.2.2 嘴部疲劳动作识别原理..................................................26
4.4.2.3 头部疲劳动作识别原理..................................................26
5 代码分析......................................................................................................29
5.1 代码详细分析 ....................................................................................29
5.1.1 面部监测代码.........................................................................29
5.1.2 头部监测代码.........................................................................32
5.2 运行结果 ............................................................................................35
6 产品分析......................................................................................................38
“西门子杯”中国智能制造挑战赛
2
6.1 竞品分析............................................................................................38
6.2 产品功能性分析................................................................................38
6.3 产品可用性分析................................................................................39
6.4 产品可靠性分析................................................................................39
6.5 产品经济性分析................................................................................40
6.6 产品扩展性分析................................................................................40
6.7 产品易用性分析................................................................................40
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1. 引言
1.1 项目背景
广州安凯微电子股份有限公司（Guangzhou Anyka Microelectronics Co.,Ltd），简称“安
凯微电子”（Anyka），是一家为物联网智能硬件提供核心芯片的芯片设计企业，成立于千
禧年，总部位于中国广州。 安凯微电子拥有一支高水平核心技术团队，一直坚持可持续的
创新研发，累计申请国内外专利（包括 PCT）超过四百件（发明专利为主），已授权超过两
百件，在集成电路设计、音视频算法、图像处理、通信协议、人工智能等领域具有深厚的理
论和实践基础。
此外，安凯微电子企业亦是中国国内最早倡导移动多媒体应用处理器（AP）的芯片设
计企业之一，是认定通过的高新技术企业、“十年中国芯”优秀设计企业、广东省知识产权
优势企业，也是广东首家中国科协“海智计划”的示范项目、国务院侨办“重点华侨华人创
业团队”。
图 1-1 安凯微电子企业
安凯微电子公司设计并销售的产品主要涉及以下方面：蓝牙芯片、互联网摄像机核心芯
片、移动互联网周边设备的核心处理器芯片等。如今，安凯微电子的芯片已经广泛应用于视
频监控、蓝牙音频（音箱、耳机等）、指纹/人脸识别产品（锁、门禁等）、智能家居、教
育电子等领域的终端产品中。
以下为安凯微电子代表性系列芯片：
