CN108919517A - 一种汽车驾驶用防疲劳眼镜及疲劳状态识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车驾驶用防疲劳眼镜，包括：第一镜框，其用于安装镜片；第一镜腿，其与所述第一镜框一侧一体连接，且所述第一镜腿与所述第一镜框具有一定夹角；第二镜腿，其与所述第一镜框另一侧一体连接，其中，所述第一镜腿和所述第二镜腿对称分布在所述第一镜框两侧，且所述第一镜腿和所述第二镜腿中部均具有容置腔；震动器，其设置在所述镜腿的容置腔内，在镜腿中设置震动器，能够提醒驾驶员，使驾驶员保持清醒状态，震动器采用磁性震动器，震动效果好，耗电小，本发明还提供了一种汽车驾驶员疲劳状态识别方法。

Description

一种汽车驾驶用防疲劳眼镜及疲劳状态识别方法

技术领域

本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种汽车驾驶用防疲劳眼镜和一种汽车驾驶员疲劳状态识别方法。

背景技术

疲劳识别是利用特制设备监视人体各种可表现疲劳的生理特征并实时的识别疲劳状态给予人体警告，涉及的范围很广，是一个很有价值的课题。特别是在驾驶过程中,驾驶员的疲劳程度驾驶员自身是不清楚的也是不愿理会的，利用技术手段对驾驶人的身体状态进行实时检测,一旦有疲劳迹象出现,就即刻发出预警,那么安全行车系数将会得到有效的提高。对驾驶人疲劳程度进行实时检测的***有很多，但是大多是用***比较复杂、所占空间较大不利于携带而且价格昂贵。

发明内容

本发明设计开发了一种汽车驾驶用防疲劳眼镜，在镜腿中设置震动器，能够提醒驾驶员，使驾驶员保持清醒状态。

本发明还提供了一种汽车汽车驾驶员疲劳状态识别方法可以较稳定的得到人眼实时视频流，不用再去识别人脸，只用对眼睛精确矩形范围图像进行提取即可，实时处理的难度降低，准确率高。

本发明提供的技术方案为：

一种汽车驾驶用防疲劳眼镜，包括：

第一镜框，其用于安装镜片；

第一镜腿，其与所述第一镜框一侧一体连接，并与所述第一镜框具有一定夹角；

第二镜腿，其与所述第一镜框另一侧一体铰接，其中，所述第一镜腿和所述第二镜腿对称分布在所述第一镜框两侧，且所述第一镜腿和所述第二镜腿中部均具有容置腔；

震动器，其设置在所述镜腿的容置腔内。

优选的是，所述第一镜框为柱形，并具有镜片安装槽。

优选的是，所述镜腿包括：

折弯部，其为L型，与所述第一镜框一体连接；

连接部，其一端一体连接所述折弯部，并具有空腔，用于放置震动块；

挂耳部，其一体连接所述连接部另一端，并与多的连接部具有夹角。

优选的是，所述震动器包括：

框架；

可挠式膜片，其固定在所述框架内；

第一磁性元件，其为板状电磁铁，设置在所述可挠式膜片一侧；

第二磁性元件，其为板状电磁铁，并贴敷在所述可挠式膜片另一侧；

其中，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件同级相对设置，通电后所述第一磁性元件排斥所述第一磁性元件，进而带动所述可挠式膜片震动。

优选的是，还包括减震垫，其设置在所述框架四周。

优选的是，所述减震垫材质为硅胶。

优选的是，所述挂耳部具有电池容置槽，用于防止锂电池。

优选的是，所述镜片包括：

第一眼镜片主体，其为眼镜基片，所述眼镜基片边缘具有耐磨层；

第二眼镜片主体，其为太阳镜片；

第三眼镜片主体，其材质为聚碳酸酯，能够增强所述镜片硬度；

第四眼镜片主体，其为视力矫正片。

一种汽车驾驶员疲劳状态识别方法，包括：

步骤一、将摄像头拍摄到的人眼视频进行逐帧截取得到图像样本；

步骤二、对所述图像样本进行二值化处理；

步骤三、对所述图像样本进行人像分析，并进行特征提取，计算图像中眼镜轮廓面积，并计算其像素值P，并对相邻一段时间t_l内的视频帧内眼睛所在轮廓区域的像素值进行比较并得到最大值P_max；

步骤四、当P≤0.6P_max时，视为眼睛处于闭合状态，将一段时间t内眼睛处于闭合状态的帧数除以此段时间t内的总帧数得到比值f；

步骤五、当f＞0.15时，判定人眼处于疲劳状态，手机和控制眼镜震动，警示驾驶员停止疲劳驾驶。

根据权利要求9所述的汽车驾驶员疲劳状态识别方法，其特征在于，所述一段时间t的取值范围为30s-1min，所述相邻一端时间t_l的取值范围为40s-1min。

本发明所述的有益效果

本发明设计开发了一种汽车驾驶用防疲劳眼镜，在镜腿中设置震动器，能够提醒驾驶员，使驾驶员保持清醒状态，震动器采用磁性震动器，震动效果好，耗电小，镜框和镜腿采用一体结构，防止频繁折叠破坏眼镜内电路结构，延长使用寿命。

本发明由于驾驶员佩戴了智能眼镜，可以较稳定的得到人眼实时视频流，不用再去识别人脸，只用对眼睛精确矩形范围图像进行提取即可，利用手机APP进行实时处理的难度降低；本发明相比于其它使用眼睛区域内黑色像素的个数或者利用眼部拟合椭圆的宽高比来判断眨眼的方法具有更高的准确率；驾驶员可以用一种非常简单便宜的方式实时了解自己的疲劳状况而且在疲劳时得到提醒，有效地提高驾驶员的安全系数。

附图说明

图1为本发明所述的汽车驾驶用防疲劳眼镜的结构示意图。

图2为本发明所述的镜腿的结构示意图。

图3为本发明所述的震动器的结构示意图。

图4为本发明所述的镜片的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，本发明提供的汽车驾驶用防疲劳眼镜包括：第一镜框110、第一镜腿120、第二镜腿130和震动器140。

其中，第一镜框110为柱形，并具有镜片安装槽，用于安装镜片；第一镜腿120和第二镜腿130一体连接第一镜框110，分别位于第一镜框两侧。

第一镜腿120与第一镜框110一侧一体连接，并与第一镜框110具有一定夹角，夹角为85°-92°；第二镜腿130与第一镜框110另一侧一体连接，其中第一镜腿120和第二镜腿130对称分布在第一镜框110两侧，且第一镜腿120和第二镜腿130的中部均具有容置腔；震动器140放置在镜腿的容置腔内。选的是，所述镜腿包括：

如图2所示，第一镜腿120和第二镜腿130的结构相同，安装后互为镜像，镜腿包括：折弯部121、连接部122和挂耳部123。其中，折弯部121为“L”型，并与第一镜框110一体连接；连接部122一端一体连接折弯部121，折弯部121具有空腔，用于放置震动器140；挂耳部123一体连接连接部122另一端，并与连接部122具有夹角，作为一种优选，夹角为165°-172°。折弯部121和第一镜框110之间具有固定块111，固定块111具有内安装槽，用于固定镜片200边缘，起到辅助固定作用。

如图3所示，震动器140包括：框架141、可挠式膜片142、第一磁性元件143和第二磁性元件144。

其中，框架141为方形，可挠式膜片142的四边固定在框架141内；第一磁性元件143为板状电磁铁，设置在可挠式膜片142一侧，第一磁性元件143和可挠式膜片142之间具有一定的间隙，第二磁性元件144为板状电磁铁，并贴敷在可挠式膜片141另一侧；其中，第一磁性元件143和第二磁性144元件同级相对设置，通电后第一磁性元件143排斥第二磁性元件144，进而带动可挠式膜片142震动。

在另一实施例中，还包括减震垫，其设置在框架四周，以保证震动器的震动范围为可挠式膜片142的垂向震动，不波及其他电子元件，延长眼镜框的使用寿命。作为一种优选，减震垫材质为硅胶。

在另一实施例中，挂耳部具有电池容置槽，用于放置锂电池160。

如图4所示，镜片200包括第一眼镜片主体210、第二眼镜片主体220、第三眼镜片主体230和第四眼镜片主体240：第一眼镜片主体210为眼镜基片，眼镜基片边缘具有耐磨层；第二眼镜片主体220为太阳镜片；第三眼镜片主体230其材质为聚碳酸酯，能够增强镜片硬度；第四眼镜片主体240为视力矫正片，作为一种优选，视力矫正片为近视镜片、老花镜片或弱视镜片。

在另一实施例中，还包括：摄像头310设置在第一镜框110上，用于记录人眼变化；WiFi模块320其设置在所述连接部一侧，并能够将摄像头记录的人眼变化传输至接收装置，接收装置为手机、电脑等电子设备。作为一种优选还包括多个警示灯330设置在第一镜框110两侧。

在另一实施例中，震动器140连接单片机400驾驶员驾车时，佩戴方疲劳眼镜，可以通过单片机400编程设定时间间隔，每隔一段时间震动器震动，每隔一段时间提醒驾驶员，使驾驶员保持清醒状态。

在另一实施例中，还包括视频处理模块，对视频流进行分析和处理，得到驾驶员眼睛的位置，并且提取出多帧图像的数据，进而进行分析。数据分析和反馈模块，对提取的数据进行计算和比较，按照疲劳度量化指标，得出驾驶员的疲劳程度，并且反馈给驾驶员。

一种汽车汽车驾驶员疲劳状态识别方法，包括：

步骤一、将摄像头拍摄到的人眼视频进行逐帧截取得到图像样本；

步骤二、对所述图像样本进行二值化处理；

步骤三、对所述图像样本进行人像分析，并进行特征提取，计算图像中眼镜轮廓面积，并计算其像素值P，并对相邻一段时间t_l内的视频帧内眼睛所在轮廓区域的像素值进行比较并得到最大值P_max；

步骤四、当P≤0.6P_max时，视为眼睛处于闭合状态，将一段时间t内眼睛处于闭合状态的帧数除以此段时间t内的总帧数得到比值f；

步骤五、当f＞0.15时，判定人眼处于疲劳状态，手机和控制眼镜震动，警示驾驶员停止疲劳驾驶。

其中，一段时间t的取值范围为30s-1min，相邻一端时间t_l的取值范围为40s-1min。

本发明实时获取驾驶员眼部图像，并对驾驶员图像进行人眼检测，获取包含人眼的眼睛初步矩形范围图像；获取一帧驾驶员图像的眼睛初步矩形范围图像后，对于后续驾驶员图像进行人眼跟踪，获取后续驾驶员图像的眼睛初步矩形范围图像；对于获取的眼睛初步矩形范围图像先后进行裁剪和灰度化的预处理；根据处理后的眼睛精确矩形范围图像的像素值，根据其中黑色与白色像素的比例判断一帧驾驶员图像中驾驶员是睁眼还是闭眼；统计连续的驾驶员图像中驾驶员均处于闭眼状态的连续帧数，根据连续处于闭眼状态的帧数所处范围判断驾驶员是眨眼还是眼睛持续闭合，并计算眨眼频率；如果眨眼频率处于设定的正常范围之外，则认为驾驶员处于疲劳状态，如果驾驶员眼睛持续闭合，则认为驾驶员处于疲劳状态。

本发明设计开发了一种汽车驾驶用防疲劳眼镜，在镜腿中设置震动器，能够提醒驾驶员，使驾驶员保持清醒状态，震动器采用磁性震动器，震动效果好，耗电小，镜框和镜腿采用一体结构，防止频繁折叠破坏眼镜内电路结构，延长使用寿命。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种汽车驾驶用防疲劳眼镜，其特征在于，包括：

第一镜框，其用于安装镜片；

第一镜腿，其与所述第一镜框一侧一体连接，且所述第一镜腿与所述第一镜框具有一定夹角；

第二镜腿，其与所述第一镜框另一侧一体连接，其中，所述第一镜腿和所述第二镜腿对称分布在所述第一镜框两侧，且所述第一镜腿和所述第二镜腿中部均具有容置腔；

震动器，其设置在所述镜腿的容置腔内；

摄像头，其设置在所述第一镜框上，用于获取驾驶员双眼的实时视频，记录人眼变化；

wifi模块，其连接所述摄像头，并将采集的视频流发送至接受端；

视频处理模块，对视频流进行分析和处理，得到驾驶员眼睛的位置，并且提取出多帧图像的数据，进而进行分析；

数据分析和反馈模块，对提取的数据进行计算和比较，按照疲劳度量化指标，得出驾驶员的疲劳程度，并且反馈给驾驶员。

2.根据权利要求1所述的汽车驾驶用防疲劳眼镜，其特征在于，所述第一镜框具有柱形，并具有镜片安装槽。

3.根据权利要求2所述的汽车驾驶用防疲劳眼镜，其特征在于，所述镜腿包括：

折弯部，其为L型，与所述第一镜框一体连接；

连接部，其一端一体连接所述折弯部，并具有空腔，用于放置震动块；

挂耳部，其一体连接所述连接部另一端，所述挂耳部与所述连接部具有夹角。

4.根据权利要求3所述的汽车驾驶用防疲劳眼镜，其特征在于，所述震动器包括：

框架；

可挠式膜片，其固定在所述框架内；

第一磁性元件，其为板状电磁铁，设置在所述可挠式膜片一侧；

第二磁性元件，其为板状电磁铁，并贴敷在所述可挠式膜片另一侧；

其中，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件同级相对设置，通电后所述第一磁性元件排斥所述第一磁性元件，进而带动所述可挠式膜片震动。

5.根据权利要求4所述的汽车驾驶用防疲劳眼镜，其特征在于，还包括减震垫，其设置在所述框架四周。

6.根据权利要求5所述的汽车驾驶用防疲劳眼镜，其特征在于，所述减震垫材质为硅胶。

7.根据权利要求3所述的汽车驾驶用防疲劳眼镜，其特征在于，所述挂耳部具有电池容置槽，用于放置锂电池。

8.根据权利要求1所述的汽车驾驶用防疲劳眼镜，其特征在于，所述镜片包括：

第一眼镜片主体，其为眼镜基片，所述眼镜基片边缘具有耐磨层；

第二眼镜片主体，其为太阳镜片；

第三眼镜片主体，其材质为聚碳酸酯，能够增强所述镜片硬度；

第四眼镜片主体，其为视力矫正片。

9.一种汽车驾驶员疲劳状态识别方法，其特征在于，包括：

步骤一、将摄像头拍摄到的人眼视频进行逐帧截取得到图像样本；

步骤二、对所述图像样本进行二值化处理；

步骤三、对所述图像样本进行人像分析，并进行特征提取，计算图像样本中眼镜轮廓面积，并计算其像素值P，并对相邻一段时间t_l内的视频帧内眼睛所在轮廓区域的像素值进行比较并得到最大值P_max；

步骤四、当P≤0.6P_max时，视为眼睛处于闭合状态，将一段时间t内眼睛处于闭合状态的帧数除以此段时间t内的总帧数得到比值f；

步骤五、当f＞0.15时，判定人眼处于疲劳状态，手机和控制眼镜震动，警示驾驶员停止疲劳驾驶。

10.根据权利要求9所述的汽车驾驶员疲劳状态识别方法，其特征在于，所述一段时间t的取值范围为30s-1min，所述相邻一端时间t_l的取值范围为40s-1min。