CN202243010U - 防疲劳驾驶装置及车载装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种防疲劳驾驶装置及车载装置，包括依次相连的图像采集装置、图像处理电路和疲劳识别电路，所述疲劳识别电路与所述报警装置和制动控制电路相连；所述图像采集装置用于采集人脸部图像；所述图像处理电路用于对人脸图像中瞳孔的尺寸和眼皮眨动的频率进行分析；所述疲劳识别电路用于根据所述瞳孔的尺寸和眼皮的眨动频率对疲劳程度进行判断；所述报警装置用于根据所述疲劳程度进行提醒；所述制动控制电路用于对车辆的制动***进行控制，从而可以进行疲劳驾驶的检测，并对驾驶员进行提醒。

Description

防疲劳驾驶装置及车载装置
技术领域
本实用新型涉及车载装置，特别是涉及一种车载的防疲劳驾驶装置及车载装置。
背景技术
过去的车载装置往往被设计为仅具有导航功能，并且通过经由触摸屏等设备的手工输入来选择所述菜单，为车辆提供导航服务。最近几年，随车人们对车辆需求的增加，又提出了另一类车载装置，这些车载装置使它们的功能除了导航能力又补充了音频和视频、网络服务等功能，使得人们在车辆上可以听音乐、看视频，甚至上网查找资料，这些增加了功能的车载装置，为客户提供更加人性化的服务，而且相比音频设备、视频设备及上网设备的组合还极大的节省车内空间。
但是，随着人们对车辆的应用频率越来越高，对车载设备的需要也越来越大，这就使得现有的车载设备的功能远远不能满足人们对车载设备的需求。例如随着汽车保有量的增加，交通事故发生有不断增加的趋势。据相关统计，疲劳驾驶在交通事故中占22.9％～30％，在死亡交通事故的原因中居首位。因此，西方发达国家投入巨大的人力、物力，广泛开展驾驶疲劳的研究工作，有的研究成果已经申请了专利。
在先申请号为200510037771.9的专利，利用红外光线对驾驶员眼部照射，通过2个不同波长滤波镜头的CMOS摄像头得到2副在同一时刻只有视网膜图像不同的图像。采集到图像信号由控制主板中的图像处理程序进行差分处理得到瞳孔图像参数，通过计算得出PERCLOS(单位时间眼睛闭合时间所占的比例)值来判断驾驶员的疲劳程度。
但是，上述专利在不同的波长下获取眼睛的图像，进行差分，跟踪眼睛的位置在光线比较亮的环境下，容易造成测量失败。采用计算PERCLOS值的方法来进行疲劳检测，由于实际应用环境复杂，检测结果可靠性差、准确率低。
疲劳驾驶检测和预警己成为汽车主动安全领域中的研究热点。其中，基于物理传感器的非接触式疲劳驾驶检测方法在理论研究和应用领域近年来引起广泛重视。同时，疲劳驾驶是一个非常复杂的生理现象，存在诱发原因多，症状复杂，难以检测和识别等问题，这些都给传统的疲劳驾驶检测方法带来了极大地挑战。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种车载的防疲劳驾驶装置及车载装置，从而可以进行疲劳驾驶的检测，并对驾驶员进行提醒。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种防疲劳驾驶装置，包括依次相连的图像采集装置、图像处理电路和疲劳识别电路，所述疲劳识别电路与所述报警装置和制动控制电路相连；所述图像采集装置用于采集人脸部图像；所述图像处理电路用于对人脸图像中瞳孔的尺寸和眼皮眨动的频率进行分析；所述疲劳识别电路用于根据所述瞳孔的尺寸和眼皮的眨动频率对疲劳程度进行判断；所述报警装置用于根据所述疲劳程度进行提醒；所述制动控制电路用于对车辆的制动***进行控制。
所述图像处理电路包括：用于识别眼皮眨动的眼皮眨动识别装置和用于识别瞳孔位置的瞳孔识别装置，用于统计眼皮眨动频率的统计单元，用于测量瞳孔尺寸的测量单元。
所述防疲劳驾驶装置还包括处理电路；所述处理电路输入端与所述疲劳识别电路相连，输出端分别与所述报警装置、制动控制电路相连；当严重疲劳状态，所述处理电路启动制动控制电路，当轻度疲劳状态，所述处理电路启动报警装置。
所述防疲劳驾驶装置还包括处理电路；所述处理电路输入端与所述疲劳识别电路相连，输出端分别与所述报警装置、制动控制电路相连；当严重疲劳状态，所述处理电路启动制动控制电路和报警装置，当轻度疲劳状态，所述处理电路启动报警装置。
所述报警装置包括倒计时单元，当严重疲劳状态所述处理电路启动报警装置的倒计时单元，当倒计时结束，则启动所述制动控制电路。
所述报警装置包括用于发出报警的显示信息的显示报警子单元和用于发出报警的声音信息的声音报警子单元。
所述图像采集装置为摄像头或扫描设备。
所述制动控制电路通过总线与车辆的制动***相连，用于控制车辆的制动***使车辆熄火或者进入自动驾驶模式。
所述图像处理电路采用SPCA563B芯片构成；所述疲劳识别电路采用DSP芯片构成；所述制动控制电路采用MCS51系列的单片机构成。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：还提供一种包括上述的防疲劳驾驶装置的车载装置。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本实用新型可以通过图像采集装置采集人脸部图像，然后利用图像处理电路对人脸图像中瞳孔的尺寸和眼皮眨动的频率进行分析，从而根据所述瞳孔的尺寸和眼皮的眨动频率对疲劳程度进行判断，这样根据所述疲劳程度进行提醒和/或对车辆的制动***进行控制，可以减少由于驾驶员疲劳导致的事故的发生。
附图说明
图1是本实用新型的一实施例的防疲劳驾驶装置的结构示意图；
图2为本实用新型的另一实施例的防疲劳驾驶装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
图1为本实用新型的防疲劳驾驶装置的结构示意图。如图1所示，防疲劳驾驶装置可以安装在车内为用户提供服务的车载装置中，用户在车内可以通过车载装置享受丰富多样的服务。在本实用新型中，所述防疲劳驾驶装置包括用于采集人脸部图像的图像采集装置，用于对人脸图像中瞳孔的尺寸和眼皮眨动的频率进行分析的图像处理电路，用于根据所述瞳孔的尺寸和眼皮的眨动频率对疲劳程度进行判断的疲劳识别电路，用于根据所述疲劳程度进行提醒的报警装置和对车辆的制动***进行控制的制动控制电路，其中所述图像采集装置与所述图像处理电路相连，所述图像处理电路与所述疲劳识别电路相连，所述疲劳识别电路分别与报警装置和制动控制电路相连。
下面结合图1对本实施例进行详细说明。在图1所示的实施例的优选方案中，所述图像采集装置可以包括摄像头或扫描设备，例如可以内置在防疲劳驾驶装置中或者外置在车内其他位置，如安装在方便采集驾驶员脸部的位置。如果是外置，可以通过数据线或者无线连接，例如蓝牙、WIFI等方式连接在防疲劳驾驶装置上，与防疲劳驾驶装置进行数据传输。所述图像采集装置可以采集操作人员的动态影像，例如视频录像。
在本实施例的优选实施方式中，所述图像处理电路包括：眼皮眨动识别装置、瞳孔识别装置、统计单元，以及测量单元。其中，所述眼皮眨动识别装置可以识别眼皮的眨动，例如眼皮眨动识别装置通过人脸图像确定人眼眼皮的眨动。所述统计单元可以统计眼皮的在固定时间段内的眨动次数，例如通过眼睛的睁开和闭合的统计一分钟内的睁开和闭合次数，具体的还可以通过获取眼部红外图像的强度值和眼部的温度变化，来确定眼部的睁开和闭合。瞳孔识别装置，可以识别瞳孔的位置，例如通过瞳孔在人脸或者眼部的位置和瞳孔的颜色、亮度和形状特征来定位瞳孔的位置，然后利用测量单元，测量瞳孔的尺寸，例如在定位瞳孔的位置后，通过测量瞳孔的直径可以确定瞳孔的尺寸。该图像处理电路可基于SPCA563B芯片实现。
在本实施例的优选方案中，所述图像处理电路还可以包括：静态转换单元，用于将图像采集装置采集的所述脸部图像由动态转换为静态的脸部图像，例如摄像头可能拍摄的脸部图像为动态的视频图像，这样就需要将脸部的图像转化为静态的脸部图形数据，这样可以方便确定瞳孔的位置以及测量瞳孔的尺寸。例如静态图形的捕捉可以通过截取视频中某一时刻脸部图像的原始数据，通过原始数据生成一张静态图片。此外可以通过摄像头直接拍摄静态图片。
在本实施例的优选方案中，所述疲劳识别电路包括：眼皮眨动比较单元、瞳孔比较单元、判断单元和输出单元。其中，眼皮眨动比较单元用于比较所述统计单元统计的眼皮眨动频率和标准频率，瞳孔尺寸比较单元用于比较所述测量单元测量的瞳孔的尺寸和标准尺寸，判断单元用于根据所述眼皮眨动比较单元和瞳孔比较单元的比较结果判断单元疲劳程度，输出单元用于输出疲劳程度，所述标准频率为预先设定的非疲劳状态下眼睛的眨动频率，其可以由用户根据自己的习惯规律自行设定，所述标准尺寸为预先设定的非疲劳状态下瞳孔的尺寸，其可以由用户根据自己的情况自行设定。该疲劳识别电路可通过DSP芯片实现，如采用TI公司的TMS320C1X/C2X、TMS320C2XX/C5X、TMS320C54X/C62XX系列的芯片构成。
当瞳孔比较单元输出的比较结果为所述测量单元测量的瞳孔尺寸大于标准尺寸，所述眼皮眨动比较单元输出的比较结果为眼皮眨动频率小于标准频率，则输出单元输出疲劳状态信息；当瞳孔比较单元输出的比较结果为所述测量单元测量的瞳孔尺寸小于标准尺寸，所述眼皮眨动比较单元输出的比较结果为眼皮眨动频率大于标准频率，则输出单元输出非疲劳状态信息。
在本实施例的优选方案中，所述报警装置包括显示报警子单元和声音报警子单元。显示报警子单元用于发出报警的显示信息，然后可以通过车载设备中的显示装置显示报警信息，例如可以为闪烁报警。声音报警子单元用于发出报警的声音信息，例如可以通过身在设备的音响发出报警声音。所述制动控制电路通过总线与车辆的制动***相连，用于控制车辆的制动***使车辆熄火或者进入自动驾驶模式。因此在疲劳状态时，可以利用所述报警装置可以发出报警信息，也可以利用制动控制电路对车辆进行制动。该制动控制电路可通过MCS51系列的单片机实现。
如图2所示，在本实施例的另一优选方案中，所述标准频率包括至少两个标准频率，所述眼皮眨动比较单元包括至少两个分别比较所述统计单元统计的眼皮眨动频率和至少两个标准频率的眼皮眨动比较子单元，当然也可以包括两个以上的标准频率和眼皮眨动比较子单元。所述标准尺寸包括至少两个标准尺寸，所述瞳孔比较单元包括至少两个分别比较所述测量单元测量的瞳孔的尺寸和至少两个标准尺寸的瞳孔比较子单元，当然也可以包括两个以上的标准尺寸和瞳孔比较子单元。
当眼皮眨动比较子单元的比较结果为眼皮眨动频率小于标准频率中的较小者，或者瞳孔比较子单元的比较结果为所述测量单元测量的瞳孔尺寸大于标准尺寸中的较大者，则输出单元输出严重疲劳状态。
当眼皮眨动比较子单元的比较结果为眼皮眨动频率大于标准频率中的较大者，或者瞳孔比较子单元的比较结果为所述测量单元测量的瞳孔尺寸小于标准尺寸中的较小者，则输出单元输出非疲劳状态，否则输出轻度疲劳状态。除此之外，当包括两个以上的标准频率和眼皮眨动比较子单元和/或包括两个以上的标准尺寸和瞳孔比较子单元时，也可以当不输出疲劳状态和非疲劳状态的情况下，再根据与各标准频率和标准尺寸的比较结果设置多级的疲劳度。
在本实施例的优选方案中，所述防疲劳驾驶装置还包括连接在疲劳识别电路和报警装置、制动控制电路之间的处理电路，该处理电路可通过MSC51系列的单片机实现。由于在轻度疲劳的状态，可以通过对驾驶员的提醒使驾驶员保持清醒，因此只需要利用报警装置即可完成提醒，所以当轻度疲劳时所述处理电路可以仅启动报警装置。而当严重疲劳状态时，简单的显示信息和声音信息的提醒可能不足够提醒驾驶员，因此需要对车辆的制动采取措施，例如强制熄火停车。所以当严重疲劳状态时，所述处理电路同时启动报警装置和制动控制电路。另外，所述报警装置还可以包括倒计时单元，当严重疲劳状态所述处理电路启动报警装置的倒计时单元，倒计时开始，例如通过屏幕和声音提醒用户倒计时开始，车辆当在倒计时开始后的5分钟时停止车辆进行熄火或者转换到车辆的自动驾驶状态，然后倒计时结束时，处理电路或者报警装置则启动所述制动控制电路对车辆的制动***采取措施，例如熄火停车，这样可以有效的避免驾驶员在过度疲劳的情况下驾驶造成车辆事故的发生。

Claims (10)

1.一种防疲劳驾驶装置，其特征在于，包括依次相连的图像采集装置、图像处理电路和疲劳识别电路，所述疲劳识别电路与报警装置和制动控制电路相连；所述图像采集装置用于采集人脸部图像；所述图像处理电路用于对人脸图像中瞳孔的尺寸和眼皮眨动的频率进行分析；所述疲劳识别电路用于根据所述瞳孔的尺寸和眼皮的眨动频率对疲劳程度进行判断；所述报警装置用于根据所述疲劳程度进行提醒；所述制动控制电路用于对车辆的制动***进行控制。
2.根据权利要求1所述的防疲劳驾驶装置，其特征在于，所述图像处理电路包括：用于识别眼皮眨动的眼皮眨动识别装置和用于识别瞳孔位置的瞳孔识别装置，用于统计眼皮眨动频率的统计单元，用于测量瞳孔尺寸的测量单元。
3.根据权利要求1所述的防疲劳驾驶装置，其特征在于，所述防疲劳驾驶装置还包括处理电路；所述处理电路输入端与所述疲劳识别电路相连，输出端分别与所述报警装置、制动控制电路相连；当严重疲劳状态，所述处理电路启动制动控制电路，当轻度疲劳状态，所述处理电路启动报警装置。
4.根据权利要求1所述的防疲劳驾驶装置，其特征在于，所述防疲劳驾驶装置还包括处理电路；所述处理电路输入端与所述疲劳识别电路相连，输出端分别与所述报警装置、制动控制电路相连；当严重疲劳状态，所述处理电路启动制动控制电路和报警装置，当轻度疲劳状态，所述处理电路启动报警装置。
5.根据权利要求4所述的防疲劳驾驶装置，其特征在于，所述报警装置包括倒计时单元，当严重疲劳状态所述处理电路启动报警装置的倒计时单元，当倒计时结束，则启动所述制动控制电路。
6.根据权利要求1所述的防疲劳驾驶装置，其特征在于，所述报警装置包括用于发出报警的显示信息的显示报警子单元和用于发出报警的声音信息的声音报警子单元。
7.根据权利要求1所述的防疲劳驾驶装置，其特征在于，所述图像采集装置为摄像头或扫描设备。
8.根据权利要求1所述的防疲劳驾驶装置，其特征在于，所述制动控制电路通过总线与车辆的制动***相连，用于控制车辆的制动***使车辆熄火或者进入自动驾驶模式。
9.根据权利要求1所述的防疲劳驾驶装置，其特征在于，所述图像处理电路采用SPCA563B芯片构成；所述疲劳识别电路采用DSP芯片构成；所述制动控制电路采用MCS51系列的单片机构成。
10.一种车载装置，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一权利要求所述的防疲劳驾驶装置。
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