專利名稱：駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛安全監(jiān)測系統(tǒng)，特別涉及一種車輛駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代汽車行業(yè)的不斷發(fā)展和汽車等車輛的廣泛應(yīng)用，車輛的安全監(jiān)測 越來越受到人們的重視。尤其是對疲勞駕駛的監(jiān)測更顯得尤為重要，已經(jīng)成為 全社會迫切需要解決的問題。
疲勞是一種超過負(fù)荷或延長時(shí)間的腦力或者體力勞動(dòng)引起的生理現(xiàn)象，而 瞌睡是一種需要睡覺的狀態(tài)，這種需要是人體本身不能抵制的一種狀態(tài)。疲勞 雖然是一個(gè)正常的生理現(xiàn)象，但是在一些特殊的群體中，就可能引起嚴(yán)重的后 果，甚至危及生命。因此對疲勞駕駛的監(jiān)測是非常必要的。由于疲勞這種復(fù)雜 的生理現(xiàn)象能夠引起人體的眾多指標(biāo)發(fā)生改變，因此，檢測的方法有很多種。
總的來說檢測方法可以分為兩類 一類是接觸式^r測方法，另一類是非接觸式 才企測方法。
由于接觸式的檢測方法主要是從生理學(xué)、心理學(xué)和人體行為學(xué)的角度來考 慮的，因此越來越得到大多數(shù)專家的排斥。
現(xiàn)在國際國內(nèi)對這個(gè)生理現(xiàn)象研究的最后的關(guān)注點(diǎn)和基本統(tǒng)一的認(rèn)識來 看，專家們關(guān)注的檢測方向是采用非接觸式檢測方法。
申請?zhí)枮?3207582.0發(fā)明名稱為"汽車安全駕駛智能控制系統(tǒng)"的中國 實(shí)用新型專利申請^Hf 了 一種汽車安全駕駛智能控制系統(tǒng)。該專利所述一種汽 車安全駕駛智能控制系統(tǒng)，其特征在于它包括有由紅外線感應(yīng)電子探頭1、酒 精氣體電子探頭6構(gòu)成的探測部分，紅外線感應(yīng)電子探頭1后依次連接的信號 傳感器2、電子開關(guān)3、報(bào)警器4組成對駕駛員打瞌睡報(bào)警電路；報(bào)警器還連 接有電子剎車開關(guān)5當(dāng)超過設(shè)下的報(bào)警時(shí)間后電子剎車開關(guān)啟動(dòng)自動(dòng)剎車；酒 精氣體電子探頭1后依次連接有信號傳感器8、電子開關(guān)9，電子開關(guān)9與汽 車火花塞電源6連接組成酒后駕車剎車回路。該專利雖然是采用非接觸式檢測 方法，利用紅外線感應(yīng)電子探頭1、傳感器2、電子開關(guān)3和報(bào)警器4組成的報(bào)警點(diǎn)路，但是傳感器無法識別出紅外線感應(yīng)電子探頭1的信號是否為駕駛疲 勞，因此該專利無法實(shí)現(xiàn)駕駛員的駕駛疲勞監(jiān)測。
因此，在非接觸的檢測方式下，如何滿足駕駛疲勞的監(jiān)測，是本領(lǐng)域技術(shù) 人員亟需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題的客觀存在，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，就在于提供一種駕 駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀，用于滿足非接觸的檢測方式下駕駛疲勞的監(jiān)測。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀，包括用于采
集駕駛員的臉部圖像的攝像頭，所述防護(hù)儀進(jìn)一步包括
圖像處理單元，用于將所述攝像頭采集的圖像進(jìn)行行位的劃分，確定二維 的像素矩陣；
模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，用于將所述圖像處理單元確定的二維像素矩陣轉(zhuǎn)換為 二維二值或多值數(shù)字信號矩陣；
圖像提取單元，接收所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元處理后的所述數(shù)字信號矩陣， 根據(jù)所述數(shù)字信號矩陣的具體數(shù)字信息確定特征區(qū)域，提取特征區(qū)域數(shù)字信號 矩陣；
圖像比較單元，將所述圖像提取單元提取的特征區(qū)域數(shù)字信號矩陣與預(yù)先 存儲的特征區(qū)域數(shù)字信號矩陣進(jìn)行比較；當(dāng)所述圖像提取單元提取的特征區(qū)域
數(shù)字信號矩陣與預(yù)先存儲的特征區(qū)域數(shù)字信號矩陣的不同值數(shù)量大于預(yù)定數(shù) 值時(shí)，發(fā)送提醒信號。
優(yōu)選地，所述圖像提取單元根據(jù)所述數(shù)字信號矩陣的具體數(shù)字信息確定特 征區(qū)域，所述特征區(qū)域具體為典型特征值；
所述圖像比較單元將所述圖像提取單元提取的典型特征值與所述標(biāo)準(zhǔn)典 型特征值或預(yù)先存儲的典型特征值比較，當(dāng)所述圖像提取單元提取的典型特征 值與所述標(biāo)準(zhǔn)典型特征值或預(yù)先存儲的典型特征值差值的絕對值大于預(yù)定數(shù) 值時(shí)，發(fā)送提醒信號。
優(yōu)選地，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，將所述圖像處理單元確定的二維像素矩 陣根據(jù)像素的圖形顏色轉(zhuǎn)換為二維二值或多值數(shù)字信號矩陣；
所述圖像提取單元根據(jù)所述二維二值或多值數(shù)字信號矩陣的具體數(shù)字信息確定特征區(qū)域，提取特征區(qū)域面積；
所述圖像比較單元將所述圖像提取單元提取的特征區(qū)域面積與標(biāo)準(zhǔn)特征 區(qū)域面積或者預(yù)存的特征區(qū)域面積比較，當(dāng)所述圖像提取單元提取的特征區(qū)域 面積與所述標(biāo)準(zhǔn)特征區(qū)域面積或者預(yù)存的特征區(qū)域面積差值的絕對值大于預(yù) 定數(shù)值時(shí)，發(fā)送"t是醒信號。
優(yōu)選地，所述^^莫擬it字轉(zhuǎn)換單元，將所述圖像處理單元確定的二維像素矩
陣根據(jù)像素的灰度等級轉(zhuǎn)換為二維二值數(shù)字信號矩陣；
所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元預(yù)先設(shè)定黑色像素和非黑色像素分別為'T'和"0" 或者"0"和T;
所述圖像提取單元根據(jù)接收到的二維二值數(shù)字信號矩陣，根據(jù)行方向上連 續(xù)的由像素"1"或"0"組成的兩個(gè)矩陣區(qū)域確定眉毛區(qū)域，由所述眉毛區(qū)域 向下取一定行數(shù)作為眼睛區(qū)域，在所述眼睛區(qū)域即所述特征區(qū)域內(nèi)確定由像素 'T'或"0"組成區(qū)域的面積即確定眼球區(qū)域面積。
優(yōu)選地，所述圖像提取單元進(jìn)一步包括第一計(jì)算單元，計(jì)算所述特征區(qū)域 的面積；
所述圖像比較單元進(jìn)一步包括第二計(jì)算單元，當(dāng)所述第一計(jì)算單元得出的 面積與預(yù)先計(jì)算的面積的比小于預(yù)定比例時(shí)，開始累計(jì)計(jì)算時(shí)間，直至所述第 一計(jì)算單元得出的面積與所述預(yù)先計(jì)算的面積比大于預(yù)定比例；當(dāng)?shù)诙?jì)算單
元累計(jì)計(jì)算的時(shí)間大于第一預(yù)定時(shí)間時(shí)，發(fā)送提醒信號。 優(yōu)選地，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元進(jìn)一步包括
行位標(biāo)記單元，用于將所述圖像處理單元確定的二維像素矩陣進(jìn)行行位標(biāo)
記；
二值化處理單元，用于將所述二維像素矩陣轉(zhuǎn)換為二維二值或多值數(shù)字信 號矩陣。
優(yōu)選地，所述二值化處理單元包括第一二值化處理單元和第二二值化處理 單元；
所述第一二值化處理單元按行進(jìn)行運(yùn)算，將模擬圖像行信號二值化； 所述第二二值化處理單元按位進(jìn)行運(yùn)算，將模擬圖像位信號二值化。 優(yōu)選地，所述行位標(biāo)記單元、第一二值化處理單元和第二二值化處理單元具體為三個(gè)單片機(jī)。
優(yōu)選地，所述圖像提取單元、圖像比較單元集成在一個(gè)單片機(jī)內(nèi)。 優(yōu)選地，所述防護(hù)儀進(jìn)一步包括輸出單元，當(dāng)?shù)诙?jì)算單元累計(jì)計(jì)算的時(shí)
間大于第一預(yù)定時(shí)間時(shí)，所述輸出單元發(fā)送"t是醒信號；
所述輸出單元包括結(jié)果輸出單片機(jī)和語音報(bào)警電路。
優(yōu)選地，所述圖像比較單元進(jìn)一步包括第三計(jì)算單元，用于在第二預(yù)定時(shí)
間內(nèi)，計(jì)算所述面積比小于預(yù)定比例的次數(shù)；
所述輸出單元，當(dāng)所述第三計(jì)算單元計(jì)算的次^:大于第一預(yù)定次數(shù)時(shí)，輸 出報(bào)警信號。
優(yōu)選地，所述輸出單元進(jìn)一步控制車尾燈剎車開關(guān)，當(dāng)?shù)谌?jì)算單元計(jì)算 的次數(shù)大于第一預(yù)定次數(shù)時(shí)，控制所述車尾燈剎車開關(guān)打開。 優(yōu)選地，所述防護(hù)4義進(jìn)一步包括
身體位移傳感器，用于感應(yīng)駕駛員的身體移動(dòng)，并將感應(yīng)的位移信息發(fā)送 到位移控制單元；
位移控制單元，將所述位移傳感器感應(yīng)的位移信息換算為行和位的變換信 息，并把該變換信息發(fā)送到所述圖像提取單元。
優(yōu)選地，所述防護(hù)儀進(jìn)一步包括與所述位移控制單元相連的車內(nèi)光線照度 表，用于根據(jù)車內(nèi)光線照度調(diào)整所述紅外攝像頭的紅外射燈的照度。
與上述背景技術(shù)相比，由于本發(fā)明實(shí)施例駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀包括采集駕 駛員頭部圖像的攝像頭、將所述攝像頭采集的圖像轉(zhuǎn)換為二維的像素矩陣的圖 像處理單元、將所述二維像素矩陣轉(zhuǎn)換為二維二值或多值數(shù)字信號矩陣的模擬 數(shù)字轉(zhuǎn)換單元、根據(jù)所述數(shù)字信號矩陣提取特征區(qū)域矩陣的圖像提取單元、將 所述圖像提取單元提取的特征區(qū)域數(shù)字信號矩陣與預(yù)先存儲的特征區(qū)域數(shù)字 信號矩陣進(jìn)行比較的圖像比較單元、當(dāng)所述圖像提取單元提取的特征區(qū)域數(shù)字 信號矩陣與所述預(yù)先存儲的特征區(qū)域數(shù)字信號矩陣不同值數(shù)量大于預(yù)定數(shù)值 時(shí)，發(fā)送提示信息?？梢允遣鹏蘧盘柣蚱渌刂菩畔?。本發(fā)明實(shí)施例能夠在非 接觸的檢測方式下4企測駕駛員的駕駛疲勞。


圖l是本發(fā)明所述防護(hù)儀第一種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明所述防護(hù)儀第二種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)圖； 圖3是本發(fā)明所述防護(hù)儀第三種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)圖； 圖4是本發(fā)明所述防護(hù)儀第四種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明實(shí)施例提供一種駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀，用于滿足非接觸的檢測方式 下駕駛疲勞的監(jiān)測。
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具 體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
參見圖1,該圖為本發(fā)明所述防護(hù)儀第一種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)圖。
本發(fā)明所述一種駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀，包括用于釆集駕駛員的臉部圖像的 攝像頭l、圖像處理單元2、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元3、圖像提取單元4、圖像比較 單元5。
圖像處理單元2，用于將所述攝像頭1采集的圖像進(jìn)行行位的劃分，確定 二維的像素矩陣。
模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元3，用于將所述圖像處理單元2確定的二維像素矩陣轉(zhuǎn) 換為二維二值或多值數(shù)字信號矩陣。
模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元3可以根據(jù)像素的圖形顏色轉(zhuǎn)換為二維二值數(shù)字信號 矩陣或多值數(shù)字信號矩陣。
圖像提取單元4，接收所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元3處理后的所述數(shù)字信號矩 陣，根據(jù)所述數(shù)字信號矩陣的具體數(shù)字信息確定特征區(qū)域，提取特征區(qū)域數(shù)字 信號矩陣。
圖像比較單元5，將所述圖像提取單元4提取的特征區(qū)域數(shù)字信號矩陣與 預(yù)先存儲的特征區(qū)域數(shù)字信號矩陣進(jìn)行比較；當(dāng)所述圖像提取單元4提取的特 征區(qū)域數(shù)字信號矩陣與預(yù)先存儲的特征區(qū)域數(shù)字信號矩陣的不同值數(shù)量大于 預(yù)定數(shù)值時(shí)，發(fā)送提醒信號。由于本發(fā)明實(shí)施例駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀包括采集 駕駛員頭部圖像的攝像頭1、將所述攝像頭1釆集的圖像轉(zhuǎn)換為二維的像素矩 陣的圖像處理單元2、將所述二維像素矩陣轉(zhuǎn)換為二維二值或多值數(shù)字信號矩 陣的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元3、根據(jù)所述數(shù)字信號矩陣提取特征區(qū)域矩陣的圖像提 取單元4、將所述圖像提取單元4提取的特征區(qū)域數(shù)字信號矩陣與預(yù)先存儲的特征區(qū)域數(shù)字信號矩陣進(jìn)行比較的圖像比較單元5、當(dāng)所述圖像提取單元4提 取的特征區(qū)域數(shù)字信號矩陣與所述預(yù)先存儲的特征區(qū)域數(shù)字信號矩陣不同值 數(shù)量大于預(yù)定數(shù)值時(shí)，發(fā)送提示信息?？梢允菆?bào)警信號或其他控制信息。本發(fā) 明實(shí)施例能夠在非接觸的檢測方式下檢測駕駛員的駕駛疲勞。
由于攝像頭1采集駕駛員頭部圖像是一種圖片的格式，因此需要圖像處理
單元2將所述圖片進(jìn)行行位的劃分，得到二維像素矩陣。由于此時(shí)得到的二維 像素矩陣是一種模擬信號，因此需要模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元3將該二維像素矩陣轉(zhuǎn) 化為二維二值數(shù)字信號。當(dāng)然也可以根據(jù)像素的不同顏色或不同灰度轉(zhuǎn)換為二 維多值數(shù)字信號。
本發(fā)明所述圖像提取單元4可以根據(jù)所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元3轉(zhuǎn)換的二維 二值或多值數(shù)字信號矩陣的具體數(shù)字信息確定特征區(qū)域，所述特征區(qū)域具體可 以為典型特征值。由于上述數(shù)字信號矩陣是數(shù)字信號，圖像提取單元4能夠根 據(jù)具體的數(shù)字信息確定不同的區(qū)域，特征區(qū)域可以是嘴部區(qū)域、鼻子區(qū)域。
假設(shè)特征區(qū)域?yàn)樽觳繀^(qū)域，由于人的嘴唇為紅色，牙齒為白色。當(dāng)駕駛員 出現(xiàn)疲勞駕駛時(shí)，可能會不斷的打哈欠。因此嘴部區(qū)域的數(shù)字信號矩陣會產(chǎn)生 明顯的變化。這樣嘴部區(qū)域作為特征區(qū)域時(shí)，該區(qū)域內(nèi)的具體特征數(shù)字信息被 提取，該具體特征數(shù)字信息就是典型特征值。
提取單元4提取了典型特征值后，所述圖像比較單元5將所述圖像提取單元4
型特征值差值的絕對值大于預(yù)定數(shù)值時(shí)，發(fā)送提醒信號。
所述標(biāo)準(zhǔn)典型特征值可以是預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值，也可以是在具體駕駛員駕 駛安裝本發(fā)明實(shí)施例所述駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀的車輛前，建立典型特征值的模 板存儲在圖像比較單元5中。
本發(fā)明所述圖像提取單元4還可以根據(jù)二維二值或多值數(shù)字信號矩陣的 具體數(shù)字信息確定特征區(qū)域，提取特征區(qū)域面積。然后所述圖像比較單元5 將所述圖像提取單元4提取的特征區(qū)域面積與標(biāo)準(zhǔn)特征區(qū)域面積或者預(yù)存的 特征區(qū)域面積比較，當(dāng)所述圖像提取單元4提取的特征區(qū)域面積與所述標(biāo)準(zhǔn)特征區(qū)域面積或者預(yù)存的特征區(qū)域面積差值的絕對值大于預(yù)定翁:值時(shí)，發(fā)送提醒 j言號。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元3將所述圖像處理單元2 確定的二維像素矩陣根據(jù)像素的灰度等級轉(zhuǎn)換為二維二值數(shù)字信號矩陣。然后 所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元3預(yù)先設(shè)定黑色像素和非黑色像素分別為"1"和"0"。 所述圖像提取單元4根據(jù)接收到的二維二值數(shù)字信號矩陣，根據(jù)行方向上連續(xù) 的由像素"1"組成的兩個(gè)矩陣區(qū)域確定眉毛區(qū)域，由所述眉毛區(qū)域向下取一 定行數(shù)作為眼睛區(qū)域，在所述眼睛區(qū)域即所述特征區(qū)域內(nèi)確定由像素"1"組 成區(qū)域的面積即確定眼^求區(qū)域面積。
當(dāng)然，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元3也可以預(yù)先設(shè)定黑色像素和非黑色像素分別為 "0"和'T，。所述圖像提取單元4根據(jù)接收到的二維二值數(shù)字信號矩陣，根 據(jù)行方向上連續(xù)的由像素"0"組成的兩個(gè)矩陣區(qū)域確定眉毛區(qū)域，由所述眉 毛區(qū)域向下取一定行數(shù)作為眼睛區(qū)域，在所述眼睛區(qū)域即所述特征區(qū)域內(nèi)確定 由像素"0"組成區(qū)域的面積即確定眼球區(qū)域面積。
參見圖2，該圖為本發(fā)明所述防護(hù)儀第二種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)圖。
一種駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀，包括攝像頭1、圖像處理單元2、包括第一計(jì) 算單元41的圖像提取單元4、存儲單元6、包括第二計(jì)算單元51的圖像比較 單元5和輸出單元8。
攝像頭l,用于采集駕駛員的臉部圖像，發(fā)送到圖像處理單元2。
攝像頭1可以采用紅外攝像頭，是本發(fā)明所述防護(hù)儀提供采樣數(shù)據(jù)的重要 裝置。攝像頭l要求能銅:銳的感知到人體的紅外射線，并將人面部發(fā)出的射線 接收到。接受到的全部信息形成了完整的人臉的圖像信息。攝像頭1為圖像處 理單元2提供了采樣依據(jù)和數(shù)字化依據(jù)。
紅外攝像頭包括紅外射燈。紅外射燈是專門為紅外攝像頭1配套的光源燈 具。紅外射燈和紅外攝像頭可以結(jié)合在一起，組成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。紅外射燈還 可以是單獨(dú)設(shè)置在紅外攝像頭外。
紅外射燈主要技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)
使用范圍在攝像頭的中心視線的45°之內(nèi)；
作用距離《3m。圖像處理單元2，用于將所述紅外攝像頭采集的圖像進(jìn)行行位的劃分，確 定一個(gè)二維的像素矩陣。
圖像提取單元4，接收所述圖像處理單元2處理后的像素矩陣，根據(jù)像素 的圖形顏色確定特征區(qū)域，提取特征區(qū)域像素。特征區(qū)域可以是嘴巴或者臉部 的特征性標(biāo)志。本發(fā)明優(yōu)選方式特征區(qū)域?yàn)檠劬^(qū)域。
所述圖像處理單元2可以預(yù)先設(shè)定黑色像素為"1"，非黑色像素為"0"; 將所述二維的像素矩陣轉(zhuǎn)換為像素矩陣二值數(shù)字信號。
所述圖像提取單元4根據(jù)接收到的像素矩陣二值數(shù)字信號，根據(jù)行方向上 連續(xù)的由像素'T，組成的兩個(gè)矩陣區(qū)域確定眉毛區(qū)域，由所述眉毛區(qū)域向下 取一定行數(shù)作為眼睛區(qū)域，在所述眼睛區(qū)域內(nèi)確定由像素"1"組成區(qū)域的面 積即確定眼J求區(qū)i或面積。
第一計(jì)算單元41，計(jì)算所述圖像提取單元4提取的特征區(qū)域的面積。
存儲單元6,存儲預(yù)先采集并處理的駕駛員正常狀態(tài)的特征區(qū)域的面積。
計(jì)算單元41計(jì)算;尋到的。5'〃 z 、'' A-
圖像比較單元5,將所述第一計(jì)算單元41得出的特征區(qū)域面積與所述存
儲單元6預(yù)先存儲的特征區(qū)域面積進(jìn)行比較。
第二計(jì)算單元51,當(dāng)所述第一計(jì)算單元41得出的面積與所述存儲單元6
預(yù)先存儲的面積的比小于預(yù)定比例時(shí)，開始累計(jì)計(jì)算時(shí)間，直至所述第一計(jì)算
輸出單元8，當(dāng)?shù)诙?jì)算單元51累計(jì)計(jì)算的時(shí)間大于第一預(yù)定時(shí)間時(shí)， 輸出報(bào)警信號。
所述防護(hù)儀還可以包括第三計(jì)算單元，在第二預(yù)定時(shí)間內(nèi)，第三計(jì)算單元 計(jì)算所述第一計(jì)算單元41得出的面積與所述存儲單元6預(yù)先存儲的面積比小 于預(yù)定比例的次數(shù)。當(dāng)所述第三計(jì)算單元計(jì)算的次數(shù)大于第一預(yù)定次數(shù)時(shí)，輸 出單元8輸出報(bào)警信號。
輸出單元8還可以包括語音報(bào)警電路和汽車燈剎燈電源開關(guān)控制電路。 語音報(bào)警電路采用了軟解壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)的語音電路，因此，這對提高系統(tǒng)的 可靠性，更有了有力的保障。汽車燈剎燈電源開關(guān)控制電路，當(dāng)駕駛員出現(xiàn)駕駛疲勞的現(xiàn)象時(shí)，在觸發(fā) 語音報(bào)警電路的同時(shí)，控制打開汽車燈剎燈電源開關(guān)。汽車燈剎燈電源開關(guān)控 制電路的功能就是告警后面的機(jī)動(dòng)車輛，此車輛出現(xiàn)問題可能會隨時(shí)停車。以 防止車輛追尾事故的發(fā)生。
當(dāng)駕駛員出現(xiàn)駕駛疲勞的現(xiàn)象時(shí)，語音報(bào)警電路可以提醒司機(jī)注意，要趕 快采取措施。具體提示信息可以為"減速靠邊停車。"和/或"停車休息，盡快 清醒。"
由于本發(fā)明實(shí)施例駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀包括采集駕駛員頭部圖像的攝像 頭1、將所述攝像頭1采集的圖像轉(zhuǎn)換為一個(gè)二維的像素矩陣的圖像處理單元
2、提取所述二維像素矩陣中特征區(qū)域的圖像提取單元4、計(jì)算特征區(qū)域面積 的第一計(jì)算單元41、將所述第一計(jì)算單元41得出的特征區(qū)域面積與預(yù)先計(jì)算 的特征區(qū)域面積進(jìn)行比較的圖像比較單元5、當(dāng)所述第一計(jì)算單元41得出的 面積與所述預(yù)先計(jì)算的特征區(qū)域面積比小于預(yù)定比例時(shí)開始累計(jì)計(jì)算時(shí)間的 第二計(jì)算單元51。因此當(dāng)所述第一計(jì)算單元41得出的面積與所述預(yù)先計(jì)算的 特征區(qū)域面積比小于預(yù)定比例時(shí)，第二計(jì)算單元51開始累計(jì)計(jì)算時(shí)間，直至 所述第一計(jì)算單元41得出的面積與所述預(yù)先計(jì)算的特征區(qū)域面積比大于預(yù)定 比例。當(dāng)?shù)诙?jì)算單元51累計(jì)計(jì)算的時(shí)間長度大于第一預(yù)定時(shí)間時(shí)，本發(fā)明 實(shí)施例駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀可以輸出報(bào)警信號或者控制信息。
所述防護(hù)儀還可以包括第三計(jì)算單元，用于在第二預(yù)定時(shí)間內(nèi)，計(jì)算所述 面積比小于預(yù)定比例的次數(shù)。當(dāng)所述第三計(jì)算單元計(jì)算的次數(shù)大于第一預(yù)定次 數(shù)時(shí)，所述輸出單元8輸出報(bào)警信號。當(dāng)然所述第一計(jì)算單元41、所述第二 計(jì)算單元51和所述第三計(jì)算單元可以集成為一個(gè)計(jì)算器。
所述輸出單元8還可以包括控制車尾燈剎車開關(guān)，當(dāng)?shù)谌?jì)算單元計(jì)算的 次數(shù)大于第 一預(yù)定次數(shù)時(shí)，控制所述車尾燈剎車開關(guān)打開。
參見圖3，該圖為本發(fā)明所述防護(hù)儀第三種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)圖。
本發(fā)明所述防護(hù)儀第三種實(shí)施方式相對第一種實(shí)施方式，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單 元3進(jìn)一步包括行位標(biāo)記單元31和二值化處理單元。
行位標(biāo)記單元31，用于將所述圖像處理單元2確定的二維像素矩陣進(jìn)行 行位標(biāo)記。二值化處理單元，用于將所述二維像素矩陣轉(zhuǎn)換為二維二值或多值數(shù)字信 號矩陣。
行位標(biāo)記單元31具體可以將所述攝像頭1采集的圖像可以按照預(yù)先設(shè)定 黑色像素為"1"、非黑色像素為"0"進(jìn)行標(biāo)記。
二值化處理單元具體可以將所述二維的像素矩陣轉(zhuǎn)換為像素矩陣二值數(shù) 字信號。
所述二值化處理單元可以進(jìn)一步包括第一二值化處理單元32和第二二值 化處理單元33。
所述第一二值化處理單元32按行進(jìn)行運(yùn)算，將^f莫擬圖像行信號二值化。 具體二值化為公知技術(shù)，二值化是計(jì)算機(jī)對模擬圖像處理的基本方法，預(yù)先設(shè) 定一個(gè)閾值，閾值以上為"1"，閾值以下為"0"。當(dāng)然，這個(gè)處理可以是二值 化的，也可以是多值化的。為了減少運(yùn)算量，提高運(yùn)算速度，本發(fā)明優(yōu)選采用 二值化處理單元進(jìn)行二值化處理
所述第二二值化處理單元33按位進(jìn)行運(yùn)算，將模擬圖像位信號二值化。
所述行位標(biāo)記單元31、第一二值化處理單元32和第二二值化處理單元33 具體可以釆用三個(gè)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)具體功能。
所述行位標(biāo)記單元31、第一二值化處理單元32和第二二值化處理單元33 這三個(gè)單元采用的三個(gè)單片機(jī)可以是并行處理的一組低檔DSP單片機(jī)。此三 個(gè)DSP單片機(jī)要求處理速度在30MIPS，能夠滿足每秒15幀的處理速度。
所述圖像提取單元4、第一計(jì)算單元41、圖像比較單元5、第二計(jì)算單元 51可以集成在一起，即所述圖像提取單元4、圖像比較單元5集成在一個(gè)單片 機(jī)內(nèi)。具體采用一個(gè)圖像數(shù)字處理單片機(jī)30。圖像數(shù)字處理單片機(jī)30優(yōu)選采 用中檔單片機(jī)，具體可以為ARM9。此單片機(jī)接收第一二值化處理單元32和 第二二值化處理單元33發(fā)送的二值化數(shù)據(jù)，并對該數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，能夠根據(jù) 預(yù)先建立的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行比對，可以計(jì)算在第一預(yù)定時(shí)間內(nèi)駕駛員出現(xiàn)閉眼的 次數(shù)。
所述并行處理的一組低檔DSP單片機(jī)和圖像數(shù)字處理單片機(jī)30的所有功 能，也可以用高檔的DSP或者ARM10以上的芯片來實(shí)現(xiàn)。
為了保證這個(gè)監(jiān)測的可靠性，所述防護(hù)儀還可以包括身體位移傳感器，用于感應(yīng)駕駛員的身體移動(dòng)。
參見圖4，該圖為本發(fā)明所述防護(hù)儀第四種實(shí)施方式結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明所述
防護(hù)儀第四種實(shí)施方式相對于前三種實(shí)施方式，增加了身體位移傳感器9和位 移控制單元10。
所述防護(hù)儀還可以包括身體位移傳感器9,用于感應(yīng)駕駛員的身體移動(dòng)， 并將感應(yīng)的位移信息發(fā)送到位移控制單元10。
身體位移傳感器9是本發(fā)明所述防護(hù)儀數(shù)據(jù)采樣的重要輔助檢測裝置，這 個(gè)裝置能夠大大提高，檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，從而提高本發(fā)明所述防護(hù)儀對疲勞 駕駛識別的準(zhǔn)確性。
位移控制單元10,將所述位移傳感器9感應(yīng)的位移信息換算為行和位的 變換信息，并把該變換信息發(fā)送到所述圖像提取單元4。
人在正對攝像時(shí)，他的五官位置都是一種固定數(shù)據(jù)。這個(gè)數(shù)據(jù)是依據(jù)行和 位來確定的。如果人在動(dòng)態(tài)，例如身體向左邊傾斜或者是右邊傾斜，那么兩個(gè) 眼眉之間的距離就要發(fā)生改變。這個(gè)數(shù)值是可以通過身體位移傳感器9和位移 控制單元10計(jì)算出。傾斜的角度越大，兩個(gè)眼眉之間，或者是兩只眼睛之間 的距離越短。
同理，人在正對攝像時(shí)，他的五官位置都是一種固定數(shù)據(jù)。這個(gè)數(shù)據(jù)是依 據(jù)行和位來確定的。但是人在低頭或者是仰頭，他的眼眉到眼睛的行數(shù)就要發(fā) 生改變。這個(gè)改變就是意味著他的姿勢的改變。只要定義行數(shù)改變的多少，就 會知道他的姿勢的改變程度和他的生理狀態(tài)了 。
本發(fā)明所述防護(hù)儀進(jìn)一步還可以包括與所述位移控制單元10相連的車內(nèi) 光線照度表ll,用于根據(jù)車內(nèi)光線照度調(diào)整所述攝像頭1的紅外射燈的照度。
車內(nèi)光線照度表11是為位移控制單元IO提供車內(nèi)光線照度指數(shù)的必要設(shè)備。
所述防護(hù)儀還包括去干擾單元12，用于去除光線干擾。所述去擾單元具 體為濾波器。所述攝像頭1可以包括去除光線干擾的濾波器。
本發(fā)明所述駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀，釆用對眼睛的閉合狀態(tài)進(jìn)行檢測，從而 實(shí)現(xiàn)對駕駛員疲勞駕駛的監(jiān)測。
下面結(jié)合具體參數(shù)，說明本發(fā)明實(shí)施例所述駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀的工作過程。
攝像頭1采集駕駛員的臉部圖像，圖像處理單元2將所述攝像頭1采集的 圖像進(jìn)行行位的劃分，確定一個(gè)二維的像素矩陣。
預(yù)先將黑色定義為"1",將其他顏色均定義為"0"。圖像提取單元4根
據(jù)行方向上連續(xù)的由像素"1"組成的兩個(gè)矩陣區(qū)域確定眉毛區(qū)域。由于眼眉 是黑色的，這樣橫著兩條眼眉就是這項(xiàng)技術(shù)的識別的關(guān)鍵標(biāo)志點(diǎn)。
從眼眉再往下就是一雙眼睛。眼眉的兩端與眼睛相齊，只要找到眼眉這個(gè) 標(biāo)志，就很容易找到眼睛。當(dāng)然要有眼眉長于或短于眼睛的。我們這項(xiàng)技術(shù)取 的是眼眉標(biāo)志。
在找到眼眉后，就按眼眉向下一定行數(shù)查找眼睛。
在找到眼睛后，通過圖像會看到兩個(gè)橢圓形黑色圖像，只要通過計(jì)算圖像 面積，就可以很方便的計(jì)算出眼睛的閉合和凈開了。
當(dāng)發(fā)現(xiàn)眼睛是在閉上，就同時(shí)啟動(dòng)中斷處理，開始數(shù)數(shù)。按照毫秒計(jì)時(shí)。 但是如果又發(fā)現(xiàn)眼睛崢開，這個(gè)數(shù)秒計(jì)時(shí)，仍然有效，再計(jì)時(shí)下一個(gè)閉眼時(shí)間
長度，如果仍然超過500毫秒，就作為第二次計(jì)數(shù)。所述第二預(yù)定時(shí)間可以設(shè) 定為一分鐘，設(shè)定第一預(yù)定次數(shù)為10次。那么當(dāng)在1分鐘內(nèi)超過連續(xù)閉眼10 次，就會認(rèn)為是進(jìn)入駕駛疲勞狀態(tài)。所述輸出單元8就要發(fā)出報(bào)警信息。
如果在一分鐘之內(nèi)只發(fā)生一次或兩次，可以認(rèn)為是這個(gè)人的習(xí)慣行為，可 以不予考慮。
但是，這個(gè)人的行為在以前沒有記錄，只是現(xiàn)在突然發(fā)生的現(xiàn)象，就要特 別注意了。
這項(xiàng)技術(shù)的另外一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是攝像頭1的釆樣的信號頻率一定與圖像 處理單元2的采樣頻率相一致。同時(shí)還要將紅外攝像頭的工作嚴(yán)格按照具體的 單片機(jī)要求工作。
本發(fā)明優(yōu)選方式，如果是在上個(gè)圖像發(fā)現(xiàn)眼眉是在第90行。我們在處理 第二幀圖像時(shí)，就從80幀處理。假如再用60行處理眼睛， 一旦找到眼睛，就 立刻返回。此時(shí)在80 + 60= 140行以下就不進(jìn)行處理。例如，用15幀圖像處 理時(shí)間，就可以處理了 30幀左右的圖像數(shù)據(jù)。這樣就會把處理精度大大提高。
圖像提取單元4至提取眼睛區(qū)域的圖像，不用去考慮背景干擾。圖像提取單元4采用動(dòng)態(tài)提取的方法，將人眼的動(dòng)態(tài)識別用指針定位逐點(diǎn)掃描的方法來 建立人眼計(jì)算機(jī)識別。圖像提取單元4只要以行、點(diǎn)標(biāo)志，就容易的檢測出眼 睛的狀態(tài)。只要應(yīng)用模糊算法來確定眼睛的位置和面積，就會很容易檢測到眼 睛的閉合狀態(tài)。
用指針定位和逐點(diǎn)掃描、比對，可以很容易的找到眼睛和識別出眼睛的狀 態(tài)，包4舌動(dòng)態(tài)狀態(tài)。
所述攝像頭l采用紅外攝像頭采樣是最佳選擇。第一，能夠很好的降低灰
度等級減少運(yùn)算的工作量，同時(shí)也能減少系統(tǒng)軟件對低檔DSP的運(yùn)算速度要 求。這也對有效的降低成本起到了技術(shù)上的保證。第二，用紅外攝像將對車內(nèi) 環(huán)境的光線變化的干擾減少到最小，對于夜間行車，識別人臉的圖像采樣，將 會與白天行車起到一樣的作用。不會有很大區(qū)別。
本發(fā)明實(shí)施例所述駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀可以根據(jù)駕駛員駕駛時(shí)的疲勞程 度，迅速作出提示例如可以設(shè)定注意安全駕駛提示、警才艮告知、嚴(yán)重警報(bào)告 知三檔警示，以及相應(yīng)的措施。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾， 這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀，包括用于采集駕駛員的臉部圖像的攝像頭，其特征在于，所述防護(hù)儀進(jìn)一步包括圖像處理單元，用于將所述攝像頭采集的圖像進(jìn)行行位的劃分，確定二維的像素矩陣；模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，用于將所述圖像處理單元確定的二維像素矩陣轉(zhuǎn)換為二維二值或多值數(shù)字信號矩陣；圖像提取單元，接收所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元處理后的所述數(shù)字信號矩陣，根據(jù)所述數(shù)字信號矩陣的具體數(shù)字信息確定特征區(qū)域，提取特征區(qū)域數(shù)字信號矩陣；圖像比較單元，將所述圖像提取單元提取的特征區(qū)域數(shù)字信號矩陣與預(yù)先存儲的特征區(qū)域數(shù)字信號矩陣進(jìn)行比較；當(dāng)所述圖像提取單元提取的特征區(qū)域數(shù)字信號矩陣與預(yù)先存儲的特征區(qū)域數(shù)字信號矩陣的不同值數(shù)量大于預(yù)定數(shù)值時(shí)，發(fā)送提醒信號。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀，其特征在于，所述圖像 提取單元根據(jù)所述數(shù)字信號矩陣的具體數(shù)字信息確定特征區(qū)域，所述特征區(qū)域 具體為典型特征值；所述圖像比較單元將所述圖像提取單元提取的典型特征值與所述標(biāo)準(zhǔn)典 型特征值或預(yù)先存儲的典型特征值比較，當(dāng)所述圖像提取單元提取的典型特征 值與所述標(biāo)準(zhǔn)典型特征值或預(yù)先存儲的典型特征值差值的絕對值大于預(yù)定數(shù) 值時(shí)，發(fā)送提醒信號。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀，其特征在于，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，將所述圖像處理單元確定的二維像素矩陣根據(jù)像 素的圖形顏色轉(zhuǎn)換為二維二值或多值數(shù)字信號矩陣；所述圖像提取單元根據(jù)所述二維二值或多值數(shù)字信號矩陣的具體數(shù)字信 息確定特征區(qū)域，提取特征區(qū)域面積；所述圖像比較單元將所述圖像提取單元提取的特征區(qū)域面積與標(biāo)準(zhǔn)特征 區(qū)域面積或者預(yù)存的特征區(qū)域面積比較，當(dāng)所述圖像提取單元提取的特征區(qū)域 面積與所述標(biāo)準(zhǔn)特征區(qū)域面積或者預(yù)存的特征區(qū)域面積差值的絕對值大于預(yù) 定數(shù)值時(shí)，發(fā)送提醒信號。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀，其特征在于，所述模擬 數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，將所述圖像處理單元確定的二維像素矩陣根據(jù)像素的灰度等級轉(zhuǎn)換為二維二值數(shù)字信號矩陣；所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元預(yù)先設(shè)定黑色像素和非黑色像素分別為'T'和"0" 或者"0"和T;所述圖像提取單元根據(jù)接收到的二維二值數(shù)字信號矩陣，根據(jù)行方向上連 續(xù)的由像素'T，或"0"組成的兩個(gè)矩陣區(qū)域確定眉毛區(qū)域，由所述眉毛區(qū)域 向下取一定行數(shù)作為眼睛區(qū)域，在所述眼睛區(qū)域即所述特征區(qū)域內(nèi)確定由像素 "1"或"0"組成區(qū)域的面積即確定眼球區(qū)域面積。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀，其特征在于，所述圖像 提取單元進(jìn)一步包括第一計(jì)算單元，計(jì)算所述特征區(qū)域的面積；所述圖像比較單元進(jìn)一步包括第二計(jì)算單元，當(dāng)所述第一計(jì)算單元得出的 面積與預(yù)先計(jì)算的面積的比小于預(yù)定比例時(shí)，開始累計(jì)計(jì)算時(shí)間，直至所述第 一計(jì)算單元得出的面積與所述預(yù)先計(jì)算的面積比大于預(yù)定比例；當(dāng)?shù)诙?jì)算單 元累計(jì)計(jì)算的時(shí)間大于第一預(yù)定時(shí)間時(shí)，發(fā)送提醒信號。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀，其特征在于， 所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元進(jìn)一步包括行位標(biāo)記單元，用于將所述圖像處理單元確定的二維像素矩陣進(jìn)行行位標(biāo)記；二值化處理單元，用于將所述二維像素矩陣轉(zhuǎn)換為二維二值或多值數(shù)字信 號矩陣。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀，其特征在于，所述二值 化處理單元包括第一二值化處理單元和第二二值化處理單元；所述第一二值化處理單元按行進(jìn)行運(yùn)算，將才莫擬圖像行信號二值化； 所述第二二值化處理單元4姿位進(jìn)行運(yùn)算，將^^莫擬圖^象位信號二值化。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀，其特征在于，所述行位 標(biāo)記單元、第一二值化處理單元和第二二值化處理單元具體為三個(gè)單片機(jī)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀，其特征在于，所述圖像 提取單元、圖像比較單元集成在一個(gè)單片機(jī)內(nèi)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀，其特征在于，所述防護(hù) 儀進(jìn)一 步包括輸出單元，當(dāng)?shù)诙?jì)算單元累計(jì)計(jì)算的時(shí)間大于第 一預(yù)定時(shí)間時(shí)，所述輸出單元發(fā)送提醒信號；所述輸出單元包括結(jié)果輸出單片機(jī)和語音報(bào)警電路。
11、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀，其特征在于，所述圖像 比較單元進(jìn)一步包括第三計(jì)算單元，用于在第二預(yù)定時(shí)間內(nèi)，計(jì)算所述面積比 小于預(yù)定比例的次數(shù)；所述輸出單元，當(dāng)所述第三計(jì)算單元計(jì)算的次數(shù)大于第一預(yù)定次數(shù)時(shí)，輸 出報(bào)警信號。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀，其特征在于，所述輸 出單元進(jìn)一步控制車尾燈剎車開關(guān)，當(dāng)?shù)谌?jì)算單元計(jì)算的次數(shù)大于第一預(yù)定 次數(shù)時(shí)，控制所述車尾燈剎車開關(guān)打開。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1或12所述的駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀，其特征在于，所 述防護(hù)儀進(jìn)一步包括身體位移傳感器，用于感應(yīng)駕駛員的身體移動(dòng)，并將感應(yīng)的位移信息發(fā)送 到位移控制單元；位移控制單元，將所述位移傳感器感應(yīng)的位移信息換算為行和位的變換信 息，并把該變換信息發(fā)送到所述圖像提取單元。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀，其特征在于，所述防 護(hù)儀進(jìn)一步包括與所述位移控制單元相連的車內(nèi)光線照度表，用于根據(jù)車內(nèi)光 線照度調(diào)整所述紅外攝像頭的紅外射燈的照度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀，包括用于采集駕駛員的臉部圖像的攝像頭，進(jìn)一步包括用于將攝像頭采集的圖像進(jìn)行行位的劃分確定二維的像素矩陣的圖像處理單元、將圖像處理單元確定的二維像素矩陣轉(zhuǎn)換為二維二值或多值數(shù)字信號矩陣的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換單元、根據(jù)數(shù)字信號矩陣的具體數(shù)字信息確定特征區(qū)域提取特征區(qū)域數(shù)字信號矩陣的圖像提取單元、將圖像提取單元提取的特征區(qū)域數(shù)字信號矩陣與預(yù)先存儲的特征區(qū)域數(shù)字信號矩陣進(jìn)行比較的圖像比較單元；當(dāng)圖像提取單元提取的特征區(qū)域數(shù)字信號矩陣與預(yù)先存儲的特征區(qū)域數(shù)字信號矩陣的不同值數(shù)量大于預(yù)定數(shù)值時(shí)，發(fā)送提醒信號。本發(fā)明提供一種駕駛疲勞監(jiān)測防護(hù)儀，用于滿足非接觸的檢測方式下駕駛疲勞的監(jiān)測。
文檔編號A61B5/18GK101292876SQ20071009723
公開日2008年10月29日 申請日期2007年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月28日
發(fā)明者姚士康, 田家玉 申請人:姚士康;田家玉