一种基于蓝牙传输的驾驶员疲劳状态检测系统及方法与流程

本发明涉及一种检测系统及方法，特别是涉及一种基于蓝牙传输的驾驶员疲劳状态检测系统及方法。

背景技术：

目前，现有技术以驾驶员为中心的疲劳驾驶的仪器主要分为以下两种：采用摄像头(或其他仪器)来采集驾驶员的面部图像信息(主要是眼睛)，再经过计算机处理得到眼睛眨动的次数，以此来判断驾驶员的疲劳状况；另一类基本上是采用医学上的方法检测脑电波，来判断驾驶员的疲劳状况。这类检测仪器在检测手段和数据处理上存在如下不足之处：

1、人的头部定位问题：在运动的车里一般需要两台以上的摄像头和一台高性能的计算机(由计算机控制一台跟踪头部定位，另一台捕捉面部的图像)，才能完成面部图像信息的采集，使得操作复杂，驾驶员不易完成，很难实时获取眼睛眨动的信息。

2、面部图像信息的采集问题：要求使用者不能佩戴太阳镜，这是因为太阳镜(特别是驾驶员佩带的偏振镜)能滤掉大部分的红外线、紫外线和反射掉可见光，此外，采用面部图像信息采集生理信号，还存在数据量大、处理复杂等不足之处。因此，面部图像信息的采集在实际应用中受到很大限制。

3、个人隐私问题：采用摄像头对驾驶员进行面目图像信息采集，很可能造成驾驶员的某些隐私遭到曝光。

4、信息处理与传输存在的问题：

前端处理，即在车上将信息处理成数字信号，这样便于传输，但面部图像信息量大，需要配备一台高性能车载计算机，操作比较复杂，驾驶员很难完成；

后端处理，即在车上将信息通过4G网络传输到远端的数据处理终端，这种方法虽然可以避免在车上配备计算机，简化驾驶员操作，但按目前4G网络的带宽是很难实现实时传输大量的面部图像信息，此外传输容易受到环境干扰和延时。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于蓝牙传输的驾驶员疲劳状态检测系统及方法，通过将光电蓝牙鼠标装置制作成眼镜附加装置安装在眼镜架上，不仅解决了定位和佩戴问题，而且能够准确获取驾驶员的眼睑眨动次数并实时传输给外部终端设备和远端监控服务器进行分析处理，最终判断出驾驶员的疲劳驾驶状态。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于蓝牙传输的驾驶员疲劳状态检测系统，包括一眼镜，还包括安装在所述眼镜上的光电蓝牙鼠标装置、具有蓝牙通信功能的外部终端设备和远端监控服务器；所述光电蓝牙鼠标装置与所述外部终端设备相连，所述外部终端设备与所述远端监控服务器相连；其中：

所述光电蓝牙鼠标装置包括眼睑眨动信息采集模块和蓝牙通信模块；所述眼睑眨动信息采集模块用于通过光学引擎实时采集驾驶员的眼睑眨动信息，并将所述眼睑眨动信息发送给所述蓝牙通信模块；所述蓝牙通信模块用于将所述眼睑眨动信息传输给所述外部终端设备，并接收所述外部终端设备发送的语音提醒信息；

所述外部终端设备用于根据接收到的眼睑眨动信息分析出睁眼、闭眼和眨眼的次数，并将睁眼、闭眼和眨眼的次数发送给所述远端监控服务器；

所述远端监控服务器用于根据接收到的睁眼、闭眼和眨眼次数分析出驾驶员的驾驶状态，并根据分析结果选择是否对驾驶员发出语音提醒信息。

所述眼镜包括两眼镜框和位于两眼镜框的相对外端的两眼镜腿；所述光电蓝牙鼠标装置通过一支架与任一所述眼镜框相连接，通过另一支架与任一所述眼镜腿相连接。

所述光电蓝牙鼠标装置还安装有供电模块，用于为所述眼睑眨动信息采集模块和蓝牙通信模块供电；所述供电模块包括可充电电池、电池充电控制电路、USB充电接口和电源开关；所述USB充电接口与所述电池充电控制电路的输入相连接，所述电池充电控制电路的输出通过所述电源开关接至可充电电池的正极，所述稳压电路的输入通过所述电源开关接至可充电电池的正极，稳压电路的输出构成供电端用于控制为所述眼睑眨动信息采集模块和蓝牙通信模块供电。

所述眼睑眨动信息采集模块包括型号为A5030的光学引擎芯片、发光二极管和光电采集口；所述光学引擎芯片与所述发光二级管相连接，所述发光二级管发出的光线照射在所述光电采集口表面用于采集眼睑眨动信息；所述光学引擎芯片通过所述蓝牙通信模块发射采集的眼睑眨动信息。

所述蓝牙通信模块包括型号为CSR1000的蓝牙主控芯片，所述蓝牙主控芯片通过射频模块发送采集的眼睑眨动信息给外部终端设备和接收外部终端设备发送的语音提醒信息。

所述蓝牙通信模块还包括蓝牙对码开关和蓝牙对码指示灯；所述蓝牙主控芯片与所述蓝牙对码开关相连接用于与需要建立通信的外部终端设备进行对码；所述蓝牙主控芯片与所述蓝牙对码指示灯相连用于指示对码状态。

所述蓝牙通信模块还包括一音频接口，所述蓝牙主控芯片与所述音频接口相连接用于接收外部终端设备发送的语音提醒信息。

一种基于蓝牙传输的驾驶员疲劳的检测方法，包括如下步骤：

眼睑眨动信息采集模块通过光学引擎实时采集驾驶员的眼睑眨动信息，并将所述眼睑眨动信息发送给蓝牙通信模块；

蓝牙通信模块将所述眼睑眨动信息传输给具有蓝牙通信功能的外部终端设备，并接收外部终端设备发送的语音提醒信息；

外部终端设备根据接收到的眼睑眨动信息分析出睁眼、闭眼和眨眼的次数，并将睁眼、闭眼和眨眼的次数发送给远端监控服务器；

远端监控服务器根据接收到的睁眼、闭眼和眨眼次数分析出驾驶员的驾驶状态，并根据分析结果选择是否对驾驶员发出语音提醒信息。

所述外部终端设备根据接收到的眼睑眨动信息分析出睁眼、闭眼和眨眼的次数的方法为：

当外部终端设备接收到的眼睑眨动信息为在原始位置不变时，判断为睁眼；当外部终端设备接收到的眼睑眨动信息为向下移动且在预设时间内不返回时，判断为闭眼；当外部终端设备接收到的眼睑眨动信息为向下移动且在预设时间内返回，判断为眨眼。

由所述眼睑眨动信息采集模块和所述蓝牙通信模块组成的光电蓝牙鼠标装置安装于一眼镜，所述眼睑眨动信息采集模块对驾驶员的眼睑眨动信息进行采集时，驾驶员需佩戴该眼镜。

本发明的一种基于蓝牙传输的驾驶员疲劳状态检测系统及方法，通过将光电蓝牙鼠标装置制作成眼镜附加装置安装在眼镜架上，可以获取上眼睑的相对移动方向、移动距离和移动速度大小，并将这些信息通过蓝牙通信模块传输给具有蓝牙通信功能的外部终端设备；外部终端设备通过对移动轨迹的处理，得到眼睑眨动数据，外部终端设备再将眼睑眨动数据通过网络传输到远端监控服务器；远端监控服务器经过对眼睑眨动数据的处理分析，判断出驾驶者的驾驶状态，并根据分析结果选择是否对驾驶员发出语音提醒信息。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

1、本发明直接在现有技术的眼镜上安装光电蓝牙鼠标装置，不仅可以利用眼镜方便佩戴特点解决定位和佩戴问题，而且利用光学引擎检测驾驶员的眼睑眨动信息，其与面部图像/图片信息采集和传统检测脑电波的方式相比，具有数据量小、直接、不需要复杂加工处理即可进行传输，完全可以满足3G/4G网络数据或音频通道的传送要求，不会曝光个人隐私等特点，可以帮助有关管理部门准确及时地判断出驾驶员的疲劳驾驶程度，并及时作出语音提示，减少交通事故；

2、本发明采用蓝牙通信模块对光学引擎采集的眼睑眨动信息进行传输，具有免于连接数据线及操作方便等特点；

3、本发明的蓝牙通信模块的主控芯片采用型号为CSR1000的芯片，具有蓝牙耳机的功能，能够对外部终端设备发送的射频信号进行处理转换成音频信号输出给驾驶员，驾驶员可以通过耳机接收音频信号。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种基于蓝牙传输的驾驶员疲劳状态检测系统及方法不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明实施例的原理框图；

图2是本发明实施例的眼镜(安装有光电蓝牙鼠标装置)的结构示意图一；

图3是本发明实施例的眼镜(安装有光电蓝牙鼠标装置)的结构示意图二；

图4是本发明的眼睑眨动信息采集模块和蓝牙通信模块的电路图；

图5是本发明的供电模块电路图。

具体实施方式

请参见图1至3所示，本发明的一种基于蓝牙传输的驾驶员疲劳状态检测系统，包括一眼镜1，还包括安装在所述眼镜1上的光电蓝牙鼠标装置2、具有蓝牙通信功能的外部终端设备3和远端监控服务器4；所述光电蓝牙鼠标装置2与所述外部终端设备3通过蓝牙通信相连，所述外部终端设备3与所述远端监控服务器4通过3G/4G相连；其中：

所述光电蓝牙鼠标装置2包括眼睑眨动信息采集模块21和蓝牙通信模块23；所述眼睑眨动信息采集模块21用于通过光学引擎实时采集驾驶员的眼睑眨动信息，并将所述眼睑眨动信息发送给所述蓝牙通信模块23；所述蓝牙通信模块23用于将所述眼睑眨动信息传输给所述外部终端设备3，并接收所述外部终端设备3发送的语音提醒信息；

所述外部终端设备3用于根据接收到的眼睑眨动信息分析出睁眼、闭眼和眨眼的次数，并将睁眼、闭眼和眨眼的次数发送给所述远端监控服务器4；

所述远端监控服务器4用于根据接收到的睁眼、闭眼和眨眼次数分析出驾驶员的驾驶状态，并根据分析结果选择是否对驾驶员发出语音提醒信息。

进一步的，所述眼镜1包括两眼镜框11和位于两眼镜框11的相对外端的两眼镜腿12；所述光电蓝牙鼠标装置2通过一支架与任一所述眼镜框11相连接，通过另一支架与任一所述眼镜腿12相连接。

进一步的，所述光电蓝牙鼠标装置2还安装有供电模块22，用于为所述眼睑眨动信息采集模块21和蓝牙通信模块23供电。具体的，如图4至5所示，所述供电模块22包括可充电电池BAT、电池充电控制电路U1、USB充电接口221和电源开关222(即供电开关SW1开关)；所述USB充电接口221与所述电池充电控制电路U1的输入相连接，所述电池充电控制电路U1的输出通过所述电源开关222接至可充电电池BAT的正极，所述稳压电路U2的输入通过所述电源开关222接至可充电电池的正极，稳压电路U2的输出构成供电端VDD用于控制为所述眼睑眨动信息采集模块21和蓝牙通信模块23供电。需要充电时，按下所述电源开关222，供电开关SW1接通，将所述USB充电接口221连接普通手机充电器即可对所述可充电电池BAT进行充电；需要供电时，按下所述电源开关222(即供电开关SW1开关被按下)，供电端VDD为所述眼睑眨动信息采集模块21和蓝牙通信模块23供电。进一步的，二极管D102为共阴极二极管，可满足充电、供电同时进行。

进一步的，所述眼睑眨动信息采集模块21包括型号为A5030的光学引擎芯片U4、发光二极管D3和光电采集口211；所述光学引擎芯片U4与所述发光二级管D3相连接，所述发光二级管D3发出的光线照射在所述光电采集口211表面用于采集眼睑眨动信息；所述光学引擎芯片U4通过所述蓝牙通信模块23发射采集的眼睑眨动信息。具体的，A5030使用小型8Pin封装，内置晶振时钟、DSP处理芯片及鼠标LED光源控制系统，能够自动对发光二极管D3的亮度进行控制。A5030光学引擎芯片包括8个引脚，分别为第1引脚MISO，第2引脚XY_LED，第3引脚RESET，第4引脚CS，第5引脚SCLK，第6引脚GND，第7引脚VDD，第8引脚MOSI，其中，第1引脚是串行数据输出端；第2引脚是光电二极管输入端，与所述发光二极管D3的阴极相连接；第3引脚是复位端；第4引脚是使能端；第5引脚是串行时钟端；第6引脚接地；第7引脚为电源端，与所述稳压电路的供电端VDD相连接；第8是串行数据输入端。

进一步的，所述蓝牙通信模块23包括型号为CSR1000的蓝牙主控芯片U3，所述蓝牙主控芯片U3通过射频模块U5发送采集的眼睑眨动信息给外部终端设备3和接收外部终端设备3发送的语音提醒信息。

具体的，蓝牙主控芯片U3的第1引脚为VDD_BAT，用于与所述稳压电路的供电端VDD相连接接收输入电源。

具体的，蓝牙主控芯片U3的第7引脚RF通过2.4G射频模块U5发送采集的书写字迹给外部终端设备3和接收外部终端设备3发送的反馈信息，具体的，所述2.4G射频模块U5与射频天线ANT相连用于发送或接收无线信号。

具体的，蓝牙主控芯片U3的第18引脚PIO[5]/MISO与所述光学引擎芯片U4的第1引脚相连接；第19引脚PIO[6]/RESET与所述光学引擎芯片U4的第3引脚相连接；第20引脚PIO[7]/CS与所述光学引擎芯片U4的第4引脚相连接；第22引脚PIO[8]/SCLK与所述光学引擎芯片U4的第5引脚相连接；第23引脚PIO[9]/MOSI与所述光学引擎芯片U4的第8引脚相连接。

进一步的，所述蓝牙通信模块23还包括蓝牙对码开关231和蓝牙对码指示灯232；所述蓝牙主控芯片U3与所述蓝牙对码开关231相连接用于与需要建立通信的外部终端设备3进行对码；所述蓝牙主控芯片U3与所述蓝牙对码指示灯232相连用于指示对码状态。具体的，所述蓝牙主控芯片U3的第25引脚PIO[11]与所述蓝牙对码开关231相连，所述蓝牙主控芯片U3的第24引脚PIO[10]与所述蓝牙对码指示灯232相连。需要进行对码时，按下蓝牙对码开关231(即开关SW被按下)，自动实现蓝牙配对，配对时，蓝牙对码指示灯232(即D1)闪烁，配对成功时，蓝牙对码指示灯232(即D1)常亮。

进一步的，所述蓝牙通信模块23还包括一音频接口233，所述蓝牙主控芯片U3与所述音频接口相连接用于接收外部终端设备3发送的语音提醒信息。具体的，所述蓝牙主控芯片U3的第16引脚PIO[3]/SF_DIN与所述音频接口233相连接，所述音频接口233可外接一耳机。

进一步的，所述蓝牙主控芯片U3还与一型号为AT24C512BN的存储器芯片U6相连用于对信息进行存储，具体的，所述蓝牙主控芯片U3的第27引脚PIO[2]、第28引脚I2C_SCL、第29引脚I2C_SDA依次与存储器芯片U3的第8引脚、第6引脚、第5引脚相连。

一种基于蓝牙传输的驾驶员疲劳状态检测方法，包括如下步骤：

眼睑眨动信息采集模块21通过光学引擎实时采集驾驶员的眼睑眨动信息，并将所述眼睑眨动信息发送给蓝牙通信模块23；

蓝牙通信模块23将所述眼睑眨动信息传输给具有蓝牙通信功能的外部终端设备3，并接收外部终端设备3发送的语音提醒信息；

外部终端设备3根据接收到的眼睑眨动信息分析出睁眼、闭眼和眨眼的次数，并将睁眼、闭眼和眨眼的次数发送给远端监控服务器4；

远端监控服务器4根据接收到的睁眼、闭眼和眨眼次数分析出驾驶员的驾驶状态，并根据分析结果选择是否对驾驶员发出语音提醒信息。

所述外部终端设备3根据接收到的眼睑眨动信息分析出睁眼、闭眼和眨眼的次数的方法为：

当外部终端设备3接收到的眼睑眨动信息为在原始位置不变时，判断为睁眼；当外部终端设备3接收到的眼睑眨动信息为向下移动且在预设时间内不返回时，判断为闭眼；当外部终端设备3接收到的眼睑眨动信息为向下移动且在预设时间内返回，判断为眨眼。

由所述眼睑眨动信息采集模块21和所述蓝牙通信模块23组成的光电蓝牙鼠标装置2安装于一眼镜1，所述眼睑眨动信息采集模块21对驾驶员的眼睑眨动信息进行采集时，驾驶员需佩戴该眼镜1。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的基于蓝牙传输的驾驶员疲劳状态检测系统及方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。