一种基于虹膜识别的防止疲劳驾驶系统、装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于汽车主动安全驾驶领域，具体设及一种基于虹膜识别的防止疲劳驾驶 系统、装置及方法。
【背景技术】
[0002] 随着汽车保有量的增加，道路交通事故发生率也日益升高。我国汽车保有量只占 全世界的2%-3%，但每年由于交通事故死亡的人数却将近全世界的20%，因此我国是世界 上交通问题最严峻的国家之一。美国汽车协会交通安全基金会的一项研究报告表明：疲劳 驾驶在交通事故死亡事件中占据21 %的比例。
[0003] 目前防止疲劳驾驶的技术中，针对驾驶员的监测通常是根据驾驶员面部表情或身 体状况的变化来表征驾驶员的疲劳状况，但运些监测方法对驾驶员疲劳状况的判断不够准 确。虹膜识别技术具有方便、可靠、精度高的优点，目前在防止疲劳驾驶方面应用的非常少， 而且现有的研究与实际应用之间联系还不够紧密。例如申请号为201510270928.6的专利申 请公开了一种机动车虹膜识别防止疲劳驾驶报警方法，该方法通过虹膜识别来作为驾驶时 间的开始节点，达到计时器设定时间则报警，但是该专利只是根据驾驶时间作为判断依据， 没有实时考虑驾驶员的疲劳状况，无法及时对疲劳驾驶进行预警。因此基于虹膜识别实现 实时监测驾驶员状态的研究很有必要。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对上述问题提供一种基于虹膜识别的防止疲劳驾驶系统、装置 及方法，通过虹膜识别的方式监测驾驶员疲劳状况，相比W往根据面部表情W及生理特征 变化的监测方式具有更高的精度与准确性。
[0005] 本发明的技术方案是:一种基于虹膜识别的防止疲劳驾驶系统，包括虹膜识别单 元、中央控制单元、计时模块、报警模块和输出模块；
[0006] 所述虹膜识别单元包括虹膜采集模块、虹膜处理模块、虹膜存储模块和重合度计 算模块;所述虹膜采集模块用于采集驾驶员虹膜图像，并将虹膜图像传送到虹膜处理模块， 所述虹膜处理模块将当前采集到的虹膜图像进行预处理W及特征提取，并传送到虹膜存储 模块和重合度计算模块，所述虹膜存储模块用于存储该装置开始工作时采集的第一帖虹膜 信息，装置停止工作时，自动删除存储信息，并将信息传送到重合度计算模块，所述重合度 计算模块用于将采样时间内的采集到的虹膜信息特征点与存储虹膜信息的特征点对比，计 算每一帖图像的重合度，并将重合度信息传送到中央控制单元；
[0007] 所述中央控制单元用于根据重合度的大小判断驾驶员的驾驶状态、并控制报警模 块和计时模块的开闭，并向输出模块传送汽车控制信号;所述计时模块用于确定出现虹膜 信息重合度小于下限的持续时间，并将时间信息传送到中央控制单元;所述报警模块用于 接收中央控制单元指令并通过指示灯闪烁提醒驾驶员或通过扬声器发出警报;所述输出模 块用于将汽车控制信号传送到汽车控制系统，控制汽车的供油W及汽车后方的刹车灯。
[0008] -种安装有权利要求1所述系统的防疲劳驾驶装置，所述防疲劳驾驶装置包括虹 膜识别系统和固定底座;所述虹膜识别系统与所述固定底座可旋转连接；
[0009] 所述固定底座上设有信号输出线、扬声器和报警指示灯;所述扬声器和报警指示 灯与所述虹膜识别系统的报警模块电连接，所述扬声器用于发出警报声;报警指示灯用于 发出红色闪烁信号;所述输出线的输入端与所述虹膜识别系统的输出模块电连接，所述输 出线用于输出作用于汽车控制系统的信号。
[0010] 上述方案中，还包括铁合金软管;所述虹膜识别系统与所述固定底座通过铁合金 软管连接。
[0011] 上述方案中，所述固定底座上还设有电源指示灯;所述电源指示灯用于反映所述 装置当前是否处于通电状态。
[0012] 上述方案中，所述固定底座上还设有USB电源线。
[0013] 上述方案中，所述固定底座底部上还设有防滑垫。
[0014] 上述方案中，所述固定底座上还设有电源开关按钮;所述电源开关按钮用于接通 和切断供电。
[0015] -种根据权利要求2所述防疲劳驾驶装置的控制方法，其特征在于，包括W下步 骤：
[0016] S1、驾驶员启动汽车，启动所述防疲劳驾驶装置，虹膜识别单元采集、处理并保存 首次采集的驾驶员虹膜信息；
[0017] S2、所述虹膜采集模块通过高清摄像头不停的采集驾驶员虹膜图像，采集的速率 为20帖/s,采样时间为3s，虹膜处理模块将当前采集到的虹膜图像进行预处理W及特征提 取，重合度计算模块将每次采集的虹膜信息与虹膜存储模块中储存的首次采集的信息特征 点相对比，计算出每一帖虹膜信息的重合度Cl,并由公式计算出采样时间内的 重合度；
[001引S3、若采样时间内重合度C > 96%，则中央控制单元控制报警模块不报警，继续采 集;若80%含C<96%，中央控制单元输出控制信号作用于报警模块，通过打开报警指示灯闪 烁提醒驾驶员可能出现了疲劳驾驶;警指示灯出现闪烁后，若之后的采样时间内计算的重 合度满足C含96%，则中央控制单元输出控制信号作用于报警模块，关闭警指示灯；若C< 80%，则通过打开扬声器发出警报提醒驾驶员，同时触发计时模块的计时器，计时在5s时间 内，若出现C含80 %，则关闭报警模块，计时模块清零；若计时达到5s时，一直满足条件C< 80%，则通过输出模块输出汽车控制信号作用于汽车控制系统，停止供油，并开启汽车后方 的刹车灯，提醒后面行驶的车辆，防止发生追尾事故;若再出现重合度C含80%的情况，则不 再输出汽车控制信号，计时器清零，同时关闭报警模块；
[0019] S4、停车时，所述防疲劳驾驶装置无供电来源停止工作，虹膜存储模块中存储的虹 膜信息清零。
[0020] 上述方案中，所述步骤Sl中的处理包括预处理和特征提取;所述预处理包括对虹 膜定位分割、虹膜归一化和图像增强;特征提取包括虹膜特征提取和虹膜特征降维。
[0021] 上述方案中，还包括W下步骤:在汽车行驶过程中为防止查看手机、与人交谈或短 暂休息时，系统误报警，可按电源开关按钮，所述防疲劳驾驶装置即停止工作。
[0022] 本发明的优点是:本发明中所述虹膜识别单元能够完成虹膜信息的采集、处理、存 储W及重合度计算的功能，并将计算得到的重合度作为中央控制单元的输入；中央控制单 元做控制运算，实现对计时模块、报警模块W及输出模块的控制;本发明通过虹膜识别的方 式监测驾驶员疲劳状况，相比W往根据面部表情W及生理特征变化的监测方式具有更高的 精度与准确性;本发明基于统计的思想，计算驾驶员状态良好时采样时间内的重合度作为 参照，降低了由于人巧眼导致系统误报警的概率;本发明系统只保存首次采集到的虹膜信 息，并将之后采集的虹膜信息与其对比，提高了防止疲劳驾驶系统的实时性，且占用内存 小，降低硬件需求，提高运行速度;本发明当驾驶员需要查看手机、与他人聊天或者短暂休 息时，可W按下电源开关按钮，系统即停止工作;本发明装置产品化程度高，人性化好，操作 方便，与实际应用联系紧密。
【附图说明】
[0023] 图1是本发明一实施方式系统模块示意图；
[0024] 图2是本发明一实施方式装置示意图；
[0025] 图3是本发明一实施方式的方法原理图。
[0026] 图中：1、虹膜识别系统;2、铁合金软管;3、电源指示灯;4、电源开关按钮;5、固定底 座;6、防滑垫;7、USB电源线;8、信号输出线;9、扬声器;10、报警指示灯。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并 不限于此。
[0028] 图1为本发明所述基于虹膜识别的防止疲劳驾驶系统的一种实施方式，所述基于 虹膜识别的防止疲劳驾驶系统包括虹膜识别单元、中央控制单元、计时模块、报警模块和输 出模块。
[0029] 所述虹膜识别单元与中央控制单元电连接，中央控制单元分别与计时模块、报警 模块和输出模块电连接。
[0030] 所述虹膜识别单元包括虹膜采集模块、虹膜处理模块、虹膜存储模块和重合度计 算模块;所述虹膜采集模块通过高清摄像头采集驾驶员虹膜图像，优选的，采集速率为20 帖/s,采样时间为3s，运样的采集频率能保证采集信息足够，也不能采样时间过大，增加了 可能出现的危险，所述虹膜采集模块将虹膜图像传送到虹膜处理模块，所述虹膜处理模块 将当前采集到的虹膜图像进行预处理W及特征提取，其中预处理主要步骤为虹膜定位分 害d、虹膜归一化、图像增强，特征提取主要步骤为虹膜特征提取、虹膜特征降维;所述虹膜处 理模块将处理后的图像信息传送到虹膜存储模块和重合度计算模块，所述虹膜存储模块用 于存储该装置开始工作时采集的第一帖虹膜信息，装置停止工作时，自动删除存储信息，并 将信息传送到重合度计算模块，所述重合度计算模块用于将采样时间内的采集到的虹膜信 息特征点与存储虹膜信息的特征点对比，计算每一帖图像的重合度Cl,并将重合度信息传 送到中央控制单元，采样时间内的重合度表示天
[0031] 所述中央控制单元用于根据重合度的大小判断驾驶员的驾驶状态、并控制报警模 块和计时模块的开闭，并向输出模块传送汽车控制信号;所述计时模块用于确定出现虹膜 信息重合度小于下限的持续时间，优选的，重合度的下限为80%，当重合度小于80%后驾驶 员出现了比较严重的疲劳，计时模块并将时间信息传送到中央控制单元;所述报警模块用 于接收中央控制单元指令并通过指示灯闪烁提醒驾驶员或通过扬声器发出警报;所述输出 模块用于将汽车控制信号传送到汽车控制系统，控制汽车的供油W及汽车后方的刹车灯。
[0032] 图2所示为一种安装有所述系统的防疲劳驾驶装置，所述防疲劳驾驶装置包括虹 膜识别系统1、和固定底座5。所述虹膜识别系统1与所述固定底座5可旋转连接;优选的，所 述虹膜识别系统1与所述固定底座5通过铁合金软管2连接。所述铁合金软管2可W360°旋 转，方便不同身高、体型W及坐姿习惯的驾驶员根据自己的实际情况调节，从而使得眼睛与 信息采集模块更好的对焦，提高信息采集的准确性。所述固定底座5用于固定装置，所述固 定底座5底部设有所述防滑垫6,通过防滑垫6固定在汽车上，防止汽车急加减速时装置滑 动。
[0033] 所述固定底座5上设有电源指示灯3、电源开关按钮4、USB电源线7、信号输出线8、 扬声器9和报警指示灯10。所述