驾驶疲劳监测防护仪的制作方法

专利名称：驾驶疲劳监测防护仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆安全监测系统，特别涉及一种车辆驾驶疲劳监测防护仪。
背景技术：
随着现代汽车行业的不断发展和汽车等车辆的广泛应用，车辆的安全监测 越来越受到人们的重视。尤其是对疲劳驾驶的监测更显得尤为重要，已经成为 全社会迫切需要解决的问题。
疲劳是一种超过负荷或延长时间的脑力或者体力劳动引起的生理现象，而 瞌睡是一种需要睡觉的状态，这种需要是人体本身不能抵制的一种状态。疲劳 虽然是一个正常的生理现象，但是在一些特殊的群体中，就可能引起严重的后 果，甚至危及生命。因此对疲劳驾驶的监测是非常必要的。由于疲劳这种复杂 的生理现象能够引起人体的众多指标发生改变，因此，检测的方法有很多种。
总的来说检测方法可以分为两类 一类是接触式^r测方法，另一类是非接触式 才企测方法。
由于接触式的检测方法主要是从生理学、心理学和人体行为学的角度来考 虑的，因此越来越得到大多数专家的排斥。
现在国际国内对这个生理现象研究的最后的关注点和基本统一的认识来 看，专家们关注的检测方向是采用非接触式检测方法。
申请号为03207582.0发明名称为"汽车安全驾驶智能控制系统"的中国 实用新型专利申请^Hf 了 一种汽车安全驾驶智能控制系统。该专利所述一种汽 车安全驾驶智能控制系统，其特征在于它包括有由红外线感应电子探头1、酒 精气体电子探头6构成的探测部分，红外线感应电子探头1后依次连接的信号 传感器2、电子开关3、报警器4组成对驾驶员打瞌睡报警电路；报警器还连 接有电子刹车开关5当超过设下的报警时间后电子刹车开关启动自动刹车；酒 精气体电子探头1后依次连接有信号传感器8、电子开关9，电子开关9与汽 车火花塞电源6连接组成酒后驾车刹车回路。该专利虽然是采用非接触式检测 方法，利用红外线感应电子探头1、传感器2、电子开关3和报警器4组成的报警点路，但是传感器无法识别出红外线感应电子探头1的信号是否为驾驶疲 劳，因此该专利无法实现驾驶员的驾驶疲劳监测。
因此，在非接触的检测方式下，如何满足驾驶疲劳的监测，是本领域技术 人员亟需解决的技术问题。

发明内容
鉴于上述问题的客观存在，本发明要解决的技术问题，就在于提供一种驾 驶疲劳监测防护仪，用于满足非接触的检测方式下驾驶疲劳的监测。
为解决上述技术问题，本发明提供一种驾驶疲劳监测防护仪，包括用于采
集驾驶员的脸部图像的摄像头，所述防护仪进一步包括
图像处理单元，用于将所述摄像头采集的图像进行行位的划分，确定二维 的像素矩阵；
模拟数字转换单元，用于将所述图像处理单元确定的二维像素矩阵转换为 二维二值或多值数字信号矩阵；
图像提取单元，接收所述模拟数字转换单元处理后的所述数字信号矩阵， 根据所述数字信号矩阵的具体数字信息确定特征区域，提取特征区域数字信号 矩阵；
图像比较单元，将所述图像提取单元提取的特征区域数字信号矩阵与预先 存储的特征区域数字信号矩阵进行比较；当所述图像提取单元提取的特征区域
数字信号矩阵与预先存储的特征区域数字信号矩阵的不同值数量大于预定数 值时，发送提醒信号。
优选地，所述图像提取单元根据所述数字信号矩阵的具体数字信息确定特 征区域，所述特征区域具体为典型特征值；
所述图像比较单元将所述图像提取单元提取的典型特征值与所述标准典 型特征值或预先存储的典型特征值比较，当所述图像提取单元提取的典型特征 值与所述标准典型特征值或预先存储的典型特征值差值的绝对值大于预定数 值时，发送提醒信号。
优选地，所述模拟数字转换单元，将所述图像处理单元确定的二维像素矩 阵根据像素的图形颜色转换为二维二值或多值数字信号矩阵；
所述图像提取单元根据所述二维二值或多值数字信号矩阵的具体数字信息确定特征区域，提取特征区域面积；
所述图像比较单元将所述图像提取单元提取的特征区域面积与标准特征 区域面积或者预存的特征区域面积比较，当所述图像提取单元提取的特征区域 面积与所述标准特征区域面积或者预存的特征区域面积差值的绝对值大于预 定数值时，发送"t是醒信号。
优选地，所述^^莫拟it字转换单元，将所述图像处理单元确定的二维像素矩
阵根据像素的灰度等级转换为二维二值数字信号矩阵；
所述模拟数字转换单元预先设定黑色像素和非黑色像素分别为'T'和"0" 或者"0"和T;
所述图像提取单元根据接收到的二维二值数字信号矩阵，根据行方向上连 续的由像素"1"或"0"组成的两个矩阵区域确定眉毛区域，由所述眉毛区域 向下取一定行数作为眼睛区域，在所述眼睛区域即所述特征区域内确定由像素 'T'或"0"组成区域的面积即确定眼球区域面积。
优选地，所述图像提取单元进一步包括第一计算单元，计算所述特征区域 的面积；
所述图像比较单元进一步包括第二计算单元，当所述第一计算单元得出的 面积与预先计算的面积的比小于预定比例时，开始累计计算时间，直至所述第 一计算单元得出的面积与所述预先计算的面积比大于预定比例；当第二计算单
元累计计算的时间大于第一预定时间时，发送提醒信号。 优选地，所述模拟数字转换单元进一步包括
行位标记单元，用于将所述图像处理单元确定的二维像素矩阵进行行位标
记；
二值化处理单元，用于将所述二维像素矩阵转换为二维二值或多值数字信 号矩阵。
优选地，所述二值化处理单元包括第一二值化处理单元和第二二值化处理 单元；
所述第一二值化处理单元按行进行运算，将模拟图像行信号二值化； 所述第二二值化处理单元按位进行运算，将模拟图像位信号二值化。 优选地，所述行位标记单元、第一二值化处理单元和第二二值化处理单元具体为三个单片机。
优选地，所述图像提取单元、图像比较单元集成在一个单片机内。 优选地，所述防护仪进一步包括输出单元，当第二计算单元累计计算的时
间大于第一预定时间时，所述输出单元发送"t是醒信号；
所述输出单元包括结果输出单片机和语音报警电路。
优选地，所述图像比较单元进一步包括第三计算单元，用于在第二预定时
间内，计算所述面积比小于预定比例的次数；
所述输出单元，当所述第三计算单元计算的次^:大于第一预定次数时，输 出报警信号。
优选地，所述输出单元进一步控制车尾灯刹车开关，当第三计算单元计算 的次数大于第一预定次数时，控制所述车尾灯刹车开关打开。 优选地，所述防护4义进一步包括
身体位移传感器，用于感应驾驶员的身体移动，并将感应的位移信息发送 到位移控制单元；
位移控制单元，将所述位移传感器感应的位移信息换算为行和位的变换信 息，并把该变换信息发送到所述图像提取单元。
优选地，所述防护仪进一步包括与所述位移控制单元相连的车内光线照度 表，用于根据车内光线照度调整所述红外摄像头的红外射灯的照度。
与上述背景技术相比，由于本发明实施例驾驶疲劳监测防护仪包括采集驾 驶员头部图像的摄像头、将所述摄像头采集的图像转换为二维的像素矩阵的图 像处理单元、将所述二维像素矩阵转换为二维二值或多值数字信号矩阵的模拟 数字转换单元、根据所述数字信号矩阵提取特征区域矩阵的图像提取单元、将 所述图像提取单元提取的特征区域数字信号矩阵与预先存储的特征区域数字 信号矩阵进行比较的图像比较单元、当所述图像提取单元提取的特征区域数字 信号矩阵与所述预先存储的特征区域数字信号矩阵不同值数量大于预定数值 时，发送提示信息。可以是才艮警信号或其他控制信息。本发明实施例能够在非 接触的检测方式下4企测驾驶员的驾驶疲劳。


图l是本发明所述防护仪第一种实施方式结构图；图2是本发明所述防护仪第二种实施方式结构图； 图3是本发明所述防护仪第三种实施方式结构图； 图4是本发明所述防护仪第四种实施方式结构图。
具体实施例方式
本发明实施例提供一种驾驶疲劳监测防护仪，用于满足非接触的检测方式 下驾驶疲劳的监测。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具 体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1,该图为本发明所述防护仪第一种实施方式结构图。
本发明所述一种驾驶疲劳监测防护仪，包括用于釆集驾驶员的脸部图像的 摄像头l、图像处理单元2、模拟数字转换单元3、图像提取单元4、图像比较 单元5。
图像处理单元2，用于将所述摄像头1采集的图像进行行位的划分，确定 二维的像素矩阵。
模拟数字转换单元3，用于将所述图像处理单元2确定的二维像素矩阵转 换为二维二值或多值数字信号矩阵。
模拟数字转换单元3可以根据像素的图形颜色转换为二维二值数字信号 矩阵或多值数字信号矩阵。
图像提取单元4，接收所述模拟数字转换单元3处理后的所述数字信号矩 阵，根据所述数字信号矩阵的具体数字信息确定特征区域，提取特征区域数字 信号矩阵。
图像比较单元5，将所述图像提取单元4提取的特征区域数字信号矩阵与 预先存储的特征区域数字信号矩阵进行比较；当所述图像提取单元4提取的特 征区域数字信号矩阵与预先存储的特征区域数字信号矩阵的不同值数量大于 预定数值时，发送提醒信号。由于本发明实施例驾驶疲劳监测防护仪包括采集 驾驶员头部图像的摄像头1、将所述摄像头1釆集的图像转换为二维的像素矩 阵的图像处理单元2、将所述二维像素矩阵转换为二维二值或多值数字信号矩 阵的模拟数字转换单元3、根据所述数字信号矩阵提取特征区域矩阵的图像提 取单元4、将所述图像提取单元4提取的特征区域数字信号矩阵与预先存储的特征区域数字信号矩阵进行比较的图像比较单元5、当所述图像提取单元4提 取的特征区域数字信号矩阵与所述预先存储的特征区域数字信号矩阵不同值 数量大于预定数值时，发送提示信息。可以是报警信号或其他控制信息。本发 明实施例能够在非接触的检测方式下检测驾驶员的驾驶疲劳。
由于摄像头1采集驾驶员头部图像是一种图片的格式，因此需要图像处理
单元2将所述图片进行行位的划分，得到二维像素矩阵。由于此时得到的二维 像素矩阵是一种模拟信号，因此需要模拟数字转换单元3将该二维像素矩阵转 化为二维二值数字信号。当然也可以根据像素的不同颜色或不同灰度转换为二 维多值数字信号。
本发明所述图像提取单元4可以根据所述模拟数字转换单元3转换的二维 二值或多值数字信号矩阵的具体数字信息确定特征区域，所述特征区域具体可 以为典型特征值。由于上述数字信号矩阵是数字信号，图像提取单元4能够根 据具体的数字信息确定不同的区域，特征区域可以是嘴部区域、鼻子区域。
假设特征区域为嘴部区域，由于人的嘴唇为红色，牙齿为白色。当驾驶员 出现疲劳驾驶时，可能会不断的打哈欠。因此嘴部区域的数字信号矩阵会产生 明显的变化。这样嘴部区域作为特征区域时，该区域内的具体特征数字信息被 提取，该具体特征数字信息就是典型特征值。
提取单元4提取了典型特征值后，所述图像比较单元5将所述图像提取单元4
型特征值差值的绝对值大于预定数值时，发送提醒信号。
所述标准典型特征值可以是预先设定的标准值，也可以是在具体驾驶员驾 驶安装本发明实施例所述驾驶疲劳监测防护仪的车辆前，建立典型特征值的模 板存储在图像比较单元5中。
本发明所述图像提取单元4还可以根据二维二值或多值数字信号矩阵的 具体数字信息确定特征区域，提取特征区域面积。然后所述图像比较单元5 将所述图像提取单元4提取的特征区域面积与标准特征区域面积或者预存的 特征区域面积比较，当所述图像提取单元4提取的特征区域面积与所述标准特征区域面积或者预存的特征区域面积差值的绝对值大于预定翁:值时，发送提醒 j言号。
本发明优选实施方式，所述模拟数字转换单元3将所述图像处理单元2 确定的二维像素矩阵根据像素的灰度等级转换为二维二值数字信号矩阵。然后 所述模拟数字转换单元3预先设定黑色像素和非黑色像素分别为"1"和"0"。 所述图像提取单元4根据接收到的二维二值数字信号矩阵，根据行方向上连续 的由像素"1"组成的两个矩阵区域确定眉毛区域，由所述眉毛区域向下取一 定行数作为眼睛区域，在所述眼睛区域即所述特征区域内确定由像素"1"组 成区域的面积即确定眼^求区域面积。
当然，模拟数字转换单元3也可以预先设定黑色像素和非黑色像素分别为 "0"和'T，。所述图像提取单元4根据接收到的二维二值数字信号矩阵，根 据行方向上连续的由像素"0"组成的两个矩阵区域确定眉毛区域，由所述眉 毛区域向下取一定行数作为眼睛区域，在所述眼睛区域即所述特征区域内确定 由像素"0"组成区域的面积即确定眼球区域面积。
参见图2，该图为本发明所述防护仪第二种实施方式结构图。
一种驾驶疲劳监测防护仪，包括摄像头1、图像处理单元2、包括第一计 算单元41的图像提取单元4、存储单元6、包括第二计算单元51的图像比较 单元5和输出单元8。
摄像头l,用于采集驾驶员的脸部图像，发送到图像处理单元2。
摄像头1可以采用红外摄像头，是本发明所述防护仪提供采样数据的重要 装置。摄像头l要求能铜:锐的感知到人体的红外射线，并将人面部发出的射线 接收到。接受到的全部信息形成了完整的人脸的图像信息。摄像头1为图像处 理单元2提供了采样依据和数字化依据。
红外摄像头包括红外射灯。红外射灯是专门为红外摄像头1配套的光源灯 具。红外射灯和红外摄像头可以结合在一起，组成一个整体结构。红外射灯还 可以是单独设置在红外摄像头外。
红外射灯主要技术指标和参数
使用范围在摄像头的中心视线的45°之内；
作用距离《3m。图像处理单元2，用于将所述红外摄像头采集的图像进行行位的划分，确 定一个二维的像素矩阵。
图像提取单元4，接收所述图像处理单元2处理后的像素矩阵，根据像素 的图形颜色确定特征区域，提取特征区域像素。特征区域可以是嘴巴或者脸部 的特征性标志。本发明优选方式特征区域为眼睛区域。
所述图像处理单元2可以预先设定黑色像素为"1"，非黑色像素为"0"; 将所述二维的像素矩阵转换为像素矩阵二值数字信号。
所述图像提取单元4根据接收到的像素矩阵二值数字信号，根据行方向上 连续的由像素'T，组成的两个矩阵区域确定眉毛区域，由所述眉毛区域向下 取一定行数作为眼睛区域，在所述眼睛区域内确定由像素"1"组成区域的面 积即确定眼J求区i或面积。
第一计算单元41，计算所述图像提取单元4提取的特征区域的面积。
存储单元6,存储预先采集并处理的驾驶员正常状态的特征区域的面积。
计算单元41计算;寻到的。5'〃 z 、'' A-
图像比较单元5,将所述第一计算单元41得出的特征区域面积与所述存
储单元6预先存储的特征区域面积进行比较。
第二计算单元51,当所述第一计算单元41得出的面积与所述存储单元6
预先存储的面积的比小于预定比例时，开始累计计算时间，直至所述第一计算
输出单元8，当第二计算单元51累计计算的时间大于第一预定时间时， 输出报警信号。
所述防护仪还可以包括第三计算单元，在第二预定时间内，第三计算单元 计算所述第一计算单元41得出的面积与所述存储单元6预先存储的面积比小 于预定比例的次数。当所述第三计算单元计算的次数大于第一预定次数时，输 出单元8输出报警信号。
输出单元8还可以包括语音报警电路和汽车灯刹灯电源开关控制电路。 语音报警电路采用了软解压技术实现的语音电路，因此，这对提高系统的 可靠性，更有了有力的保障。汽车灯刹灯电源开关控制电路，当驾驶员出现驾驶疲劳的现象时，在触发 语音报警电路的同时，控制打开汽车灯刹灯电源开关。汽车灯刹灯电源开关控 制电路的功能就是告警后面的机动车辆，此车辆出现问题可能会随时停车。以 防止车辆追尾事故的发生。
当驾驶员出现驾驶疲劳的现象时，语音报警电路可以提醒司机注意，要赶 快采取措施。具体提示信息可以为"减速靠边停车。"和/或"停车休息，尽快 清醒。"
由于本发明实施例驾驶疲劳监测防护仪包括采集驾驶员头部图像的摄像 头1、将所述摄像头1采集的图像转换为一个二维的像素矩阵的图像处理单元
2、提取所述二维像素矩阵中特征区域的图像提取单元4、计算特征区域面积 的第一计算单元41、将所述第一计算单元41得出的特征区域面积与预先计算 的特征区域面积进行比较的图像比较单元5、当所述第一计算单元41得出的 面积与所述预先计算的特征区域面积比小于预定比例时开始累计计算时间的 第二计算单元51。因此当所述第一计算单元41得出的面积与所述预先计算的 特征区域面积比小于预定比例时，第二计算单元51开始累计计算时间，直至 所述第一计算单元41得出的面积与所述预先计算的特征区域面积比大于预定 比例。当第二计算单元51累计计算的时间长度大于第一预定时间时，本发明 实施例驾驶疲劳监测防护仪可以输出报警信号或者控制信息。
所述防护仪还可以包括第三计算单元，用于在第二预定时间内，计算所述 面积比小于预定比例的次数。当所述第三计算单元计算的次数大于第一预定次 数时，所述输出单元8输出报警信号。当然所述第一计算单元41、所述第二 计算单元51和所述第三计算单元可以集成为一个计算器。
所述输出单元8还可以包括控制车尾灯刹车开关，当第三计算单元计算的 次数大于第 一预定次数时，控制所述车尾灯刹车开关打开。
参见图3，该图为本发明所述防护仪第三种实施方式结构图。
本发明所述防护仪第三种实施方式相对第一种实施方式，模拟数字转换单 元3进一步包括行位标记单元31和二值化处理单元。
行位标记单元31，用于将所述图像处理单元2确定的二维像素矩阵进行 行位标记。二值化处理单元，用于将所述二维像素矩阵转换为二维二值或多值数字信 号矩阵。
行位标记单元31具体可以将所述摄像头1采集的图像可以按照预先设定 黑色像素为"1"、非黑色像素为"0"进行标记。
二值化处理单元具体可以将所述二维的像素矩阵转换为像素矩阵二值数 字信号。
所述二值化处理单元可以进一步包括第一二值化处理单元32和第二二值 化处理单元33。
所述第一二值化处理单元32按行进行运算，将^f莫拟图像行信号二值化。 具体二值化为公知技术，二值化是计算机对模拟图像处理的基本方法，预先设 定一个阈值，阈值以上为"1"，阈值以下为"0"。当然，这个处理可以是二值 化的，也可以是多值化的。为了减少运算量，提高运算速度，本发明优选采用 二值化处理单元进行二值化处理
所述第二二值化处理单元33按位进行运算，将模拟图像位信号二值化。
所述行位标记单元31、第一二值化处理单元32和第二二值化处理单元33 具体可以釆用三个单片机实现具体功能。
所述行位标记单元31、第一二值化处理单元32和第二二值化处理单元33 这三个单元采用的三个单片机可以是并行处理的一组低档DSP单片机。此三 个DSP单片机要求处理速度在30MIPS，能够满足每秒15帧的处理速度。
所述图像提取单元4、第一计算单元41、图像比较单元5、第二计算单元 51可以集成在一起，即所述图像提取单元4、图像比较单元5集成在一个单片 机内。具体采用一个图像数字处理单片机30。图像数字处理单片机30优选采 用中档单片机，具体可以为ARM9。此单片机接收第一二值化处理单元32和 第二二值化处理单元33发送的二值化数据，并对该数据进行运算，能够根据 预先建立的数据模型进行比对，可以计算在第一预定时间内驾驶员出现闭眼的 次数。
所述并行处理的一组低档DSP单片机和图像数字处理单片机30的所有功 能，也可以用高档的DSP或者ARM10以上的芯片来实现。
为了保证这个监测的可靠性，所述防护仪还可以包括身体位移传感器，用于感应驾驶员的身体移动。
参见图4，该图为本发明所述防护仪第四种实施方式结构图。本发明所述
防护仪第四种实施方式相对于前三种实施方式，增加了身体位移传感器9和位 移控制单元10。
所述防护仪还可以包括身体位移传感器9,用于感应驾驶员的身体移动， 并将感应的位移信息发送到位移控制单元10。
身体位移传感器9是本发明所述防护仪数据采样的重要辅助检测装置，这 个装置能够大大提高，检测数据的准确性，从而提高本发明所述防护仪对疲劳 驾驶识别的准确性。
位移控制单元10,将所述位移传感器9感应的位移信息换算为行和位的 变换信息，并把该变换信息发送到所述图像提取单元4。
人在正对摄像时，他的五官位置都是一种固定数据。这个数据是依据行和 位来确定的。如果人在动态，例如身体向左边倾斜或者是右边倾斜，那么两个 眼眉之间的距离就要发生改变。这个数值是可以通过身体位移传感器9和位移 控制单元10计算出。倾斜的角度越大，两个眼眉之间，或者是两只眼睛之间 的距离越短。
同理，人在正对摄像时，他的五官位置都是一种固定数据。这个数据是依 据行和位来确定的。但是人在低头或者是仰头，他的眼眉到眼睛的行数就要发 生改变。这个改变就是意味着他的姿势的改变。只要定义行数改变的多少，就 会知道他的姿势的改变程度和他的生理状态了 。
本发明所述防护仪进一步还可以包括与所述位移控制单元10相连的车内 光线照度表ll,用于根据车内光线照度调整所述摄像头1的红外射灯的照度。
车内光线照度表11是为位移控制单元IO提供车内光线照度指数的必要设备。
所述防护仪还包括去干扰单元12，用于去除光线干扰。所述去扰单元具 体为滤波器。所述摄像头1可以包括去除光线干扰的滤波器。
本发明所述驾驶疲劳监测防护仪，釆用对眼睛的闭合状态进行检测，从而 实现对驾驶员疲劳驾驶的监测。
下面结合具体参数，说明本发明实施例所述驾驶疲劳监测防护仪的工作过程。
摄像头1采集驾驶员的脸部图像，图像处理单元2将所述摄像头1采集的 图像进行行位的划分，确定一个二维的像素矩阵。
预先将黑色定义为"1",将其他颜色均定义为"0"。图像提取单元4根
据行方向上连续的由像素"1"組成的两个矩阵区域确定眉毛区域。由于眼眉 是黑色的，这样横着两条眼眉就是这项技术的识别的关键标志点。
从眼眉再往下就是一双眼睛。眼眉的两端与眼睛相齐，只要找到眼眉这个 标志，就很容易找到眼睛。当然要有眼眉长于或短于眼睛的。我们这项技术取 的是眼眉标志。
在找到眼眉后，就按眼眉向下一定行数查找眼睛。
在找到眼睛后，通过图像会看到两个椭圆形黑色图像，只要通过计算图像 面积，就可以很方便的计算出眼睛的闭合和净开了。
当发现眼睛是在闭上，就同时启动中断处理，开始数数。按照毫秒计时。 但是如果又发现眼睛峥开，这个数秒计时，仍然有效，再计时下一个闭眼时间
长度，如果仍然超过500毫秒，就作为第二次计数。所述第二预定时间可以设 定为一分钟，设定第一预定次数为10次。那么当在1分钟内超过连续闭眼10 次，就会认为是进入驾驶疲劳状态。所述输出单元8就要发出报警信息。
如果在一分钟之内只发生一次或两次，可以认为是这个人的习惯行为，可 以不予考虑。
但是，这个人的行为在以前没有记录，只是现在突然发生的现象，就要特 别注意了。
这项技术的另外一项关键技术是摄像头1的釆样的信号频率一定与图像 处理单元2的采样频率相一致。同时还要将红外摄像头的工作严格按照具体的 单片机要求工作。
本发明优选方式，如果是在上个图像发现眼眉是在第90行。我们在处理 第二帧图像时，就从80帧处理。假如再用60行处理眼睛， 一旦找到眼睛，就 立刻返回。此时在80 + 60= 140行以下就不进行处理。例如，用15帧图像处 理时间，就可以处理了 30帧左右的图像数据。这样就会把处理精度大大提高。
图像提取单元4至提取眼睛区域的图像，不用去考虑背景干扰。图像提取单元4采用动态提取的方法，将人眼的动态识别用指针定位逐点扫描的方法来 建立人眼计算机识别。图像提取单元4只要以行、点标志，就容易的检测出眼 睛的状态。只要应用模糊算法来确定眼睛的位置和面积，就会很容易检测到眼 睛的闭合状态。
用指针定位和逐点扫描、比对，可以很容易的找到眼睛和识别出眼睛的状 态，包4舌动态状态。
所述摄像头l采用红外摄像头采样是最佳选择。第一，能够很好的降低灰
度等级减少运算的工作量，同时也能减少系统软件对低档DSP的运算速度要 求。这也对有效的降低成本起到了技术上的保证。第二，用红外摄像将对车内 环境的光线变化的干扰减少到最小，对于夜间行车，识别人脸的图像采样，将 会与白天行车起到一样的作用。不会有很大区别。
本发明实施例所述驾驶疲劳监测防护仪可以根据驾驶员驾驶时的疲劳程 度，迅速作出提示例如可以设定注意安全驾驶提示、警才艮告知、严重警报告 知三档警示，以及相应的措施。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1、一种驾驶疲劳监测防护仪，包括用于采集驾驶员的脸部图像的摄像头，其特征在于，所述防护仪进一步包括图像处理单元，用于将所述摄像头采集的图像进行行位的划分，确定二维的像素矩阵；模拟数字转换单元，用于将所述图像处理单元确定的二维像素矩阵转换为二维二值或多值数字信号矩阵；图像提取单元，接收所述模拟数字转换单元处理后的所述数字信号矩阵，根据所述数字信号矩阵的具体数字信息确定特征区域，提取特征区域数字信号矩阵；图像比较单元，将所述图像提取单元提取的特征区域数字信号矩阵与预先存储的特征区域数字信号矩阵进行比较；当所述图像提取单元提取的特征区域数字信号矩阵与预先存储的特征区域数字信号矩阵的不同值数量大于预定数值时，发送提醒信号。
2、 根据权利要求1所述的驾驶疲劳监测防护仪，其特征在于，所述图像 提取单元根据所述数字信号矩阵的具体数字信息确定特征区域，所述特征区域 具体为典型特征值；所述图像比较单元将所述图像提取单元提取的典型特征值与所述标准典 型特征值或预先存储的典型特征值比较，当所述图像提取单元提取的典型特征 值与所述标准典型特征值或预先存储的典型特征值差值的绝对值大于预定数 值时，发送提醒信号。
3、 根据权利要求1所述的驾驶疲劳监测防护仪，其特征在于，所述模拟数字转换单元，将所述图像处理单元确定的二维像素矩阵根据像 素的图形颜色转换为二维二值或多值数字信号矩阵；所述图像提取单元根据所述二维二值或多值数字信号矩阵的具体数字信 息确定特征区域，提取特征区域面积；所述图像比较单元将所述图像提取单元提取的特征区域面积与标准特征 区域面积或者预存的特征区域面积比较，当所述图像提取单元提取的特征区域 面积与所述标准特征区域面积或者预存的特征区域面积差值的绝对值大于预 定数值时，发送提醒信号。
4、 根据权利要求3所述的驾驶疲劳监测防护仪，其特征在于，所述模拟 数字转换单元，将所述图像处理单元确定的二维像素矩阵根据像素的灰度等级转换为二维二值数字信号矩阵；所述模拟数字转换单元预先设定黑色像素和非黑色像素分别为'T'和"0" 或者"0"和T;所述图像提取单元根据接收到的二维二值数字信号矩阵，根据行方向上连 续的由像素'T，或"0"组成的两个矩阵区域确定眉毛区域，由所述眉毛区域 向下取一定行数作为眼睛区域，在所述眼睛区域即所述特征区域内确定由像素 "1"或"0"组成区域的面积即确定眼球区域面积。
5、 根据权利要求4所述的驾驶疲劳监测防护仪，其特征在于，所述图像 提取单元进一步包括第一计算单元，计算所述特征区域的面积；所述图像比较单元进一步包括第二计算单元，当所述第一计算单元得出的 面积与预先计算的面积的比小于预定比例时，开始累计计算时间，直至所述第 一计算单元得出的面积与所述预先计算的面积比大于预定比例；当第二计算单 元累计计算的时间大于第一预定时间时，发送提醒信号。
6、 根据权利要求1至3任一所述的驾驶疲劳监测防护仪，其特征在于， 所述模拟数字转换单元进一步包括行位标记单元，用于将所述图像处理单元确定的二维像素矩阵进行行位标记；二值化处理单元，用于将所述二维像素矩阵转换为二维二值或多值数字信 号矩阵。
7、 根据权利要求6所述的驾驶疲劳监测防护仪，其特征在于，所述二值 化处理单元包括第一二值化处理单元和第二二值化处理单元；所述第一二值化处理单元按行进行运算，将才莫拟图像行信号二值化； 所述第二二值化处理单元4姿位进行运算，将^^莫拟图^象位信号二值化。
8、 根据权利要求7所述的驾驶疲劳监测防护仪，其特征在于，所述行位 标记单元、第一二值化处理单元和第二二值化处理单元具体为三个单片机。
9、 根据权利要求8所述的驾驶疲劳监测防护仪，其特征在于，所述图像 提取单元、图像比较单元集成在一个单片机内。
10、 根据权利要求9所述的驾驶疲劳监测防护仪，其特征在于，所述防护 仪进一 步包括输出单元，当第二计算单元累计计算的时间大于第 一预定时间时，所述输出单元发送提醒信号；所述输出单元包括结果输出单片机和语音报警电路。
11、 根据权利要求5所述的驾驶疲劳监测防护仪，其特征在于，所述图像 比较单元进一步包括第三计算单元，用于在第二预定时间内，计算所述面积比 小于预定比例的次数；所述输出单元，当所述第三计算单元计算的次数大于第一预定次数时，输 出报警信号。
12、 根据权利要求11所述的驾驶疲劳监测防护仪，其特征在于，所述输 出单元进一步控制车尾灯刹车开关，当第三计算单元计算的次数大于第一预定 次数时，控制所述车尾灯刹车开关打开。
13、 根据权利要求1或12所述的驾驶疲劳监测防护仪，其特征在于，所 述防护仪进一步包括身体位移传感器，用于感应驾驶员的身体移动，并将感应的位移信息发送 到位移控制单元；位移控制单元，将所述位移传感器感应的位移信息换算为行和位的变换信 息，并把该变换信息发送到所述图像提取单元。
14、 根据权利要求13所述的驾驶疲劳监测防护仪，其特征在于，所述防 护仪进一步包括与所述位移控制单元相连的车内光线照度表，用于根据车内光 线照度调整所述红外摄像头的红外射灯的照度。
全文摘要
本发明涉及一种驾驶疲劳监测防护仪，包括用于采集驾驶员的脸部图像的摄像头，进一步包括用于将摄像头采集的图像进行行位的划分确定二维的像素矩阵的图像处理单元、将图像处理单元确定的二维像素矩阵转换为二维二值或多值数字信号矩阵的模拟数字转换单元、根据数字信号矩阵的具体数字信息确定特征区域提取特征区域数字信号矩阵的图像提取单元、将图像提取单元提取的特征区域数字信号矩阵与预先存储的特征区域数字信号矩阵进行比较的图像比较单元；当图像提取单元提取的特征区域数字信号矩阵与预先存储的特征区域数字信号矩阵的不同值数量大于预定数值时，发送提醒信号。本发明提供一种驾驶疲劳监测防护仪，用于满足非接触的检测方式下驾驶疲劳的监测。
文档编号A61B5/18GK101292876SQ20071009723
公开日2008年10月29日 申请日期2007年4月28日 优先权日2007年4月28日
发明者姚士康, 田家玉 申请人:姚士康;田家玉