一种驾驶员人眼疲劳检测装置及检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种驾驶员人眼疲劳检测装置及检测方法，包括驾驶员佩戴的定位眼镜镜框和设置在汽车仪表台上人眼疲劳检测仪；定位眼镜镜框四周设置有标识装置；人眼疲劳检测仪包括壳体、摄像头和图像处理模块、中央处理单元、存储模块、输入模块和报警模块，摄像头的信号输出端通过图像处理模块连接中央处理单元的信号输入端，中央处理单元连接存储模块和输入模块，中央处理单元的信号输出端连接报警模块的信号输入端。本发明通过驾驶员佩戴的定位眼镜镜框确定人眼分析范围，利用摄像头拍摄驾驶人员的人眼睁闭画面，同时利用人眼疲劳检测仪对驾驶人员的人眼睁闭状态进行分析判断，检测驾驶员是否出现疲劳驾驶状况；本发明结构简单，准确率高，能够极大地降低安全隐患。
【专利说明】一种驾驶员人眼疲劳检测装置及检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种疲劳检测装置及检测方法，尤其涉及一种驾驶员人眼疲劳检测装置及检测方法。
【背景技术】
[0002]目前，在驾驶员长途驾驶过程中，极易因疲劳驾驶造成交通事故。据统计，每年有70%的交通事故都是由疲劳驾驶引起的。现有的驾驶员疲劳检测装置主要从以下两个方面进行设计:
I〕对驾驶员的生理信号进行检测，主要通过医疗仪器和设备，对驾驶员的人体生理信号进行实时检测，从而判断人体是否疲劳。但此类检测设备需要采用比较复杂的接触类装
置，费用较高。
[0003]2〕对车辆运行状况进行检测，主要通过传感器监测车辆行驶路线、汽车运行速度、相对车道的偏离程度等，进而分析车辆运行是否正常，驾驶员操作动作是否合理，并以此为据判断驾驶员的疲劳状态。但是此类检测设备受外在因素影响较大，如车型、路况和天气等，且检测精度较差。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种驾驶员人眼疲劳检测装置及检测方法，能够通过对驾驶员眼睛的睁闭情况进行分析，判断驾驶员是否处于疲劳驾驶，并在驾驶员发生疲劳驾驶情况时进行报警，降低安全隐患。
[0005]本发明采用下述技术方案:
一种驾驶员人眼疲劳检测装置，包括驾驶员佩戴的定位眼镜镜框和设置在汽车仪表台上人眼疲劳检测仪；所述的定位眼镜镜框四周设置有标识装置；所述的人眼疲劳检测仪包括壳体、设置在壳体上的摄像头和设置在壳体内的图像处理模块、中央处理单元、存储模块、输入模块和报警模块，摄像头的信号输出端通过图像处理模块连接中央处理单元的信号输入端，中央处理单元连接存储模块和输入模块，中央处理单元的信号输出端连接报警模块的信号输入端。
[0006]所述的标识装置采用LED标识灯。
[0007]还包括设置在驾驶员座位头枕前侧的驾驶员头部姿态检测装置，所述的驾驶员头部姿态检测装置包括矩形的传感器阵列，传感器阵列由多组高精度距离传感器组成，多组高精度距离传感器的信号输出端分别连接无线发送模块的信号输入端；所述的人眼疲劳检测仪内设置有无线接收模块，无线发送模块和无线接收模块相互通信。
[0008]使用权利要求1所述驾驶员人眼疲劳检测装置进行疲劳检测的方法，包括以下步骤:
A:人眼疲劳检测仪中的摄像头实时拍摄驾驶员脸部画面，并将拍摄到的画面发送至中央处理单元；驾驶员头部姿态检测装置传感器阵列中的多组高精度距离传感器实时采集驾驶员头部后面与距离传感器的距离，并在检测到的距离大于设定的报警距离时向中央处理单元发送报警信号；
B:中央处理单元每隔5秒钟提取一次摄像头发送画面的截图，并对截图进行分析处理，中央处理单元利用截图中标识装置的位置确定驾驶员人眼位置，并根据截图分析人眼睁闭情况，如分析结果为人眼闭合则进入步骤C ;中央处理单元实时监测多组高精度传感器所发送的报警信号，若发送报警信号的高精度传感器数量大于高精度传感器总数量的1/2则进入步骤C ；
C:中央处理单元对连续4次的截图分析结果进行分析，若4次截图分析结果中有2次及2次以上为人眼闭合，则判定为图像识别危险情况，进入步骤D，否则返回步骤B;中央处理单元对发送报警信号的高精度传感器数量大于高精度传感器总数量的1/2的持续时间进行分析，若连续20秒中有10秒及10秒之上发送报警信号的高精度传感器数量都大于高精度传感器总数量的1/2时，则判定为传感器识别危险情况，进入步骤D，否则返回步骤B ;
D:中央处理单元判断在图像识别危险情况与传感器识别危险情况中任意一种情况出现后20秒内，另一种情况是否也曾出现，如果是则进入步骤E ;如果否则返回步骤B ;
E:中央处理单元通过报警模块进行报警。
[0009]本发明通过驾驶员佩戴的定位眼镜镜框确定人眼分析范围，利用摄像头拍摄驾驶人员的人眼睁闭画面，同时利用人眼疲劳检测仪对驾驶人员的人眼睁闭状态进行分析判断，检测驾驶员是否出现疲劳驾驶状况；本发明结构简单，准确率高，能够极大地降低安全隐患。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明所述定位眼镜镜框的结构示意图；
图2为本发明所述驾驶员人眼疲劳检测装置的原理框图；
图3为本发明所述驾驶员人眼疲劳检测方法的流程图。
【具体实施方式】
[0011]如图1至图3所示，本发明所述的驾驶员人眼疲劳检测装置包括驾驶员佩戴的定位眼镜镜框I和设置在汽车仪表台上人眼疲劳检测仪；定位眼镜镜框I用于确定人眼分析范围，人眼疲劳检测仪用于拍摄驾驶人员的人眼睁闭画面并进行分析处理。
[0012]定位眼镜镜框I四周设置有标识装置2，标识装置2可以采用LED标识灯，LED标识灯在所拍摄的图像中能够形成高亮度的白点，这样在后续的截图分析过程中，中央处理单元能够利用标识点的高亮度快速确定人眼分析范围，缩短分析时间，从而提高驾驶员人眼疲劳检测的效率和准确性。定位眼镜镜框I可根据驾驶人员的视力水平安装平光镜片、近视镜片或远视镜片。
[0013]人眼疲劳检测仪包括壳体和设置在壳体上的摄像头及设置在壳体内的图像处理模块、中央处理单元、存储模块、输入模块和报警模块，摄像头用于拍摄驾驶人员的人眼睁闭画面，摄像头的信号输出端通过图像处理模块连接中央处理单元的信号输入端，中央处理单元连接存储模块和输入模块，存储模块用于存储摄像头所拍摄的画面，输入模块用于对中央处理单元进行各项设定，中央处理单元的信号输出端连接报警模块的信号输入端，报警装置可采用蜂鸣器或扬声器。
[0014]为了进一步提高驾驶员人眼疲劳检测的准确性，本发明还在驾驶员座位头枕前侧设置有驾驶员头部姿态检测装置，驾驶员头部姿态检测装置包括矩形的传感器阵列，传感器阵列由多组高精度距离传感器组成，多组高精度距离传感器的信号输出端分别连接无线发送模块的信号输入端；所述的人眼疲劳检测仪内设置有无线接收模块，无线发送模块和无线接收模块相互通信。矩形的传感器阵列用于检测驾驶员后脑勺部位的位置，由于在正常驾驶过程中驾驶员头部可能发生移动，但在正常的移动过程中，矩形传感器阵列中半数以上传感器总是能够检测到驾驶员的头部；但是在驾驶员处理疲劳驾驶状态下，由于驾驶员的头部会向前部倒下并向两侧倾斜，此时矩形传感器阵列中将会有1/2以上的传感器检测不到驾驶员的头部并进行报警，例如位于矩形传感器阵列上部和中部的传感器将检测不到驾驶员的头部，当驾驶员头部左倾时位于矩形传感器阵列左部的传感器检测不到驾驶员的头部，当驾驶员头部右倾时位于矩形传感器阵列右部的传感器检测不到驾驶员的头部。
[0015]本发明在使用过程中，人眼疲劳检测仪中的摄像头实时拍摄驾驶员脸部画面，并将拍摄到的画面发送至中央处理单元；驾驶员头部姿态检测装置传感器阵列中的多组高精度距离传感器实时采集驾驶员头部后面与距离传感器的距离，并在检测到的距离大于设定的报警距离时向中央处理单元发送报警信号；此时摄像头和高精度距离传感器同时工作。
[0016]中央处理单元每隔5秒钟提取一次摄像头发送画面的截图，并对截图进行分析处理，中央处理单元利用截图中标识装置2产生的高亮度白点的位置迅速确定驾驶员人眼位置，并根据截图分析人眼睁闭情况。对驾驶人人眼睁闭情况的分析判断属于图形处理领域中的现有技术，在若干专利中均有介绍，由于属于现有技术，在此不再赘述。如果人眼睁闭情况的分析结果为人眼闭合，则中央处理单元将对此情况进行进一步判断。中央处理单元在进行截图分析的同时还在实时监测多组高精度传感器所发送的报警信号，若发送报警信号的高精度传感器数量大于高精度传感器总数量的1/2则时，中央处理单元将对此情况进行进一步判断。
[0017]上文中，当截图分析人眼睁闭情况的结果为人眼闭合后，中央处理单元将对连续4次的截图分析结果进行分析统计，若4次截图分析结果中有2次及2次以上为人眼闭合情况，则判定为图像识别危险情况，中央处理单元将进入到下一个判断步骤，如果没有2次及2次以上为人眼闭合情况，中央处理单元将继续每隔5秒进行截图并对新的截图进行分析处理；当中央处理单元接收到发送报警信号的高精度传感器数量大于高精度传感器总数量的1/2后，中央处理单元对此情况的持续时间进行分析，若连续20秒中有10秒及10秒之上发送报警信号的高精度传感器数量都大于高精度传感器总数量的1/2时，则判定为传感器识别危险情况，中央处理单元将进入到下一个判断步骤，如果没有中央处理单元将继续实时监测多组高精度传感器所发送的报警信号。
[0018]在图像识别危险情况或传感器识别危险情况出现后，中央处理单元判断在任意一种情况出现后20秒内，另一种情况是否也曾出现，如果是则中央处理单元通过报警模块进行报警；如果否中央处理单元将继续每隔5秒进行截图并对新的截图进行分析处理，以及继续实时监测多组高精度传感器所发送的报警信号。
[0019]本发明中，在出现截图分析人眼睁闭情况的结果为人眼闭合后，中央处理模块对连续4次的截图分析结果进行分析统计，若4次截图分析结果中有2次及2次以上为人眼闭合情况，才判定为图像识别危险情况，这样能够避免由于驾驶人员眨眼或其他原因导致出现的误报警情况，且通过连续20秒内4次截图分析结果进行分析统计，能够极大地提高疲劳报警的准确率。本发明中，在发送报警信号的高精度传感器数量大于高精度传感器总数量的1/2后，中央处理单元对此情况的持续时间进行分析，若连续20秒中有10秒及10秒之上发送报警信号的高精度传感器数量都大于高精度传感器总数量的1/2时，才判定为传感器识别危险情况，这样能够避免由于驾驶人员头部正常的位置移动引发的误报警。最后，本发明通过图像判断和传感器判断两种情况进行综合判断，判断首次出现图像识别危险情况或传感器识别危险情况后20秒内，另一种情况是否同时存在，如果是则确定发生驾驶员疲劳驾驶情况，立刻报警；如果无则返回继续进行监测。本发明通过这种科学的判断方式能够极大地提高报警的准确性，避免误报警。
[0020]本发明所述驾驶员人眼疲劳检测装置进行疲劳检测的方法，包括以下步骤:
A:人眼疲劳检测仪中的摄像头实时拍摄驾驶员脸部画面，并将拍摄到的画面发送至中央处理单元；驾驶员头部姿态检测装置传感器阵列中的多组高精度距离传感器实时采集驾驶员头部后面与距离传感器的距离，并在检测到的距离大于设定的报警距离时向中央处理单元发送报警信号；
B:中央处理单元每隔5秒钟提取一次摄像头发送画面的截图，并对截图进行分析处理，中央处理单元利用截图中标识装置2的位置确定驾驶员人眼位置，并根据截图分析人眼睁闭情况，如分析结果为人眼闭合则进入步骤C ;中央处理单元实时监测多组高精度传感器所发送的报警信号，若发送报警信号的高精度传感器数量大于高精度传感器总数量的1/2则进入步骤C ；
C:中央处理单元对连续4次的截图分析结果进行分析，若4次截图分析结果中有2次及2次以上为人眼闭合，则判定为图像识别危险情况，进入步骤D，否则返回步骤B;中央处理单元对发送报警信号的高精度传感器数量大于高精度传感器总数量的1/2的持续时间进行分析，若连续20秒中有10秒及10秒之上发送报警信号的高精度传感器数量都大于高精度传感器总数量的1/2时，则判定为传感器识别危险情况，进入步骤D，否则返回步骤B ;
D:中央处理单元判断在图像识别危险情况与传感器识别危险情况中任意一种情况出现后20秒内，另一种情况是否也曾出现，如果是则进入步骤E ;如果否则返回步骤B ;
E:中央处理单元通过报警模块进行报警。
[0021]由于人眼疲劳检测方法的内容在人眼疲劳检测装置中进行了详细的描述说明，在此不再赘述。
【权利要求】
1.一种驾驶员人眼疲劳检测装置，其特征在于:包括驾驶员佩戴的定位眼镜镜框和设置在汽车仪表台上人眼疲劳检测仪；所述的定位眼镜镜框四周设置有标识装置；所述的人眼疲劳检测仪包括壳体、设置在壳体上的摄像头和设置在壳体内的图像处理模块、中央处理单元、存储模块、输入模块和报警模块，摄像头的信号输出端通过图像处理模块连接中央处理单元的信号输入端，中央处理单元连接存储模块和输入模块，中央处理单元的信号输出端连接报警模块的信号输入端。
2.根据权利要求1所述的驾驶员人眼疲劳检测装置，其特征在于:所述的标识装置采用LED标识灯。
3.根据权利要求1所述的驾驶员人眼疲劳检测装置，其特征在于:还包括设置在驾驶员座位头枕前侧的驾驶员头部姿态检测装置，所述的驾驶员头部姿态检测装置包括矩形的传感器阵列，传感器阵列由多组高精度距离传感器组成，多组高精度距离传感器的信号输出端分别连接无线发送模块的信号输入端；所述的人眼疲劳检测仪内设置有无线接收模块，无线发送模块和无线接收模块相互通信。
4.使用权利要求1所述驾驶员人眼疲劳检测装置进行疲劳检测的方法，其特征在于:包括以下步骤: A:人眼疲劳检测仪中的摄像头实时拍摄驾驶员脸部画面，并将拍摄到的画面发送至中央处理单元；驾驶 员头部姿态检测装置传感器阵列中的多组高精度距离传感器实时采集驾驶员头部后面与距离传感器的距离，并在检测到的距离大于设定的报警距离时向中央处理单元发送报警信号； B:中央处理单元每隔5秒钟提取一次摄像头发送画面的截图，并对截图进行分析处理，中央处理单元利用截图中标识装置的位置确定驾驶员人眼位置，并根据截图分析人眼睁闭情况，如分析结果为人眼闭合则进入步骤C ;中央处理单元实时监测多组高精度传感器所发送的报警信号，若发送报警信号的高精度传感器数量大于高精度传感器总数量的1/2则进入步骤C ； C:中央处理单元对连续4次的截图分析结果进行分析，若4次截图分析结果中有2次及2次以上为人眼闭合，则判定为图像识别危险情况，进入步骤D，否则返回步骤B;中央处理单元对发送报警信号的高精度传感器数量大于高精度传感器总数量的1/2的持续时间进行分析，若连续20秒中有10秒及10秒之上发送报警信号的高精度传感器数量都大于高精度传感器总数量的1/2时，则判定为传感器识别危险情况，进入步骤D，否则返回步骤B ; D:中央处理单元判断在图像识别危险情况与传感器识别危险情况中任意一种情况出现后20秒内，另一种情况是否也曾出现，如果是则进入步骤E ;如果否则返回步骤B ; E:中央处理单元通过报警模块进行报警。
【文档编号】G08B21/06GK103956027SQ201410135094
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】年双红, 秦立柱 申请人:驻马店市金格尔电气设备有限公司