专利名称：用于检测驾驶者状态的摄像机的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于检测驾驶者瞌睡的摄像机。更具体地，本发明涉及一种用于检测驾驶者的瞌睡状态的摄像机，其不使用高清晰度摄像机也能够增加驾驶者眼睛图像的像素数。
背景技术：
日本特开1998-035320号公报记载了一种车辆状况检测装置，其中作为图像传感器的电荷耦合器件(CCD)摄像机安装在摄像部中以采集驾驶者的脸部图像。驾驶者的脸部图像以放大尺寸显示在显示屏上，并且从该驾驶者的脸部图像中提取出眼部区域，以确定驾驶者的瞌睡状态。日本特开2003-271931号公报记载了一种图像放大装置，其中驾驶者的眼睛图像被放大以确定驾驶者的瞌睡状态。这里，一种用于减轻原始图像(即放大前的图像)中包含的噪音的影响的方法被应用于放大后的图像。具体地，当由多个像素构成的图像数据被图像放大装置放大时，放大后的图像数据中的除了端部的像素外的所有像素均通过从放大前的图像数据的多个像素数据插值而产生。根据该方法，放大前的多个像素的信息被压入放大后的图像中的除了端部的像素外的所有像素。并且，使用放大前的图像数据的有噪音的像素数据产生的像素，被其它没有噪音的像素影响。因此，能够在减轻放大前的图像中存在的噪音的影响的同时放大图像。然而，需要相当多的时间通过软件处理图像数据，因此可能难以在预定的采样时间内处理图像数据。在通过用于检测驾驶者的瞌睡状态的系统检测驾驶者眼睛的开闭的情况下，存在于上眼睑与下眼睑之间的像素数据在视频图形阵列(VGA)摄像机中为10个像素那么小。如图4中所示，眼睛的睁开程度的分辨率取决于像素数。因此，可能难以从像素数少的图像中确定上眼睑和下眼睑是睁开还是闭合。例如，即使当使用一个像素增加至四个像素的高像素图像传感器时，在高像素图像传感器中一个像素的亮度减小至1/4，因此即使像素数增加也不能简单且容易地进行图像分析。在本背景技术部分中所公开的上述信息仅用于增强对发明背景的理解，因此其可能包含不构成本国内已为本领域技术人员所公知的现有技术的信息。
发明内容
本发明涉及用于检测驾驶者瞌睡的摄像机。具体地，本发明涉及一种用于检测驾驶者瞌睡的摄像机，其即使使用具有与常规摄像机相同的像素数的图像传感器取代高清摄像机，也可增加驾驶者的眼睛图像的像素数。因而，根据本发明的摄像机能够确定驾驶者的眼睛是睁开还是闭合。一方面，本发明提供了一种用于检测驾驶者瞌睡的摄像机，该摄像机包括安装在摄像机前方的柱面透镜，该柱面透镜被配置用于在竖直方向上放大图像；设置于柱面透镜后方的凸透镜；用于拍摄由柱面透镜和凸透镜形成的驾驶者的脸部图像的图像传感器；以及用于从驾驶者的脸部图像提取眼部区域并确定驾驶者的眼睛是睁开还是闭合的图像处理器。以下论述本发明的其它方面和优选实施方式。应该理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其它类似术语包括一般的机动车辆，例如包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车在内的载客车辆，包括各种艇和船在内的水运工具、以及飞行器，等等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合电动车、氢动力车和其它替代燃料车(例如，从石油之外的资源取得的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或更多种动力源的车辆，例如同时具有汽油动力和电动力的车辆。 以下论述本发明的上述特征和其它特征。
现在将参照附图中示出的某些示例性实施例详细说明本发明的上述特征和其它特征，附图在下文中仅以例示的方式给出且因而不限制本发明，并且其中图1是示出根据本发明的优选实施例的用于检测驾驶者状态的摄像机的结构的示意图；图2是安装于图1的摄像机的柱面透镜的透视图；图3A和;3B是驾驶者的脸部图像，其中图3A是由常规摄像机拍摄的图像，而图是由根据本发明的优选实施例的用于检测驾驶者状态的摄像机拍摄的图像；并且图4示出从常规摄像机拍摄的驾驶者的脸部图像提取的眼部区域。在附图中给出的附图标记包括对以下进一步讨论的下列元件的参照1 用于检测驾驶者的瞌睡状态的摄像机2:柱面透镜3:图像传感器4:摄像机控制器 5:图像处理器6:凸透镜7:仪表板8 矩形表面应该理解的是，附图不一定按比例绘制，而是呈现出说明本发明的基本原理的各种优选特征的某种程度的简化表示。文中所公开的包括例如具体尺寸、方向、位置和形状的本发明的具体设计特征，将部分地由具体期望的应用和使用环境来确定。在图中，贯穿附图的多幅图中相同的附图标记表示本发明的相同或等效的部件。
具体实施例方式现在将在下文中详细参考本发明的各种实施方式，其实例在附图中示出并在下面予以说明。虽然将结合示例性实施方式说明本发明，但是将会理解的是，本说明并非意在将本发明限制于这些示例性实施方式。相反，本发明的意图在于不仅涵盖这些示例性实施方式，而且涵盖可包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替换形式、 改型、等效形式和其它实施方式。图1是示出根据本发明的优选实施例的用于检测驾驶者的瞌睡状态的摄像机的结构的示意图。如图1中所示，摄像机1包括安装在摄像机1前方的柱面透镜2，位于柱面透镜2的后方的凸透镜6，图像传感器3，图像处理器5和摄像机控制器4。具体地，图像传感器3被配置用于拍摄通过凸透镜6的驾驶者的脸部图像。图像处理器5被配置用于随后从驾驶者的脸部图像提取眼部区域。摄像机控制器4被配置用于在预定时间内读取由图像传感器3捕捉的图像，将所读取的图像传送至图像处理器5，并起快门的作用。根据本发明的用于检测驾驶者状态的摄像机1可适当地安装在车辆上，以通过拍摄驾驶者的脸部图像来检测驾驶者的瞌睡状态。例如，如图1中所示，摄像机1可安装在车辆的驾驶者前方的仪表板7上。图2是安装于图1的摄像机的柱面透镜2的透视图。根据本发明的一些实施例， 柱面透镜2被配置成能够获得在竖直方向上放大但在水平方向上未放大的图像。通过提供在竖直方向上放大而优选地在水平方向上未放大的图像，图像处理器5可容易地确定驾驶者的眼睛是否睁开。还能够从眼睛的虹膜的位置确定驾驶者的眼睛是否离开道路。根据本发明的实施例，例如如图2中所示，柱面透镜2可具有矩形表面8(在图2中被示作底面)， 并且例如如图1中所示，该矩形表面8可布置为邻近凸透镜6。例如，柱面透镜2可设置有被配置并布置为覆盖凸透镜6的圆形开口的矩形表面8。具体地，根据如图1中所示的一些实施例，矩形表面8可至少与凸透镜6的圆形开口一样大，并可布置在凸透镜6的整个圆形开口的前方。优选地，表面8不与凸透镜6的圆形开口接触。当然，表面8还可设置为除矩形外的多种形状，并且优选为提供在竖直方向上放大的图像的任何形状。根据如图2中所示的实施例，柱面透镜2的焦点是沿水平方向的轴的直线，而不是点。图3A和;3B是驾驶者的脸部图像，其中图3A的图像由常规摄像机拍摄。驾驶者的颈部和上方的脸部的区域由图像传感器3捕捉。脸部的眼部区域包含在宽度为22个像素、 高度为12个像素的矩形区域内。相比之下，图:3B是由根据本发明的用于检测驾驶者状态的摄像机1拍摄的图像。即使在常规透镜结构的情况下，图像也被柱面透镜2放大，因而脸部的眼部区域包含在宽度为22个像素、高度为18个像素的更大的矩形区域内。具体地，眼部区域中的像素数可被增加。因此，本发明的摄像机1使得能够更容易地确定驾驶者的眼睛是睁开还是闭合。尽管在图3B中所示的图像中黑像素和白像素清晰可见，然而在图4中所示的图像中大部分像素被示作灰格。因此，使用常规的透镜结构，难以区别上眼睑与下眼睑，并难以且经常不能确定驾驶者的眼睛是睁开还是闭合。如上所述，根据本发明，提供了一种用于检测驾驶者的瞌睡状态的摄像机，其中驾驶者的脸部图像被拍摄，并被柱面透镜在竖直方向上放大。而且，根据本发明的用于检测驾驶者状态的摄像机不需要用于放大图像的软件， 因而处理时间相对较短。此外，根据本发明，一旦提取眼部区域，即可获得在竖直方向上放大的图像，其便于确定驾驶者的眼睛是睁开还是闭合。已参考其优选实施例详细说明了本发明。然而，本领域技术人员将会理解的是，在不脱离本发明的原理和精神的前提下，可在这些实施例中做出改变，本发明的范围限定在所附权利要求及其等效形式中。
权利要求
1.一种用于检测驾驶者瞌睡的摄像机，其包括安装在所述摄像机前方的柱面透镜，所述柱面透镜被配置用于在竖直方向上放大图像；设置于所述柱面透镜后方的凸透镜；用于拍摄由所述柱面透镜和所述凸透镜形成的驾驶者的脸部图像的图像传感器；以及用于从所述驾驶者的脸部图像提取眼部区域并确定所述驾驶者的眼睛是睁开还是闭合的图像处理器。
2.如权利要求1所述的摄像机，其中所述柱面透镜具有矩形表面，所述矩形表面被设置成靠近所述凸透镜。
全文摘要
本发明提供了一种用于检测驾驶者的瞌睡状态的摄像机，其即使在使用具有与常规摄像机相同的像素数的图像传感器代替高清摄像机时，也可增加驾驶者的眼部图像的像素数。因此，本发明的摄像机能够确定驾驶者的眼睛是睁开还是闭合。根据本发明的用于检测驾驶者状态的摄像机包括安装在摄像机前方并配置成在竖直方向上放大图像的柱面透镜，位于柱面透镜后方的凸透镜，用于拍摄由柱面透镜和凸透镜形成的驾驶者的脸部图像的图像传感器，以及用于从驾驶者的脸部图像提取眼部区域并确定驾驶者的眼睛是睁开还是闭合的图像处理器。
文档编号H04N5/225GK102447823SQ201110111599
公开日2012年5月9日 申请日期2011年4月8日 优先权日2010年10月7日
发明者中村浩 申请人:株式会社现代自动车日本技术研究所, 现代自动车株式会社, 起亚自动车株式会社