[发明专利]基于光学人眼检测的汽车防疲劳驾驶的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学与电子领域，特别涉及一种基于光学人眼检测的汽车防疲劳驾驶的装置。

背景技术

有资料表明，高速公路发生的交通事故中，有50％以上是由于长时间疲劳驾驶或所见目标单调使司机注意力不集中、甚至打瞌睡等原因造成的。

基于光学人眼检测的汽车防疲劳驾驶的方法与装置是指利用人眼晶状体的光束会聚及视网膜的反射特性，能检查到正常情况下人眼的方位角以及开闭状态，可应用到汽车防疲劳驾驶装置、立体显示技术、视频会议、人脸定位、军事视觉制导、机器人视觉导航等领域。例如，基于光学人眼检测应用于汽车防疲劳驾驶装置，它涉及人眼的识别与定位，根据人眼所处的范围以及闭合频率判断司机是否睡眠、开小差等，系统根据不同情况给出警告，比如拉紧安全带、发出报警声、紧急刹车等。这样能极大地减少交通事故的发生率，因此汽车防疲劳驾驶装置引起了广泛关注。在关于人眼识别与定位系统中，有很多种方法可以检测到人眼。比如：利用图像处理技术；利用瞳孔在近轴和远轴红外光分别照射下的不同状态，得到眼睛的候选区域；采用粒子滤波器跟踪人眼等。这些方法大致可以分为两大类：基于特征分析的人眼状态识别和基于模式分类的人眼状态识别。基于特征分析的人眼状态识别，眼睛状态主要是由内外眼角、上下眼睑、虹膜和巩膜等特征决定的，有以下三种典型的方法：灰度模板匹配法、虹膜和眼白提取法、Hough变换检测瞳孔法，这些都对人眼区域的像素精度要求较高，适用范围受到限制。基于模式分类的人眼状态识别，是根据样本自动学习规则或知识的方法判断出人眼的状态，目前主要有特征眼、神经网络、SVM、HMM等方法，该类方法一般需要对图像进行缩放、旋转等复杂的归一化处理，运算量大，而且对你素精度也有一定要求。由于目标本身的信息较多，如不加简化，将不可避免地带来信息匹配时的大量运算。传统的方法对像对输入图像具有较高的要求，计算量往往较大，定位准确率不高等。传统的灰度投影法对人脸图像进行水平和垂直方向的投影，根据波峰波谷的分布信息来定位眼睛，这种方法定位速度较快，但波峰波谷的分布对不同的人脸和姿态的变化非常敏感，定位精度较差；模板匹配法也是经常使用的方法，建立眼睛模板后在图中寻找与模板匹配程度最大的部分作为眼睛区域。这种方法的缺点在于模板的参数不好确定，且对于倾斜的人脸定位往往不准确。当眼睛没有完全睁开或眼白与眼球的对比不明显时，定位准确率较低。

发明内容

本发明是针对现有技术不足的问题，提出了一种基于光学人眼检测的汽车防疲劳驾驶的装置，可实现快速实时判别人眼范围及闭合频率等状态，有效防止疲劳驾驶。

本发明的技术方案为：一种基于光学人眼检测的汽车防疲劳驾驶的装置，包括灯罩、红外光源、会聚透镜、小孔光阑、红外分光镜、红外滤光片、红外光电检测器件、人眼光学系统，红外光源发出红外光，经过位于红外光源前面的灯罩反射和会聚透镜会聚成一点，在成像处小孔光阑滤除高频光束；从小孔光阑发出的光进入红外分光镜，经透射进入人眼光学系统，光束在人眼视网膜上产生漫反射，所产生的漫反射的光经过人眼晶状体按原路返回到红外分光镜，再次经过反射的光束进入红外滤光片滤光后，进入红外光电检测器件。

所述红外分光镜与红外光源光轴成45度角，大小能覆盖光源发出的光。

所述红外滤光片和红外光电检测器件的感光面同轴，其中心的垂直线通过原光轴和红外分光镜的交点。

所述会聚透镜为短焦距正透镜，材料为红外材料。

所述小孔光阑中心孔为圆形或方形，中心位于光轴上。

所述红外光电检测器件可为对红外感应的红外面阵CCD、红外线阵CCD或红外光电二级管。

本发明的有益效果在于：本发明基于光学人眼检测的汽车防疲劳驾驶的装置，可以实现以光学的方法对人眼方位和状态的检测，对背景光无限制，对于入射光束要求低，系统应用范围广；可以实现实时信号输出，定位精度高，使用便利，稳定性和可靠性高；从红外光电检测器件上输出信号直接为人眼状态的信号，经过简单处理可对汽车电子系统传输指令，效率高；系统结构简单，成本低廉。

附图说明

图1为本发明基于光学人眼检测的汽车防疲劳驾驶的装置工作原理框图；

图2为本发明基于光学人眼检测的汽车防疲劳驾驶的装置结构示意图；

图3为本发明基于光学人眼检测的汽车防疲劳驾驶的装置中红外面阵CCD上的图像。

具体实施方式