[实用新型]一种基于红外探测的眼睛状态识别装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种图像识别装置，特别是一种基于红外探测的眼睛状态识别装置。

背景技术

目前已出现多种检测被测者是否意识清醒并预警的检测方法，比如：对行为特征(头部运动、眼部运动、凝视方向等)、生理参数(脑电图、心电图、呼吸状况、肌肉活动等)的检测判断人的意识状态。在这些检测参数中，眼部运动是应用最多的特征，对眼睛状态的识别可用于判断意识清醒程度。针对眼睛的运动或状态，有多种检测方法。PERCLOS算法即是对瞳孔直径、注目凝视、眼球转动、眼睛闭合时间长短等来测检测眼睛状态。虹膜识别是利用眼部的灰度和形状信息对眼睑和眼睫毛遮挡进行检测。对人脸进行拍照或者视频采集，基于图像识别的方法从视频图像中通过各种算法(如样本学习法、模板匹配法、眼睑曲率、灰度投影、统计等)提取出人眼区域进行识别，判断人眼的闭合状态。以上这些方法都可对人眼进行非接触性检测，但技术较为复杂，运算量大，识别速度取决于图像处理芯片运算速度，反应速度较慢，体积较大，且实现成本较高。

发明内容

本实用新型提供一种基于红外探测的眼睛状态识别装置，根据不同光学表面对红外光的反射率不同的性质，通过主动发射红外光，探测眼部不同位置反射光强来监测眼部的动作。具备结构简单、体积小、计算量小、实时性好的特点。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种基于红外探测的眼睛状态识别装置，包括设置在眼睛周围的红外发射模块、红外接收模块，所述红外发射模块、红外接收模块连接单片机模块，单片机模块连接电源模块。所述单片机模块连接通信模块、报警模块。

所述单片机模块包括信号处理模块、模数转换模块、计时模块、调制模块；红外接收模块连接模数转换模块，模数转换模块连接计时模块，所述模数转换模块、计时模块均连接信号处理模块，调制模块连接红外发射模块。

所述通信模块为蓝牙数据传输模块、或者无线WIFI模块。

所述红外发射模块包括红外发光二极管L1，用于发出不可见红外光束，波长0.7μm-3μm。

所述红外接收模块包括红外接收二极管L2，用于接收由眼睛不同部位反射回的红外光，并转换成电信号传输给单片机模块。

所述红外发射模块、红外接收模块安装在眼镜架上。

一种基于红外探测的眼睛状态识别方法，包括以下步骤：

步骤一：红外发射模块与红外接收模块成对放置，均对准眼睛。

步骤二：红外发射模块发出不可见红外光，单片机模块发出调节脉冲，驱动红外光周期性地照射到眼睛上，红外光由眼睛不同部位反射，由红外接收模块接收并转换为电信号送给单片机模块。

步骤三：单片机模块以两倍于调制信号的频率，对红外接收模块传出的模拟电信号进行采样，将模拟电信号转成数字信号，放入待处理信号缓冲区，相邻两次采样结果做减法处理以去除背景光干扰，再对其结果做限幅滤波，减小偶然因素引起的脉冲干扰，得到较平滑的实时红外光强测量曲线。

步骤四：当实时红外光强测量曲线上的值大于预设阈值时，判定眼睛处于闭合状态，状态标志设为1。当实时红外光强测量曲线的值小于预设阈值时，判定眼睛处于睁开状态，状态标志设为0。用单片机模块自带的定时计数器，对状态标志持续时间、状态标志重现次数进行测量，对连续相同的状态标志进行计数即计时，超过限定时间即可判定当前人眼处于闭合状态；对一段时间内状态标志1出现的次数进行阈值判定，超过阈值，即判定当前人眼处于半睁半闭状态；

步骤五：当人眼闭合状态超过限定值时，单片机模块发出控制信号，驱动报警模块进行报警，以起到提示作用。

步骤六：单片机模块把检测数据通过通信模块传输至手机或其他设备，以便进行远程监控或提醒。

所述步骤一中，包括定位步骤：先用红外发射模块对准眼睛发出红外光，人眼眨眼时测试红外接收模块的接收光强，有较大变化则定位准确；否则调整红外发射模块和红外接收模块的角度，直至对准为止。

所述步骤二中，在一个脉冲周期内，低电平时红外发射模块不发射红外光，红外接收模块仅接收外界自然光，传输的电信号为背景光强度信号；高电平时，红外发射模块发射红外光，红外接收模块接收外界自然光及反射的红外光，传输的电信号为背景光强度信号加上反射红外光强度信号。

本实用新型一种基于红外探测的眼睛状态识别装置，技术效果如下：

1)、检测对象直接，检测结果直观反映人的意识状态，方法上比现有的图像识别方法简单且易于实现。