CN105118237A - 用于疲劳驾驶预警系统的智能照明系统 - Google Patents
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Abstract
<b>本发明公开了一种用于疲劳驾驶预警系统的智能照明系统，在疲劳驾驶预警系统的摄像头的两侧分别设置</b><b>850nm</b><b>红外灯和</b><b>940nm</b><b>红外灯，所述摄像头安装有红外滤光片，所述</b><b>850nm</b><b>红外灯和</b><b>940nm</b><b>红外灯连接控制电路，所述控制电路连接光敏传感器。在白天采用大功率</b><b>850nm</b><b>红外光源照明，采用近红外成像，解决了眼镜反光和驾驶员佩戴墨镜情况下疲劳检测难题；夜晚工况下采用</b><b>940nm</b><b>红外光照明，没有红曝，不会对驾驶员产生干扰。</b>
Description
技术领域
本发明涉及一种疲劳驾驶预警系统，具体地涉及一种用于疲劳驾驶预警系统的智能照明系统。
背景技术
疲劳驾驶是交通事故发生的重要诱因之一。驾驶员在疲劳时，对周围环境的感知能力、形势判断能力和对车辆的操控能力都大幅度降低，极容易发生交通事故。根据美国国家公路交通安全署的统计，在美国的公路上，每年由于司机疲劳驾驶而导致大约10万起交通事故，约有1500起直接导致人员死亡，711万起导致人员伤害，在欧洲的情况也大致相同。在国内，据中国交通部的统计，我国车祸有20％以上是由疲劳驾驶导致的，造成严重的人员伤亡与巨大的经济损失。随着信息高速公路的发展与汽车主动安全技术的进步，驾驶员疲劳检测预警系统的研发已成为汽车安全技术领域的一个重要发展方向。
目前检测驾驶员疲劳状态的一个主要研究方向是利用摄像头对驾驶员“眼睛动作特征”进行分析，即通过摄像头采集驾驶员的面部信息，再通过疲劳分析算法对眼睛的眨眼频率、闭眼速度等进行分析，进而判别疲劳状态,这种方法具备非侵入性，且能够及时、准确地反映驾驶员的实际生理状态，是当前最常用的疲劳检测方法。为了使系统在夜晚能够良好工作，该类系统一般都配置有近红外照明光源，用于夜间对脸部进行照明。但目前的系统存在两大缺陷：
（1）红外灯仅在夜间工作，且红外灯均采用中心发光波长为850nm的近红外光源照明，850nm的近红外光源存在“红曝”问题，即夜间暗环境下我们人眼能够看到光源发出的炫目的红光，对驾驶员产生很大干扰。
（2）白天红外灯不工作，当驾驶员佩戴眼镜反光或驾驶员佩戴墨镜情况下，系统无法检测驾驶员的眼睛动作，因而也无法对驾驶员的疲劳状态进行判断。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种用于疲劳驾驶预警系统的智能照明系统，该照明系统能够根据外界环境光强弱自动切换两种红外灯的工作状态，可以提高驾驶员疲劳检测系统的全天候工作性能，且不会对驾驶人产生干扰。
本发明所采用的技术方案是：
一种用于疲劳驾驶预警系统的智能照明系统，其特征在于，在疲劳驾驶预警系统的摄像头的两侧分别设置850nm红外灯和940nm红外灯，所述摄像头安装有红外滤光片，所述850nm红外灯和940nm红外灯连接控制电路，所述控制电路连接光敏传感器。
优选的，当光敏传感器探测到的照度值小于设定阈值时，控制电路控制940nm红外灯工作，当光敏传感器探测到的照度值大于设定阈值时，控制电路控制850nm红外灯工作。
优选的，所述850nm红外灯和940nm红外灯为红外阵列灯，其功率为1-3W。
优选的，所述滤光片为800nm-1100nm的带通滤光片，其安装在摄像头的前方。
优选的，所述控制电路包括开关元件和MCU控制器，所述MCU控制器检测到光敏传感器输出低电平信号时，控制开关元件接通940nm红外灯供电电路，检测到光敏传感器输出高电平信号时，控制开关元件接通850nm红外灯供电电路。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本系统在白天采用850nm而非940nm红外光源，是因为图像传感器（CCD或CMOS）对850nm红外光具有更高的光谱灵敏度，白天采用850nm光源可以有效抵制太阳光中的近红外成分的影响，更好的解决眼镜反光问题。另外，为了保证照明效果，本发明中850nm和940nm的红外灯均采用大功率红外阵列灯。
2、940nm红外灯的没有“红曝”，即使在全黑的环境中，人眼也完全看不到其发射的光，因此，其在夜间工作时不会造成驾驶员炫目，保证驾驶的安全性。
3、为了消除眼镜反光问题和佩戴墨镜情况下的检测问题，850nm红外灯在白天工况下工作，通过与摄像头镜头的红外滤光片配合，太阳光中的可见光成分（范围在380nm-760nm之间）就被隔离在成像光路之外，参与成像的光线主要为面部对850nm红外灯的反射光，可以有效减弱眼镜的反光问题。另外，墨镜镜片主要对可见光具有较强的吸收作用，对近红外光来说是透明的，因此在本系统所拍摄的脸部图像中可以清楚的透过墨镜，看到眼睛的清晰轮廓。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为用于疲劳驾驶预警系统的智能照明系统的结构示意图；
图2为用于疲劳驾驶预警系统的智能照明系统的电路原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例
如图1、2所示，一种用于疲劳驾驶预警系统的智能照明系统，在疲劳驾驶预警系统的摄像头2的两侧分别设置850nm红外灯1和940nm红外灯3，摄像头安装有红外滤光片，850nm红外灯1和940nm红外灯3连接控制电路4，控制电路4连接光敏传感器5。
850nm红外灯1和940nm红外灯3采用大功率红外阵列灯。红外灯选用功率为1-3W的红外阵列灯，这样可以保证红外灯发射出的红外光强度远大于太阳光中的红外光强度，可以解决眼镜的反光问题。
红外滤光片可以安装在摄像头2的前方或者后方，采用800nm-1100nm范围的带通滤光片。该带通滤光片可以让该波段范围内的光高透，该范围以外的光截止。这样摄像头既可以接收人脸部反射的850nm和940nm的光，又可以将太阳光中380nm-760nm范围的可见光滤除，解决眼镜反光和驾驶员佩戴墨镜下眼镜动作的检测问题。
光敏传感器5主要用于检测系统工作环境的光照情况，光敏电阻阻值变化可随环境光照度的变化而变化，当监测到的照度值小于设定的阈值时，表明时间为晚上或车辆处于昏暗地带，光敏传感模块输出低电平信号；当监测到的照度大于设定的阈值时，表明时间为白天，光敏传感模块输出高电平信号。
控制电路4主要用于控制两种红外灯的开闭切换，包括开关元件（开关管或可控硅）和MCU控制器。当MCU检测到光敏传感模块输出低电平信号时，控制940nm红外灯供电电路接通；当检测到光敏传感模块输出高电平信号时，控制850nm红外灯供电电路接通。
工作方法：
（1）疲劳驾驶预警系统上电后，该智能照明系统开始工作。
（2）光敏传感器模块持续探测外界光照条件，当照度值小于设定阈值（黑夜或涵洞等低照度环境）时，该模块向控制电路输出低电平信号，控制电路接收到该信号后，控制940nm红外灯供电电路导通。940nm红外灯供电电路导通后，940nm红外灯开始工作，既可实现补光的功能，又可避免“红爆”现象。人脸部反射的940nm光透过滤光片被摄像头接收，系统可清晰捕捉人脸及眼部图像。
（3）当照度值高于设定阈值时（白天），光敏传感器模块向控制电路输出高电平信号，控制电路接收到该信号后，控制850nm红外灯供电电路导通。850nm红外灯供电电路导通后，850nm红外灯开始工作，太阳光中的可见光成分（范围在380nm-760nm之间）就被隔离在成像光路之外，面部对850nm红外灯的反射光透过滤光片进入成像系统。若驾驶员佩戴眼镜可以有效减弱由太阳光引起的眼镜反光问题。若驾驶员佩戴墨镜，墨镜镜片对近红外光来说是透明的，所拍摄的脸部图像中可以清楚的透过墨镜，看到眼睛的清晰轮廓。
通过该照明系统的智能切换，可实现在光照变化复杂的行车环境下高效准确地捕捉到驾驶员人脸及眼部图像。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (5)
1.一种用于疲劳驾驶预警系统的智能照明系统，其特征在于，在疲劳驾驶预警系统的摄像头的两侧分别设置850nm红外灯和940nm红外灯，所述摄像头安装有红外滤光片，所述850nm红外灯和940nm红外灯连接控制电路，所述控制电路连接光敏传感器。
2.根据权利要求1所述的用于疲劳驾驶预警系统的智能照明系统，其特征在于，当光敏传感器探测到的照度值小于设定阈值时，控制电路控制940nm红外灯工作，当光敏传感器探测到的照度值大于设定阈值时，控制电路控制850nm红外灯工作。
3.根据权利要求1所述的用于疲劳驾驶预警系统的智能照明系统，其特征在于，所述850nm红外灯和940nm红外灯为红外阵列灯，其功率为1-3W。
4.根据权利要求1所述的用于疲劳驾驶预警系统的智能照明系统，其特征在于，所述滤光片为800nm-1100nm的带通滤光片，其安装在摄像头的前方。
5.根据权利要求1所述的用于疲劳驾驶预警系统的智能照明系统，其特征在于，所述控制电路包括开关元件和MCU控制器，所述MCU控制器检测到光敏传感器输出低电平信号时，控制开关元件接通940nm红外灯供电电路，检测到光敏传感器输出高电平信号时，控制开关元件接通850nm红外灯供电电路。
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Effective date of registration: 20240705 Granted publication date: 20180119 |
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