CN108989633A - 一种车载疲劳检测装置及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车载摄像头技术领域，尤其涉及一种车载疲劳检测装置及其检测方法，包括处理器模块以及摄像头模块，还包括由红外LED、LED驱动模块和微处理器/或延时模块组成的红外LED模块；所述红外LED、LED驱动模块与所述连接器依次电性连接；所述图像传感器和LED驱动模块分别与所述微处理器/或延时模块电性连接。本发明的发明目的在于提供一种车载疲劳检测装置及其检测方法，采用本发明提供的技术方案解决了目前车载红外疲劳检测装置存在红外LED模块发热量大，难以有效散热；摄像头模块尺寸大，安装不便，影响整车布局的技术问题。

Description

一种车载疲劳检测装置及其检测方法
技术领域
本发明涉及车载摄像头技术领域，尤其涉及一种车载疲劳检测装置及其检测方法。
背景技术
驾驶疲劳，是指驾驶人在长时间连续行车后，产生生理机能和心理机能的失调，而在客观上出现驾驶技能下降的现象。据调查，在中国地区48％的交通事故是由于疲劳驾驶导致的，欧美其他国家也有超过30％的交通事故是疲劳驾驶造成的，因此，疲劳检测系统在安全辅助驾驶领域越来越重要了。
市场上有一种疲劳监测检测装置，是基于红外线条件下对驾驶员生理图像反应进行检测达到疲劳监测的效果，由主机处理器模块和摄像头两大模块组成，通过捕捉面部特征、眼部信号、头部运动性等推断驾驶员的疲劳状态，并进行报警提示和采取相应措施的装置。
如图1所示，为了不影响驾驶员的正常行驶，大部分的疲劳检测系统用来获取图像信息的红外摄像头，需要增加LED模块来补光，然而这种LED模块通常为不可见光，而且发热量比较大；如图2所示，为了安装方便，LED1与摄像头2做成一起，并组合成一个模块，通用的特征是使用4个以上的小功率LED同时补光，在工作时，这些LED同时点亮给摄像头补光。
如图3所示为一体化红外疲劳检测装置的内部硬件示意图，包括处理器模块单元与摄像头模块单元；虚线框为红外LED模块，放置在摄像头模块里面，由LED驱动模块电路控制，同时点亮，由于LED长时间处于点亮状态，LED工作时不断在摄像头产生热量，导致摄像头内部处于一个高温环境中，摄像头容易出现工作不稳定状态，而且长期下去，加快摄像头老化速度。
虽然摄像头模块做成了一体化，减少了线束，增加了安装的便利，同时也给摄像头模块因散热效果差带了的各种隐患，因此为了解决散热问题，通常是需要加大LED的PCB板散热，但外形尺寸增大，又不利于安装，而且影响车内整体美观。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种车载疲劳检测装置及其检测方法，采用本发明提供的技术方案解决了目前车载红外疲劳检测装置存在红外LED模块发热量大，难以有效散热；摄像头模块尺寸大，安装不便，影响整车布局的技术问题。
为了达到上述发明目的，本发明一方面提供一种车载疲劳检测装置，包括处理器模块以及摄像头模块，所述摄像头模块包括镜头、图像传感器、视频编码器和连接器，所述图像传感器依次通过所述视频编码器和连接器与所述处理器模块连接，还包括由红外LED、LED驱动模块和微处理器/或延时模块组成的红外LED模块；所述红外LED、LED驱动模块与所述连接器依次电性连接，用于导通所述红外LED发亮；所述图像传感器和LED驱动模块分别与所述微处理器/或延时模块电性连接，所述微处理器/或延时模块用于接收所述图像传感器传输的曝光信号，并根据所述曝光信号控制所述LED驱动模块导通所述红外LED。
优选的，所述图像传感器输出至所述微处理器/或延时模块的曝光信号为PWM信号。
优选的，所述PWM信号内含曝光帧率信息；所述微处理器/或延时模块识别出所述图像传感器需要的曝光帧率信息，并根据所述曝光帧率信息控制所述LED驱动模块对所述红外LED的导通时间和频率。
优选的，所述红外LED和LED驱动模块的数量均为两个，且串联后并联接入所述连接器。
优选的，所述微处理器/或延时模块根据所述PWM信号分别控制每个所述LED驱动模块，令其中一个所述红外LED处于点亮状态。
优选的，所述连接器与处理器模块之间的连接线包括传输电源连接线和视频信号连接线；所述视频信号连接线的信号连接方式为LVDS、以太网、模拟信号、CVBS或无线WiFi。
基于上述车载疲劳检测装置，本发明另一方面还提供一种车载疲劳检测方法，包括以下步骤：
S100、图像传感器输出曝光信号PWM至微处理模块或延时电路模块；
S200、所述微处理模块或延时电路模块识别出所述曝光信号PWM中所述图像传感器需要的曝光帧率信息；
S300、所述微处理模块或延时电路模块根据识别出的曝光帧率信息分别控制每一个所述LED驱动模块对与之连接的红外LED的导通时间和频率。
在S300中，所述微处理模块或延时电路模块根据识别出的曝光帧率信息分别控制每一个所述LED驱动模块对与之连接的红外LED的导通时间和频率；优选的，每一个所述红外LED的点亮时间满足以下条件：T＝(1/F*10-3)ms，其中F为所述曝光帧率信息中的帧率，ms为时间单位。
优选的，在两个所述红外LED交互点亮的过程中，存在Nms时间的共同点亮时间。
本发明提供的技术方案根据识别到曝光信号中的曝光帧率信息，分别控制每一个LED驱动模块对与之连接的红外LED的导通时间和频率，进而实现两个红外LED不同时工作，从而避免了LED在空闲时的电源损耗，减少额外的功耗，从而减少发热，热量可以有效的通过传导途径分解出去，改善红外摄像头整体散热问题；减小摄像头模块尺寸，便于安装；减少LED数量，降低成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有车载疲劳检测装置结构示意图；
图2为现有车载疲劳检测摄像头结构示意图；
图3为现有红外疲劳检测装置的内部硬件示意图；
图4为本发明实施例车载疲劳检测装置的内部硬件示意图；
图5为本发明实施例车载疲劳检测装置的摄像头示意图；
图6为本发明实施例车载疲劳检测方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现有车载疲劳检测装置的红外LED模块，其数量有多个，且均设置在摄像头模块里面，在工作时多个红外LED同时点亮，不断在摄像头产生热量，导致摄像头内部处于一个高温环境中，摄像头容易出现工作不稳定状态，而且长期下去，加快摄像头老化速度；为了解决散热问题，通常是需要加大LED的PCB板散热，但外形尺寸增大，又不利于安装，而且影响车内整体美观。
为了解决上述技术问题，本实施例提供一种车载疲劳检测装置，包括处理器模块以及摄像头模块。
请参见图3，其中，摄像头模块包括镜头、图像传感器、视频编码器和连接器。图像传感器依次通过视频编码器和连接器与处理器模块连接。连接器与处理器模块之间的连接线包括传输电源连接线和视频信号连接线。视频信号可用LVDS，以太网，模拟高清，CVBS等方式传输，也可以使用无线WiFi的传输方式，减少线缆的需求。
为了解决上述技术问题，本实施例提供的检测装置还包括由红外LED、LED驱动模块和微处理器/或延时模块组成的红外LED模块。图4所示为整个疲劳检测方案的硬件架构图，虚线框为红外LED模块。
其中红外LED、LED驱动模块与连接器依次电性连接，用于导通红外LED发亮；图像传感器和LED驱动模块分别与微处理器/或延时模块电性连接，微处理器/或延时模块用于接收图像传感器传输的曝光信号，并根据曝光信号控制LED驱动模块导通红外LED。
具体的，在图像传感器需要曝光的时候，图像传感器输出曝光信号至微处理器，该曝光信号通常为PWM信号，并且PWM信号内含曝光帧率信息。图像传感器输出曝光信号的触发信号可以为按键、旋钮或触控等人工输入信号；也可以设置有计时元件，通过累计得到车辆启动时间，超过预设触发时间，则输出触发信号至图像传感器，令图像传感器输出曝光信号。
微处理器/或延时模块根据输入的PWM信号，识别出图像传感器需要的曝光帧率信息，并根据曝光帧率信息控制LED驱动模块对红外LED的导通时间和频率。
请参见图4，红外LED和LED驱动模块的数量均为两个或两个以上，且串联后并联接入连接器。在本实施例中，以两个红外LED为例做详细说明。
微处理器/或延时模块根据PWM信号分别控制每个LED驱动模块，令其中一个红外LED处于点亮状态。
请参见图6，基于上述车载疲劳检测装置，本实施例还提供一种车载疲劳检测方法，包括以下步骤：
S100、图像传感器输出曝光信号PWM至微处理模块或延时电路模块；
S200、微处理模块或延时电路模块识别出曝光信号PWM中图像传感器需要的曝光帧率信息；
S300、微处理模块或延时电路模块根据识别出的曝光帧率信息分别控制每一个LED驱动模块对与之连接的红外LED的导通时间和频率。
在S300中，微处理模块或延时电路模块根据识别出的曝光帧率信息分别控制每一个LED驱动模块对与之连接的红外LED的导通时间和频率；每一个红外LED的点亮时间满足以下条件：T＝(1/F*10-3)ms，其中F为曝光帧率信息中的帧率，ms为时间单位。
并且，在两个红外LED交互点亮的过程中，存在Nms时间的共同点亮时间。
基于上述检测方法，微处理器或延时电路模块根据识别出的曝光帧率信息分对每一个LED驱动模块进行控制时，还包括对帧率进行判断的过程，在本实施例中，列举三种不同的帧率做详细说明，具体如下：
微处理器或延时电路模块识别出图像传感器的曝光帧率信息后，判断帧率是否为30fps、60fps或其他数值帧率。
若帧率为30fps，微处理器或延时电路模块控制LED驱动模块1，点亮红外LED1；30ms后，微处理器控制LED驱动模块2，点亮红外LED2；3ms后，微处理器控制LED驱动模块1，熄灭红外LED1；30ms后，微处理器控制LED驱动模块3，熄灭红外LED2。重复循环上述判断步骤。
若帧率为60fps，微处理器或延时电路模块控制LED驱动模块1，点亮红外LED1；15ms后，微处理器控制LED驱动模块2，点亮红外LED2；2ms后，微处理器控制LED驱动模块1，熄灭红外LED1；15ms后，微处理器控制LED驱动模块3，熄灭红外LED2。重复循环上述判断步骤。
若帧率为30fps和60fps以外的帧率，微处理器或延时电路模块控制LED驱动模块1，点亮红外LED1；[(1/F*10-3)-N]ms后，微处理器控制LED驱动模块2，点亮红外LED2；Nms后，微处理器控制LED驱动模块1，熄灭红外LED1；[(1/F*10-3)-N]ms后，微处理器控制LED驱动模块3，熄灭红外LED2。重复循环上述判断步骤。
采用上述控制方法，实现红外LED1和红外LED2交替点亮，具体时间可根据实际情况调整打开与关闭的时间。
通过本实施例提供的技术方案根据识别到曝光信号中的曝光帧率信息，分别控制每一个LED驱动模块对与之连接的红外LED的导通时间和频率，进而实现两个红外LED不同时工作，从而避免了LED在空闲时的电源损耗，减少额外的功耗，从而减少发热，热量可以有效的通过传导途径分解出去，改善红外摄像头整体散热问题；减小摄像头模块尺寸，便于安装；减少LED数量，降低成本。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种车载疲劳检测装置，包括处理器模块以及摄像头模块，所述摄像头模块包括镜头、图像传感器、视频编码器和连接器，所述图像传感器依次通过所述视频编码器和连接器与所述处理器模块连接，其特征在于：还包括由红外LED、LED驱动模块和微处理器/或延时模块组成的红外LED模块；所述红外LED、LED驱动模块与所述连接器依次电性连接，用于导通所述红外LED发亮；所述图像传感器和LED驱动模块分别与所述微处理器/或延时模块电性连接，所述微处理器/或延时模块用于接收所述图像传感器传输的曝光信号，并根据所述曝光信号控制所述LED驱动模块导通所述红外LED。
2.根据权利要求1所述的车载疲劳检测装置，其特征在于：所述图像传感器输出至所述微处理器/或延时模块的曝光信号为PWM信号。
3.根据权利要求2所述的车载疲劳检测装置，其特征在于：所述PWM信号内含曝光帧率信息；所述微处理器/或延时模块识别出所述图像传感器需要的曝光帧率信息，并根据所述曝光帧率信息控制所述LED驱动模块对所述红外LED的导通时间和频率。
4.根据权利要求3所述的车载疲劳检测装置，其特征在于：所述红外LED和LED驱动模块的数量均为两个，且串联后并联接入所述连接器。
5.根据权利要求4所述的车载疲劳检测装置，其特征在于：所述微处理器/或延时模块根据所述PWM信号分别控制每个所述LED驱动模块，令其中一个所述红外LED处于点亮状态。
6.根据权利要求1所述的车载疲劳检测装置，其特征在于：所述连接器与处理器模块之间的连接线包括传输电源连接线和视频信号连接线；所述视频信号连接线的信号连接方式为LVDS、以太网、模拟信号、CVBS或无线WiFi。
7.一种基于权利要求6所述的车载疲劳检测装置的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S100、图像传感器输出曝光信号PWM至微处理模块或延时电路模块；
S200、所述微处理模块或延时电路模块识别出所述曝光信号PWM中所述图像传感器需要的曝光帧率信息；
S300、所述微处理模块或延时电路模块根据识别出的曝光帧率信息分别控制每一个所述LED驱动模块对与之连接的红外LED的导通时间和频率。
8.根据权利要求7所述的检测方法，在S300中，所述微处理模块或延时电路模块根据识别出的曝光帧率信息分别控制每一个所述LED驱动模块对与之连接的红外LED的导通时间和频率；其特征在于：每一个所述红外LED的点亮时间满足以下条件：T＝(1/F*10-3)ms，其中F为所述曝光帧率信息中的帧率，ms为时间单位。
9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于：在两个所述红外LED交互点亮的过程中，存在Nms时间的共同点亮时间。
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