CN109167927B - 一种驾驶员监测系统照明光源的控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子电器领域，提出了一种驾驶员监测系统照明光源的控制装置及方法。所述控制装置包括图像采集单元、温度测量单元、LED光源和控制模块，所述控制模块包括图像亮度检测单元、LED温度判断单元和LED亮度调整单元。所述温度测量单元用于测量LED光源的温度，所述控制模块能够根据温度信息和图像信息判断当前LED光源的温度是否对图像的成像质量有所影响，调整LED光源的亮度，使得LED光源能够工作在稳定的范围内。本发明通过对温度进行控制，提高了驾驶员监测系统的可靠性。

Description

一种驾驶员监测系统照明光源的控制装置及方法

技术领域

本发明涉及电子电器领域，尤其涉及一种驾驶员监测系统照明光源的控制装置及方法。

背景技术

在车辆成为人们代步出行的重要工具时，交通事故也成为了威胁人们生命财产安全的一大因素。据不完全统计，很多交通事故都是由于司机的疲劳驾驶导致的，为了防范疲劳驾驶带来的影响，驾驶员监测系统应运而生。驾驶员监测系统能够监测驾驶员的状态，在发现驾驶员疲劳驾驶的时候提醒驾驶员。

随着自动驾驶技术的发展，越来越多的车型安装了或规划了车内驾驶员监测系统。目前的车内驾驶员监测系统的照明模块普遍采用的是安装多颗红外波段的LED(中心波长800-1000nm)，所述LED能够在行车的时候为图像采集提供照明。为了保证图像采集和LED闪烁频率同步，这些LED光源一般是由图像传感器通过其管脚直接驱动的，从而控制LED光源在每帧图像中的曝光。

由于红外光源自身的特性，大部分的辐射能量都会以热量的形式传递到周边环境中，只有少部分会成为照明光线。这样会导致两个结果。第一，辐射的热量对周边的结构件和电子件热辐射影响很大。第二，当LED过热的时候，LED亮度输出降低，会导致图像传感器接受到的光子减少。当图像传感器接收光子的减少时，为了保证图像质量以及合适的曝光周期，又会反过来系统会要求电源继续加大LED的功率或电流，此时LED的温度就会进一步升高。在这种工作模式下，LED的温度会越升越高，极端情况下，LED会损坏，导致整个车内驾驶员监测系统失去光源照明，会导致车内驾驶员监测系统失效。

发明内容

本发明要解决的技术问题是LED过热会影响到驾驶员监测系统的正常功能的问题。为了解决所述问题，本发明提出了一种驾驶员监测系统照明光源的控制装置及方法，本发明具体是以如下技术方案实现的：

本发明的第一个方面提出了一种驾驶员监测系统照明光源的控制装置，所述装置包括：图像采集单元、温度测量单元、LED光源和控制模块；

所述图像采集单元用于进行图像采集并反馈图像亮度质量；

所述温度测量单元用于对LED光源的温度进行测量并反馈温度信息；

所述LED光源用于对驾驶员脸部进行照明；

所述控制模块包括图像亮度检测单元、LED温度判断单元和LED亮度调整单元，所述图像亮度检测单元用于检测图像亮度质量，所述LED温度判断单元用于在图像亮度质量低时，判断LED光源的温度是否超过预设范围，所述LED亮度调整单元用于根据温度判断单元的判断结果，调整LED光源的亮度。

进一步地，所述控制模块通过图像亮度检测单元检测图像亮度质量，判断图像亮度质量是否符合需求。所述控制模块获得图像采集单元采集的图像，从而通过图像亮度检测单元检测图像亮度质量。

当图像亮度过亮时，所述LED亮度调整单元减弱LED光源的亮度，或者对图像的曝光进行调整，避免图像曝光过度。

当图像亮度质量能够满足要求时，LED亮度调整单元不需要对LED光源的亮度进行调整。

进一步地，当图像亮度质量没有达到需求时，所述控制模块获得温度信息接收单元接收的温度信息，判断测量所得的温度是否在预设范围内。即判断是否是因为温度影响到了图像的亮度质量。

进一步地，当测量所得的温度在预设范围内时，所述LED亮度调整单元增强LED光源的亮度。

进一步地，当测量所得的温度在预设范围外时，所述LED亮度调整单元减弱LED光源的亮度。

进一步地，当LED亮度调整单元减弱LED光源亮度时时，因为LED光源亮度减弱，图像采集单元调整图像的曝光时间，使得图像依然能够保持合适的曝光。

进一步地，当曝光时间超过预设值时，说明已经影响到图像亮度质量，此时已经没有办法提高图像亮度质量了，因此控制模块退出驾驶员监测功能并提醒驾驶员注意。

当判断LED光源的温度超过了限制温度范围时，为了保证LED光源运行在安全温度范围内，控制模块对LED光源的亮度进行调整，使得LED光源的亮度减弱，从而降低LED光源的温度。因为LED光源的亮度减弱，因此曝光时间需要适当地延长，因此在LED光源亮度减弱的同时，控制模块向图像传感器发送曝光控制信号，图像传感器调整图像的曝光时间。如果曝光时间也超出了设定的限值。那么整个驾驶员监测系统功能退出并发出警告。

本发明的第二个方面提出了一种驾驶员监测系统照明光源的控制方法，所述方法包括：

获得图像亮度质量，并获得LED光源的温度信息；

判断图像亮度质量是否符合需求；

当图像亮度质量不符合需求时，判断温度是否在限制范围内；

当温度在限制范围内时，调整LED光源的亮度，使得LED光源亮度增强；

反馈调整后的图像亮度质量，判断调整后的图像亮度质量是否满足需求，当图像亮度质量满足需求时，保持现有的LED光源亮度。

进一步地，当调整后的图像质量不满足需求时，循环进行温度是否在限制范围内的判断和LED光源亮度的调整。

进一步地，当温度超过限制范围时，调整LED光源的亮度，使得LED光源亮度减弱，调整图像的曝光时间；

当曝光时间超过设定值时，所述驾驶员监测系统退出并发出警报。

具体地，控制模块中的图像亮度检测单元会实时反馈当前状态的下的图像质量，其中包含图像亮度质量。当前图像亮度质量满足要求时，LED光源的亮度不做任何改变。当图像亮度过亮时，LED亮度调整单元减弱LED光源亮度，或者由图像采集单元调整曝光时间，避免图像过度曝光，此时不存在LED过热失效的问题。

当图像亮度质量不能满足要求时，控制模块首先会检查集成在照明红外LED附近的温度测量单元反馈的LED温度信息，所述温度测量单元可以是热敏电阻或者是其他的具有测温功能的元器件。

如果当前LED温度在限制温度范围内，控制模块对LED光源的亮度进行调整，将LED光源的亮度增强。然后图像采集单元会再次反馈调整后状态的下图像亮度质量。如果满足要求，保持现有LED光源亮度。

如果测温电阻反馈的LED温度信息超过限定温度。控制模块对LED光源的亮度进行调整，将LED光源的亮度减弱，LED光源的温度降低，保证LED运行在安全温度范围。同时控制模块要求图像传感器调整图像的曝光时间。如果曝光时间也超出了设定的限值。那么整个驾驶员监测系统功能退出并发出警告。

采用上述技术方案，本发明所述的一种驾驶员监测系统照明光源的控制装置及方法，具有如下有益效果：

1)本发明所述的一种驾驶员监测系统照明光源的控制装置及方法，在LED光源附近设置了一个温度采集单元，所述温度采集单元能够采集LED的温度信息并反馈，使得控制模块能够较好地掌控LED的温度变化情况，在温度过高时及时反应，从而避免了LED温度过高导致图像亮度质量下降，控制模块增大LED光源亮度使得LED温度进一步升高的恶性循环；

2)本发明所述的一种驾驶员监测系统照明光源的控制装置及方法，在LED光源附近设置了一个温度采集单元，所述温度采集单元能够采集LED的温度信息并反馈，控制模块获得图像亮度质量下降的信息后，能够根据反馈的温度信息，对LED光源亮度做出适当的调整，从而避免了LED温度过高影响到图像的成像质量，进一步影响到驾驶员监测功能的正常运行，提高了驾驶员监测系统的可靠性；

3)本发明所述的一种驾驶员监测系统照明光源的控制装置及方法，所述控制装置的组成只是在整个驾驶员监测系统增加了测温电阻或者其他测温元器件，对系统架构的改变小。

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，下面将对实施例或现有技术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些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种驾驶员监测系统照明光源的控制装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种温度在限制范围内的驾驶员监测系统照明光源的控制方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种温度超过限制范围的驾驶员监测系统照明光源的控制方法的流程图。

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做出创造性劳动的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。

实施例1：

本发明实施例中提供了一种驾驶员监测系统照明光源的控制装置，如图1所示，所述装置包括：控制模块、图像采集单元、温度测量单元和LED光源。

所述图像采集单元用于向控制模块传输图像并获得控制模块传输的曝光控制信号。所述图像采集单元可以是图像传感器。

所述温度测量单元用于检测LED光源的温度并反馈温度信息。所述温度测量单元可以是热敏电阻或者其他的具有测温功能的电子元器件。

所述控制模块用于检测LED光源运行状态，控制电源模块的功率输出及控制图像的曝光度，所述控制模块还包括图像亮度检测单元，用于检测图像亮度的质量，作为控制图像曝光度的判断依据。所述控制模块可以是主控ECU(电子控制单元)，所述图像亮度检测单元中进行功能算法的运算。功能算法会对图像采集单元采集到的图像信号的强度值来进行计算和评估。如果超过了一定的阈值，就认为LED输出功率过高，需要进行LED输出功率的调整。

所述控制模块包括图像亮度检测单元、LED温度判断单元和LED亮度调整单元，所述图像亮度检测单元用于检测图像亮度质量，所述LED温度判断单元用于在图像亮度质量低时，判断LED光源的温度是否超过预设范围，所述LED亮度调整单元用于根据温度判断单元的判断结果，调整LED光源的亮度。

所述LED光源用于给驾驶员监测系统提供光照。LED为红外线光源。可以全天候对驾驶员脸部进行照明，并消除外界环境光线的干扰。LED光源容易发热，因此增加测温单元实时监测LED光源附近的温度，可以有效避免因LED光源过热，而导致LED过热失效。当LED过热失效时，驾驶员监测系统就会失去照明光源，图像采集单元无法在失去照明条件的情况下进行图像采集，从而影响到整个驾驶员监测系统的功能。

所述驾驶员监测系统的照明光源的控制装置中的LED亮度调整单元可以为电源模块，在对LED光源的亮度进行调整的时候，实际上是在调整为LED光源提供的输出功率，当增大输出功率时，LED光源的亮度增加，当减小输出功率时，LED光源的亮度减弱。

所述电源模块用于对LED光源输出功率。输出功率的不同，LED光源的亮度也不同，所述电源模块受到控制模块的控制，可以调整输出功率的大小。所述控制模块根据图像亮度和温度信息，判断LED光源当前的状态，输出电源控制信号给电源模块，所述电源模块根据控制模块的指令调整对LED光源的功率输出

所述图像采集单元还能够控制图像曝光，通过控制进光量、曝光时间和感光度，使得图像能够采集得更为清晰。

具体地，所述图像采集和LED频闪是同步的，因此LED光源一般是由图像传感器通过其管脚直接驱动的，从而控制LED光源在每帧图像里的曝光。因此，当LED光源过热失效时，会影响到图像的曝光，导致驾驶员监测系统不能够正常执行相应的功能。

主控ECU(电子控制单元)获得图像传感器传输的图像信息后，可以通过图像亮度检测单元检测图像的亮度质量。实际上，所述图像亮度质量可以由主控ECU(电子控制单元)中运行的功能算法进行检测。

当图像亮度过亮时，主控ECU(电子控制单元)发送电源控制信号到电源模块，所述电源模块减少对LED光源的输出功率，降低LED光源的亮度，或者控制图像采集单元减少图像曝光的时间，使得图像更为清晰，避免图像过度曝光。

当图像亮度质量能够满足要求时，主控ECU(电子控制单元)控制LED光源的输出功率不做任何改变，LED光源的亮度也不做任何改变。

当图像亮度质量不能满足要求时，主控ECU(电子控制单元)检查温度检测单元获得的温度信息，判断LED光源的温度是否在限制温度范围内，即判断是否是因为温度影响到了图像的亮度质量。

当判断LED光源的温度处在限制温度范围内时，需要加大输出功率，增强LED光源的亮度，以提高图像亮度质量，主控ECU(电子控制单元)发送电源控制信号到电源模块，所述电源模块为LED光源提供更高的输出功率，增强LED光源的亮度。

当判断LED光源的温度超过了限制温度范围时，为了保证LED光源运行在安全温度范围内，主控ECU(电子控制单元)发送电源控制信号到电源模块，所述电源模块降低为LED光源提供的输出功率，使得LED光源的亮度减弱，从而降低LED光源的温度。因为LED光源的功率减弱，因此曝光时间需要适当地延长，因此在LED光源功率降低的同时，主控ECU(电子控制单元)向图像传感器发送曝光控制信号，图像传感器调整图像的曝光时间。如果曝光时间也超出了设定的限值。那么整个驾驶员监测系统功能退出并发出警告。

本实施例提出的一种驾驶员监测系统照明光源的控制装置可以通过实时检测图像质量和LED周围温度，形成闭环反馈系统，并且在控制模块中引入电源输出功率动态调节机制，可以有效地避免LED光源过热失效，保证驾驶员监测系统的正常工作，提高系统可靠性。

此外，所述控制装置的组成只是在整个驾驶员监测系统增加了测温电阻或者其他测温元器件，对系统架构的改变小。

实施例2：

本发明一个可行的实施例中提供了一种温度在限制范围内的驾驶员监测系统照明光源的控制方法，如图2所示，所述驾驶员监测系统照明光源的控制方法包括：

S1.控制模块获得图像亮度质量，并获得LED光源的温度信息；

S2.控制模块判断图像亮度质量是否符合需求；

S3.当图像亮度质量不符合需求时，控制模块判断温度是否在限制范围内；

S4.当温度在限制范围内时，电源模块加大对LED光源的输出功率；

S5.反馈调整后的图像亮度质量，控制模块判断调整后的图像亮度质量是否满足需求，当图像亮度质量满足需求时，保持现有的输出功率。

进一步地，当图像质量仍然不满足需求时，循环进行温度的判断和输出功率的调整。

LED光源容易发热，因此增加测温单元实时监测LED光源附近的温度，可以有效避免因LED光源过热，而导致LED过热失效，进而影响到整个驾驶员监测系统的功能。

具体地，控制模块中的图像亮度检测单元会实时反馈当前状态的下的图像质量，其中包含图像亮度质量。所述控制模块可以是主控ECU(电子控制单元)，所述图像亮度检测单元中进行功能算法的运算。功能算法会对图像采集单元采集到的图像信号的强度值来进行计算和评估。如果超过了一定的阈值，就认为LED输出功率过高，需要进行LED输出功率的调整。

当前图像亮度质量满足要求时，LED输出功率不做任何改变，LED光源的亮度也不做任何改变。当前图像亮度过亮时，控制模块发送电源控制信号，电源模块减小对LED光源的输出功率，即减小LED光源的亮度，此时不存在LED过热失效的问题。

当图像亮度质量不能满足要求时，控制模块首先会检查集成在照明红外LED附近的温度测量单元反馈的LED温度信息，所述温度测量单元可以是热敏电阻或者是其他的具有测温功能的元器件。如果当前LED温度在限制温度范围内，控制模块会发送电源控制信号，要求LED供电电源加大一定量输出功率给LED光源，增强LED光源的亮度。

然后图像采集单元会再次反馈调整后状态的下图像亮度质量。如果满足要求，保持现有LED输出功率。

当成像亮度质量还是不能满足要求时，重复进行温度信息的检测和输出功率的调整，直到成像质量满足要求。

本实施例提出的一种温度在限制范围内的驾驶员监测系统照明光源的控制方法，通过实时检测图像质量和LED周围温度，形成闭环反馈系统，并且在控制模块中引入电源输出功率动态调节机制，可以有效地避免LED光源过热失效，保证驾驶员监测系统的正常工作，提高系统可靠性。

此外，实施所述驾驶员监测系统照明光源的控制方法时，整个系统只增加了测温电阻或者其他测温元器件，对系统架构改变小。

实施例3：

本发明一个可行的实施例中提供了一种温度超过限制范围的驾驶员监测系统照明光源的控制方法，如图3所示，所述驾驶员监测系统照明光源的控制方法包括：

S01.控制模块获得图像亮度质量，并获得LED光源的温度信息；

S02.控制模块判断图像亮度质量是否符合需求；

S03.当图像亮度质量不符合需求时，控制模块判断温度是否在限制范围内；

S04.当温度超过限制范围时，减小对LED光源的输出功率，使得LED光源亮度减弱，同时调整图像的曝光时间；

S05.当曝光时间超过设定值时，所述驾驶员监测功能退出并发出警报。

LED光源容易发热，因此增加测温单元实时监测LED光源附近的温度，可以有效避免因LED光源过热，而导致LED过热失效，进而影响到整个驾驶员监测系统的功能。

具体地，控制模块中的图像亮度检测单元会实时反馈当前状态的下的图像质量，其中包含图像亮度质量。当前图像亮度质量满足要求时，LED输出功率不做任何改变，LED光源的亮度也不做任何改变。当前图像亮度过亮时，控制模块发送电源控制信号，电源模块减小对LED光源的输出功率，即减小LED光源的亮度，此时不存在LED过热失效的问题。

当图像亮度质量不能满足要求时，控制模块首先会检查集成在照明红外LED附近的温度测量单元反馈的LED温度信息，所述温度测量单元可以是热敏电阻或者是其他的具有测温功能的元器件。

如果测温电阻反馈的LED温度信息超过限定温度。此时控制模块控制电源减小LED光源的输出功率，使得LED光源的亮度减弱，保证LED运行在安全温度范围。同时控制模块要求图像传感器调整图像的曝光时间。如果曝光时间也超出了设定的限值。那么整个驾驶员监测系统功能退出并发出警告。

本实施例提出的一种温度在限制范围外的驾驶员监测系统照明光源的控制方法，通过实时检测图像质量和LED周围温度，形成闭环反馈系统，并且在控制模块中引入电源输出功率动态调节机制，可以有效地避免LED光源过热失效，保证驾驶员监测系统的正常工作，提高系统可靠性。

此外，实施所述驾驶员监测系统照明光源的控制方法时，整个系统只增加了测温电阻或者其他测温元器件，对系统架构改变小。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种驾驶员监测系统照明光源的控制装置，其特征在于，所述装置包括：图像采集单元、温度测量单元、LED光源和控制模块；

所述图像采集单元用于进行图像采集并反馈图像亮度质量；

所述温度测量单元用于对LED光源的温度进行测量并反馈温度信息；

所述LED光源用于对驾驶员脸部进行照明；

所述控制模块包括图像亮度检测单元、LED温度判断单元和LED亮度调整单元，所述图像亮度检测单元用于检测图像亮度质量，所述LED温度判断单元用于在图像亮度质量低时，判断LED光源的温度是否超过预设范围，所述LED亮度调整单元用于在图像亮度质量低时，根据所述LED温度判断单元判断的LED光源的温度超过预设范围，减小LED光源的亮度，所述控制模块还用于在图像亮度质量低时，根据所述LED温度判断单元判断的LED光源的温度超过预设范围，控制所述图像采集单元调整曝光时间以提高成像效果；

所述控制模块通过图像亮度检测单元检测图像亮度质量，判断图像亮度质量是否符合需求，当图像亮度质量不符合需求时，所述控制模块获得温度测量单元测量的温度信息，所述LED温度判断单元判断测量所得的温度是否在预设范围内。

2.根据权利要求1所述的一种驾驶员监测系统照明光源的控制装置，其特征在于，当测量所得的温度在预设范围内时，所述LED亮度调整单元增强LED光源的亮度。

3.据权利要求1所述的一种驾驶员监测系统照明光源的控制装置，其特征在于，当曝光时间超过预设值时，控制模块退出驾驶员监测功能并提醒驾驶员注意。

4.一种驾驶员监测系统照明光源的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获得图像亮度质量，并获得LED光源的温度信息；

判断图像亮度质量是否符合需求；

当图像亮度质量不符合需求时，判断温度是否在限制范围内；

当温度在限制范围内时，调整LED光源的亮度，使得LED光源亮度增强；

反馈调整后的图像亮度质量，判断调整后的图像亮度质量是否满足需求，当图像亮度质量满足需求时，保持LED光源亮度；

当温度不在限制范围内时，减小LED光源的亮度，并调整图像的曝光时间以提高成像效果。

5.根据权利要求4所述的一种驾驶员监测系统照明光源的控制方法，其特征在于，当调整后的图像质量不满足需求时，循环进行温度是否在限制范围内的判断和LED光源亮度的调整。

6.根据权利要求4所述的一种驾驶员监测系统照明光源的控制方法，其特征在于，当曝光时间超过设定值时，所述驾驶员监测系统退出并发出警报。

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