CN109767602A - 一种全天候疲劳驾驶预警系统用摄像头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全天候疲劳驾驶预警系统用摄像头，包括固定安装在壳体内的偏光窗口片、红外LED补光灯、红外镜头、窄带滤光片和集成有光学传感器的PCB板，所述红外镜头的一端设置有偏光窗口片，红外镜头的另一端依次设置有窄带滤光片和集成有光学传感器的PCB板，而红外镜头的外围环绕有多个红外LED补光灯，红外LED补光灯电性连接集成有光学传感器的PCB板上的供电接口。本发明集成度高，结构紧凑，可以安装在前挡风玻璃、A柱位置和中控台中央等位置；由于采用了15‑20%透光率的窄带滤光片，与采用普通的90%透光率的窄带滤光片相比，周围环境光对系统产生的影响显著降低，系统对疲劳驾驶的检出率成倍提升。
Description
技术领域
本发明涉及疲劳驾驶预警领域，具体是一种全天候疲劳驾驶预警系统用摄像头。
背景技术
疲劳驾驶是导致交通事故的重要原因，给人民的生命和财产造成重大的损失。为了预防驾驶员疲劳驾驶，保障行车安全，市场上开始出现很多疲劳驾驶预警类的产品。大多产品是通过摄像头检测驾驶员的疲劳生理特征(如频繁闭眼和打哈欠)来判断驾驶员是否处于疲劳驾驶状态，当特征值大于阈值时则触发报警提醒驾驶员注意安全驾驶。
市场上现有的疲劳驾驶预警系统主要有以下缺点和不足：1.白天晴天在阳光强烈的时候会有过曝的现象，影响检测的效果；2.在阳光强烈的条件下，驾驶员如果戴眼镜会有反光而检测不到眼睛的开合，从而影响疲劳检测的准确度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全天候疲劳驾驶预警系统用摄像头，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种全天候疲劳驾驶预警系统用摄像头，包括固定安装在壳体内的偏光窗口片、红外LED补光灯、红外镜头、窄带滤光片和集成有光学传感器的PCB板，所述红外镜头的一端设置有偏光窗口片，红外镜头的另一端依次设置有窄带滤光片和集成有光学传感器的PCB板，而红外镜头的外围环绕有多个红外LED补光灯，红外LED补光灯电性连接集成有光学传感器的PCB板上的供电接口。
作为本发明进一步的方案：使用时将摄像头调节针对驾驶员脸部，红外LED补光灯发出红外光照射驾驶员脸部进行补光；且当驾驶员平视前方时眼镜与疲劳驾驶预警系统摄像头安装位置的夹角为40°；初次使用时需要调整偏光窗口片的偏振态与反射光的偏振态垂直。
作为本发明进一步的方案：所述红外LED补光灯为4-8颗940nm LED灯组成，整个LED模组的功率为1-3W。
作为本发明进一步的方案：所述窄带滤光片为940nm窄带滤光片。
作为本发明进一步的方案：所述壳体的两侧成形有转轴，转轴转动连接在Y形支架两端成形的转动孔内，且Y形支架的另一端转动连接在转动座上对应开设的通孔内，且转轴转动座的控制轴线与转轴的轴线垂直，以便于整个摄像头能够多角度的调节；所述壳体一侧的转轴为空心轴且带有内螺纹，且内螺纹螺纹连接旋钮A一端连接的螺杆，含有螺纹孔的转轴长度小于转动孔的厚度，当壳体与Y形支架之间的角度需要固定时，旋转旋钮A并使得旋钮A的端部将Y形支架压紧在壳体的侧面，实现定位；所述转轴转动座的侧面开设连通中心通孔的螺纹孔且螺纹连接旋钮B一端的螺杆，旋钮B的螺杆用于抵紧Y形支架的另一端表面。
作为本发明进一步的方案：所述转轴转动座的侧面成形有带孔的连接耳，通过螺钉穿过连接耳上的孔并固定连接在吸盘、A柱位置或中控台中央，吸盘用于吸附连接在挡风玻璃上。
作为本发明进一步的方案：所述集成有光学传感器的PCB板还通过其上自带的数据线接口连接控制器，控制器内集成有图像及算法处理模组主要对采集的图像进行优化增强处理和人脸疲劳特征的检测，当检测到驾驶员出现疲劳症状且达到设定的阈值时则触发报警装置发出声音提醒驾驶员注意安全驾驶。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明集成度高，结构紧凑，可以安装在前挡风玻璃、A柱位置和中控台中央等位置；
2、由于采用了15-20%透光率的窄带滤光片，与采用普通的90%透光率的窄带滤光片相比，周围环境光对系统产生的影响显著降低，系统对疲劳驾驶的检出率成倍提升；
3、本发明采用的偏光窗口片能够抑制经眼镜反射的强光进入镜头，从而消除眼镜的反光发白问题，解决了普通疲劳驾驶预警系统在驾驶员戴眼镜时检测率低或失效的问题。
附图说明
图1为全天候疲劳驾驶预警系统用摄像头的内部原件的爆炸示意图。
图2为全天候疲劳驾驶预警系统用摄像头的结构示意图。
图3为图2中A-A方向上的剖面结构示意图。
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。
请参阅图1～3，本发明实施例中，一种全天候疲劳驾驶预警系统用摄像头，包括固定安装在壳体6内的偏光窗口片1、红外LED补光灯2、红外镜头3、窄带滤光片4和集成有光学传感器的PCB板5，所述红外镜头3的一端设置有偏光窗口片1，红外镜头3的另一端依次设置有窄带滤光片4和集成有光学传感器的PCB板5，而红外镜头3的外围环绕有多个红外LED补光灯2，红外LED补光灯2电性连接集成有光学传感器的PCB板5上的供电接口；使用时将摄像头调节正对驾驶员脸部，红外LED补光灯2发出红外光照射驾驶员脸部进行补光，从驾驶员脸部反射回来的光通过偏光窗口片1，偏光窗口片1可以过滤掉眼镜表面的反射光，然后光线由红外镜头进行聚焦，置于镜头后面的窄带滤光片可以过滤掉环境中的杂散光，只保留补光的红外光通过，之后光线汇集到光学传感器上成像，经由图像及算法处理后通过喇叭报警提醒驾驶员来达到预防疲劳驾驶的目的。
所述红外LED补光灯2为4-8颗940nm LED灯组成，与850nm的红外灯相比，940nm红外灯没有红爆点而不会干扰驾驶员的注意力，整个LED模组的功率为1-3W，保证在各种不同的环境下都有很好的补光效果。
所述偏光窗口片1的主要作用是针对带眼镜的驾驶员来设计的，因为在室外晴天光照非常强烈的时候，强光会通过眼镜表面进行反射进入到镜头，从而使眼镜表面一片花白而不能检测到眼镜后面的眼睛的开合而导致闭眼检测不准或失效。该摄像头安装位置位于中控台中央，当驾驶员平视前方时眼镜与疲劳驾驶预警系统摄像头安装位置的夹角约为40°左右，即与眼镜成40°夹角的强光通过眼镜反射后刚好可以进入镜头从而引起反光，而经过眼镜反射后的光是一种部分偏振光，在35-45°夹角范围时接近全偏振光，当我们调整偏光窗口片的偏振态与反射光的偏振态垂直时，则反射光完全被阻挡而不能通过，从而使眼镜表面发白的现象消除，使镜头能够透过眼镜镜片清晰的检测到眼睛的开合状态。
所述红外镜头3采用6片非球面玻璃和超大光圈的光学设计，以及800-1000nm宽带红外波段增透镀膜及独有的消杂散光技术，具有更高的清晰度和画面通透性。
所述窄带滤光片4为940nm窄带滤光片，其主要在不影响红外灯补光效果的前提下过滤掉周围环境光对疲劳驾驶预警系统的干扰，普通的940nm窄带滤光片在940nm波段透光率为90%左右，通过适当的增加红外补光灯功率同时降低940nm窄带滤光片的透光率为15-20%，既保证了红外补光效果，同时把白天室外的环境光强度的影响降低了好几倍，由于减少了环境光的干扰，疲劳驾驶预警的检测准确度有了显著的提升。
所述壳体6的两侧成形有转轴7，转轴7转动连接在Y形支架8两端成形的转动孔内，且Y形支架8的另一端转动连接在转动座10上对应开设的通孔内，且转轴转动座10的控制轴线与转轴7的轴线垂直，以便于整个摄像头能够多角度的调节；所述壳体6一侧的转轴为空心轴且带有内螺纹，且内螺纹螺纹连接旋钮A9一端连接的螺杆，含有螺纹孔的转轴长度小于转动孔的厚度，当壳体6与Y形支架8之间的角度需要固定时，旋转旋钮A9并使得旋钮A9的端部将Y形支架8压紧在壳体6的侧面，实现定位；所述转轴转动座10的侧面成形有带孔的连接耳，通过螺钉穿过连接耳上的孔并固定连接在吸盘（便于吸附在车辆的挡风玻璃上）、A柱位置和中控台中央等位置，所述转轴转动座10的侧面开设连通中心通孔的螺纹孔且螺纹连接旋钮B11一端的螺杆，旋钮B11的螺杆用于抵紧Y形支架8的另一端表面，使得其实现定位。
所述集成有光学传感器的PCB板5还通过其上自带的数据线接口连接控制器，控制器内集成有图像及算法处理模组主要对采集的图像进行优化增强处理和人脸疲劳特征的检测，当检测到驾驶员出现疲劳症状(如闭眼和打哈欠)且达到设定的阈值时则触发报警装置发出声音提醒驾驶员注意安全驾驶。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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 (7)
1.一种全天候疲劳驾驶预警系统用摄像头，其特征在于，包括固定安装在壳体(6)内的偏光窗口片(1)、红外LED补光灯(2)、红外镜头(3)、窄带滤光片(4)和集成有光学传感器的PCB板(5)，所述红外镜头(3)的一端设置有偏光窗口片(1)，红外镜头(3)的另一端依次设置有窄带滤光片(4)和集成有光学传感器的PCB板(5)，而红外镜头(3)的外围环绕有多个红外LED补光灯(2)，红外LED补光灯(2)电性连接集成有光学传感器的PCB板(5)上的供电接口。
2.根据权利要求1所述的全天候疲劳驾驶预警系统用摄像头，其特征在于，使用时将红外镜头(3)调节正对驾驶员脸部，红外LED补光灯(2)发出红外光照射驾驶员脸部进行补光；且当驾驶员平视前方时眼镜与疲劳驾驶预警系统摄像头安装位置的夹角为(40)°；初次使用时需要调整偏光窗口片的偏振态与反射光的偏振态垂直。
3.根据权利要求1或2所述的全天候疲劳驾驶预警系统用摄像头，其特征在于，所述红外LED补光灯(2)为4-8颗940nm LED灯组成，整个LED模组的功率为1-3W。
4.根据权利要求1所述的全天候疲劳驾驶预警系统用摄像头，其特征在于，所述窄带滤光片(4)为940nm窄带滤光片。
5.根据权利要求1所述的全天候疲劳驾驶预警系统用摄像头，其特征在于，所述壳体(6)的两侧成形有转轴(7)，转轴(7)转动连接在Y形支架(8)两端成形的转动孔内，且Y形支架(8)的另一端转动连接在转动座(10)上对应开设的通孔内，且转轴转动座(10)的控制轴线与转轴(7)的轴线垂直，以便于整个摄像头能够多角度的调节；所述壳体(6)一侧的转轴为空心轴且带有内螺纹，且内螺纹螺纹连接旋钮A(9)一端连接的螺杆，含有螺纹孔的转轴长度小于转动孔的厚度，当壳体(6)与Y形支架(8)之间的角度需要固定时，旋转旋钮A(9)并使得旋钮A(9)的端部将Y形支架(8)压紧在壳体(6)的侧面，实现定位；所述转轴转动座(10)的侧面开设连通中心通孔的螺纹孔且螺纹连接旋钮B(11)一端的螺杆，旋钮B(11)的螺杆用于抵紧Y形支架(8)的另一端表面。
6.根据权利要求5所述的全天候疲劳驾驶预警系统用摄像头，其特征在于，所述转轴转动座(10)的侧面成形有带孔的连接耳，通过螺钉穿过连接耳上的孔并固定连接在吸盘、A柱位置或中控台中央，吸盘用于吸附连接在挡风玻璃上。
7.根据权利要求1所述的全天候疲劳驾驶预警系统用摄像头，其特征在于，所述集成有光学传感器的PCB板(5)还通过其上自带的数据线接口连接控制器，控制器内集成有图像及算法处理模组主要对采集的图像进行优化增强处理和人脸疲劳特征的检测，当检测到驾驶员出现疲劳症状且达到设定的阈值时则触发报警装置发出声音提醒驾驶员注意安全驾驶。
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