车载疲劳预警装置及方法

摘要

本发明公开了一种车载疲劳预警装置及方法。所述车载疲劳预警装置包括：图像采集单元、图像处理及定位单元、疲劳检测单元；用于控制各功能单元协调工作的控制单元及报警单元。所述车载疲劳预警方法包括以下步骤：第一步，采集瞳孔图像数据；第二步，对采集的瞳孔图像数据进行定位处理；第三步，计算瞳孔面积，并根据单位时间内眼睛闭合时间所占的百分比判断驾驶员是否疲劳；第四步，根据判断结果发出报警信号。本发明采用FPGA芯片，通过数字电路系统形式来实现眼睛定位算法。与现有技术相比，实时响应较高，能够快速对疲劳状态做出及时的预警，同时具有体积小，功耗低，安装方便等优点，非常适合用于车载电子系统。

主权项

一种车载疲劳预警装置，所述车载疲劳预警装置包括：用于采集瞳孔图像数据的图像采集单元；用于控制各功能单元协调工作的控制单元，其特征在于：还包括用于对采集的瞳孔图像数据进行定位处理的图像处理及定位单元；用于计算瞳孔面积，并根据单位时间内眼睛闭合时间所占的百分比判断驾驶员是否疲劳的疲劳检测单元；和用于根据判断结果发出报警信号的报警单元；所述图像采集单元进一步包括：用于采集瞳孔图像数据的摄像传感单元；用于滤波的滤波单元，安装于摄像传感单元上；用于交替闪烁，使摄像传感单元获取亮瞳孔图像数据和暗瞳孔图像数据的两组LED光源，一组LED光源设置于摄像传感单元物镜的轴上，另一组LED光源设置于摄像传感单元物镜的轴外，所述两组LED光源处于同一平面内；控制单元采用FPGA单片机；所述图像处理及定位单元进一步包括：用于提取瞳孔图像数据的灰度分量，并对亮、暗两幅瞳孔图像数据做差分处理的差分单元；用于对差分后的瞳孔图像数据进行卡尔曼滤波的卡尔曼滤波单元；和用于对差分、滤波后的瞳孔图像数据做二值化、去噪处理，并利用灰度投影原理对瞳孔进行定位的眼睛定位单元；所述差分单元、卡尔曼滤波单元及眼睛定位单元依次连接；所述疲劳检测单元进一步包括：用于计算瞳孔面积大小的瞳孔面积计算单元；用于根据瞳孔面积判断眼睛状态：眼睛张开为“1”，眼睛闭合为“0”，并将眼睛状态组成一个时间状态序列的状态序列生成单元；和用于根据时间状态序列，计算驾驶员在一段时间内眼睛闭合所占的时间百分比，据此判断驾驶员是否疲劳的判断单元，所述疲劳检测单元进一步包括：用于判断瞳孔定位是否成功的跟踪定位判断单元；所述跟踪定位 判断单元连接于瞳孔面积计算单元与状态序列生成单元之间；所述图像采集单元、图像处理及定位单元、疲劳检测单元及报警单元依次连接；所述控制单元分别与所述图像采集单元、图像处理及定位单元、疲劳检测单元及报警单元连接。