本发明涉及检测领域，具体涉及一种检测驾驶者状态的车载智能检测设备及车载智能检测及控制方法。
背景技术：
汽车成为大众的主要出行方式，随着ai智能技术的快速发展，汽车也从最初简单的代步工具向智能化方向发展，汽车所装载的智能化控制设备也多种多样，其目的是提升汽车的安全性能和驾驶舒适感，驾驶者的驾驶状态(疲劳驾驶、酒后驾驶以及突发疾病或身体不适)是影响行驶安全的重要因素，当事故发生时，汽车内部安全设备可以较大程度的保障驾驶者和同乘者的生命安全，但是汽车内部装有对驾驶者驾驶状态检测的智能设备，可以有效避免交通事故的发生，保障驾驶者的生命安全。目前，部分汽车内部虽然安装有检测设备，但是，这些检测设备通常都是用于检测汽车本身性能或汽车所处的位置的，市场上尚未见汽车内部安装有对驾驶者的检测设备，更加未见对人体生物组织的生理状态进行准确的检测的检测设备。
技术实现要素：
为了解决上述缺陷，一方面，本发明提供一种检测驾驶者状态的车载智能检测设备，该检测驾驶者状态的车载智能检测设备不仅可以实时检测驾驶者的面部表情状态，而且可以根据面部状态检测人体的生理状态、代泄情况等，更准确判断驾驶者的驾驶状态，智能控制开启或关闭自动驾驶功能，提升汽车的安全性能。
一种检测驾驶者状态的车载智能检测设备，该检测驾驶者状态的车载检测设备包括支撑本体，该支撑本体上分别安装有显示屏、3d结构光检测系统、光声感测系统和控制模块，3d结构光检测系统包括光线投射器、二维彩色相机、红外相机和图像处理模块，二维彩色相机和红外相机与图像处理模块连接；光声感测系统包括激光发射器、超声波探测器和光声信号处理芯片，超声波探测器与光声信号处理芯片相连；控制模块分别与3d结构光检测系统和光声感测系统连接。
可选地，所述图像处理模块为图像处理芯片。
可选地，所述控制模块为ai芯片。
可选地，所述光线投射器为nir光线投射器，该nir光线投射器为近红外半导体激光器或led，该近红外半导体激光器发射单一波长平行光束，波长为940nm；led发射红外光波长范围在850nm～1000nm。
可选地，所述近红外半导体激光器的出射端设置有光束扩束整形器件、光束准直器件和光学衍射光栅(doe)，led的出射端设置有光束扩束整形器件、光束准直器件和光学衍射光栅(doe)。
可选地，所述红外成像相机设有窄带滤波结构，该窄带滤波结构为中心波长940nm，带宽为50nm的窄带滤光，窄带透过率≥85％；或所述二维彩色相机的视场角fov为70°≤fov≤110°。
可选地，所述激光发射器为短脉冲激光，脉宽范围为1～500ns,激光光斑直径0.5～5mm，激光脉冲频率1～20hz。
可选地，所述光声感测系统还包括激光扩束整形元件，该激光扩束整形元件设置在激光投射器的出射口。
一方面，本发明还提供一种车载智能检测及控制方法，该检测及控制方法通过实时获取驾驶者的面部结构特征以及实时获取驾驶者的生理特征，判断驾驶者是否处于不适驾驶的状态，决定开启或关闭汽车自动驾驶功能。
一种车载智能检测及控制方法，包括以下步骤：
s01:开始检测；
s02:获取驾驶者面部结构特征；
s03:根据s02获取的驾驶者面部结构特征，预判定驾驶者是否处于正常驾驶状态；若面部特征正常，执行s06；若面部特征异常，执行s04；
s04:获取驾驶者的生理特征；
s05:根据s04获取的生理特征，准确判断驾驶者是否处于不适驾驶的状态；
s06：根据s03和s05的判定结果，决定是否开启自动驾驶功能。
可选地，所述s02中，获取驾驶者面部结构特征包括以下步骤：
s021:获取面部的3d结构特征；
s022:获取面部的平面二维图像信息；
s023:将s021获取的面部的3d结构特征与s022获取的面部的平面二维彩色图像信息组合重建，构建面部彩色三维结构图像。
可选地，所述获取驾驶者的生理特征是通过短脉冲激光诱发的光声信号构建光声图像而获取的。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
本发明通过3d结构光检测系统和光声感测系统结合作为车载的实时监测系统，一方面，避免单一3d结构光检测系统检测人体面部状态的不精确，不能准确判别驾驶者是否处于疲劳、酒后驾驶或突发疾病等状况，造成系统的高误判率；另一方面，单一光声感测系统中用到短脉冲激光诱发人体生物组织产生超声波，如果短脉冲激光长时间处于工作激发状态，会大大减小系统的使用寿命。两者相结合的检测系统，可以更精确的完成监测功能，也可以大大增加系统的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明检测驾驶者状态的车载检测设备整体结构示意图；
图2为本发明检测设备两个系统检测原理示意图；
图3为本发明光声探测生物组织生理特征示意图；
图4为本发明使用状态示意图；
图5为本发明流程图；
图1-4中，支撑本体100，显示屏101，光线投射器102，二维彩色相机103，红外成像相机104，图像处理模块105，激光发射器106，超声波探测器107，光声信号处理芯片108，生物组织109，3d结构光检测系统110，光声感测系统120，控制模块130，汽车150。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
请参考图1-4，图1为发明检测驾驶者状态的车载检测设备整体结构示意图，图2为本发明检测设备两个系统检测原理示意图，图3为本发明光声探测生物组织生理特征示意图，图4为本发明使用状态示意图。
一种检测驾驶者状态的车载检测设备，包括支撑本体100，该支撑本体100上分别安装有显示屏101、3d结构光检测系统110、光声感测系统120和控制模块130，3d结构光检测系统110包括光线投射器102、二维彩色相机103、红外成像相机104和图像处理模块105，二维彩色相机103和红外成像相机104与图像处理模块105连接，光线投射器102的出射端设置有衍射光栅。光声感测系统120包括激光发射器106、超声波探测器107和光声信号处理芯片108，超声波探测器107与光声信号处理芯片108相连。控制模块130分别与3d结构光检测系统110和光声感测系统120连接。
3d结构光检测系统110用于实时获取人体面部状态三维结构，其中，光线投射器102发射近红外光线并投射到被检测生物组织，红外成像相机104用于接收光线投射器102在被检测生物组织反射的带有面部3d结构的深度信息的特定波长光线，并反应面部的3d结构，二维彩色相机103用于接收被检测生物组织反射的带有面部彩色信息的光线，并反应面部的二维彩色图像信息，图像处理模块105对从二维彩色相机103和红外成像相机104获取的信息进行组合重建，构建面部彩色三维结构图像，并对驾驶者驾驶状态进行预判断。
光声感测系统120通过短脉冲激光诱发的光声信号构建光声图像，获取人体的生理状态、代泄情况等，更准确判断驾驶者是否处于疲劳驾驶、酒后驾驶或突发疾病等不适驾驶的状态。
控制模块130控制汽车自动驾驶功能的开启与关闭，提升汽车安全性能，保障驾驶者生命安全。
可选地，光线投射器102为nir光线投射器。
可选地，nir光线投射器为近红外半导体激光器，该近红外半导体激光器发射单一波长平行光束，波长为940nm。
可选地，nir光线投射器为led，led可发射红外光波长范围在850nm～1000nm。
可选地，所述近红外半导体激光器或led的出射端均各自设置有光束扩束整形器件、光束准直器件和光学衍射光栅(doe)，使光线投射均匀且投射面积足够大，光学衍射光栅使红外光束具有特征结构信息，实现深度信息测量。
可选地，衍射光栅可以为平行多线结构，也可以为网格多线结构，也可以为其他可形成阵列投影光的周期性结构。
可选地，红外成像相机104用于接收nir光线投射器在生物组织反射的特定波长光线，所接收的特定波长光线携带有面部3d结构的深度信息，反应面部的3d结构。
可选地，红外成像相机104设有窄带滤波结构，该窄带滤波结构为中心波长940nm，带宽为50nm的窄带滤光，窄带透过率≥85％。
可选地，二维彩色相机103的视场角fov为70°≤fov≤110°。
可选地，图像处理模块105为图像处理芯片。
可选地，光声感测系统的激光发射器106为短脉冲激光，脉宽范围为1～500ns,激光光斑直径0.5～5mm，激光脉冲频率1～20hz。
可选地，短脉冲激光的波长为532nm左右。
可选地，光声感测系统120还包括激光扩束整形元件，该激光扩束整形元件设置在激光投射器106的出射口，用于增加光束投射面积，并使光束能量均匀化。
需要理解的是，激光发射器106发射的短脉冲激光的选择是根据人体生物组织中对不同波长激光的吸收性能不同，选择生物组织能量级与光子能量级相匹配的对应波长激光，只有相匹配时才可产生光声信号，否则会影响光声信号图像重建的对比度和清晰度，选择合适波长激光可以满足成像深度需求和提升图像的信噪比，对生物组织内部血管成像时，主要是对血红蛋白探测，血红蛋白对532nm激光有较好的吸收性能。
可选地，超声波探测器107为多元线性阵列超声探测器，该多元线性阵列超声探测器对生物组织在激光诱导下产生的超声波接收成像，反应生物组织的生理特征和代泄情况等。
可选地，激光发射器106和超声波探测器107为后向接收模式，即两者位于同一侧。
可选地，控制模块130为ai芯片。
可选地，控制模块130与3d结构光检测系统110的连接为spi或mipi连接，光声感测系统120与控制模块130与的连接为spi或mipi连接。
检测驾驶者状态的车载检测设备使用时，光线投射器102发射近红外光线并经过光线扩束准直和衍射光栅调制为具有特征结构信息的光线，投射到被检测生物组织109，红外成像相机104用于接收光线投射器102在被检测生物组织反射的带有面部3d结构的深度信息的特定波长光线，并反应面部的3d结构，二维彩色相机103用于接收带有面部彩色信息的光线，反应面部二维图像信息，图像处理模块105对从二维彩色相机103和红外成像相机104获取的信息进行组合重建，构建面部彩色三维结构图像，并对驾驶者驾驶状态进行预判断。光声感测系统120的激光发射器106发射激光到被检测生物组织109，超声波探测器107对生物组织在激光诱导下产生的超声波信号接收并成像，反应被检测生物组织109的生理特征和代泄情况等，光声信号处理芯片108对从超声波探测器107来的信息进行处理，准确判断驾驶者是否处于疲劳驾驶、酒后驾驶或突发疾病等不适驾驶的状态，控制模块130控制汽车150自动驾驶功能的开启与关闭，提升汽车150安全预防性能。
基于上述的检测驾驶者状态的车载检测设备，本发明提供一种车载智能检测及控制方法，该检测及控制方法通过实时获取驾驶者的面部结构特征以及实时获取驾驶者的生理特征，判断驾驶者是否处于不适驾驶的状态，决定开启或关闭汽车自动驾驶功能。
一种车载智能检测及控制方法，包括以下步骤：
s01:开始检测；
s02:获取驾驶者面部结构特征；
s03:根据s02获取的驾驶者面部结构特征，预判定驾驶者是否处于正常驾驶状态；若面部特征正常，执行s06；若面部特征异常，执行s04；
s04:获取驾驶者的生理特征；
s05:根据s04获取的生理特征，准确判断驾驶者是否处于疲劳驾驶、酒后驾驶或突发疾病等不适驾驶的状态；
s06：根据s03和s05的判定结果，决定是否开启自动驾驶功能。
s03判定为面部特征正常的及s05判定驾驶者并无不适驾驶的状态的，处于正常驾驶状态，自动驾驶功能关闭。s05判定驾驶者存在不适驾驶的状态的，处于非正常驾驶状态，自动驾驶功能开启。
可选地，s02中，获取驾驶者面部结构特征包括以下步骤：
s021:获取面部的3d结构特征；
s022:获取面部的平面二维图像信息；
s023:将s021获取的面部的3d结构特征与s022获取的面部的平面二维图像信息组合重建，构建面部彩色三维结构图像。
可选地，s04中，获取驾驶者的生理特征是通过短脉冲激光诱发的光声信号构建光声图像而获取人体的生理状态、代泄情况等。
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”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
1.一种检测驾驶者状态的车载智能检测设备，其特征在于，该检测驾驶者状态的车载智能检测设备包括支撑本体，该支撑本体上分别安装有显示屏、3d结构光检测系统、光声感测系统和控制模块，3d结构光检测系统包括光线投射器、二维彩色相机、红外成像相机和图像处理模块，二维彩色相机和红外成像相机与图像处理模块连接；光声感测系统包括激光发射器、超声波探测器和光声信号处理芯片，超声波探测器与光声信号处理芯片相连；控制模块分别与3d结构光检测系统和光声感测系统连接。
2.根据权利要求1所述的检测驾驶者状态的车载智能检测设备，其特征在于，所述图像处理模块为图像处理芯片；或所述控制模块为ai芯片。
3.根据权利要求1所述的检测驾驶者状态的车载智能检测设备，其特征在于，所述光线投射器为nir光线投射器，该nir光线投射器为近红外半导体激光器或led，该近红外半导体激光器发射单一波长平行光束，波长为940nm；该led发射红外光波长范围在850nm～1000nm。
4.根据权利要求3所述的检测驾驶者状态的车载智能检测设备，其特征在于，所述近红外半导体激光器的出射端设置有光束扩束整形器件、光束准直器件和光学衍射光栅，led的出射端设置有光束扩束整形器件、光束准直器件和光学衍射光栅。
5.根据权利要求1所述的检测驾驶者状态的车载智能检测设备，其特征在于，所述红外成像相机设有窄带滤波结构，该窄带滤波结构为中心波长940nm，带宽为50nm的窄带滤光，窄带透过率≥85％；或所述二维彩色相机的视场角fov为70°≤fov≤110°。
6.根据权利要求1所述的检测驾驶者状态的车载智能检测设备，其特征在于，所述激光发射器为短脉冲激光，脉宽范围为1～500ns,激光光斑直径0.5～5mm，激光脉冲频率1～20hz；可选地，所述光声感测系统还包括激光扩束整形元件，该激光扩束整形元件设置在激光投射器的出射口。
7.一种车载智能检测及控制方法，该检测及控制方法通过实时获取驾驶者的面部结构特征以及实时获取驾驶者的生理特征，判断驾驶者是否处于不适驾驶的状态，决定开启或关闭汽车自动驾驶功能。
8.一种车载智能检测及控制方法，包括以下步骤：
s01:开始检测；
s02:获取驾驶者面部结构特征；
s03:根据s02获取的驾驶者面部结构特征，预判定驾驶者是否处于正常驾驶状态；若面部特征正常，执行s06；若面部特征异常，执行s04；
s04:获取驾驶者的生理特征；
s05:根据s04获取的生理特征，准确判断驾驶者是否处于不适驾驶的状态；
s06：根据s03和s05的判定结果，决定是否开启自动驾驶功能。
9.根据权利要求8所述的车载智能检测及控制方法，其特征在于，所述s02中，获取驾驶者面部结构特征包括以下步骤：
s021:获取面部的3d结构特征；
s022:获取面部的平面二维图像信息；
s023:将s021获取的面部的3d结构特征与s022获取的面部的平面二维图像信息组合重建，构建面部彩色三维结构图像。
10.根据权利要求8-9任一所述的车载智能检测及控制方法，其特征在于，所述获取驾驶者的生理特征是通过短脉冲激光诱发的光声信号构建光声图像而获取的。
技术总结