一种量子点LED氛围灯制作方法及安全驾驶辅助灯光系统

摘要

本发明公开了一种量子点LED氛围灯制作方法及安全驾驶辅助灯光系统，包括图像采集单元、图像处理单元和调节单元；所述图像采集单元由一块带红外增强的CMOS摄像头组成，能在昏暗环境下采集实时的人脸图像；所述图像处理单元由可进行快速图像处理的芯片构成，并用于分析图像采集单元所获得的图像，并判断人脸图像中驾驶员是否处于疲劳状态；所述调节单元由多块集成了量子点LED的氛围灯组成，用于根据图像处理单元判断结果氛围灯的灯光颜色。本发明将利用新型发光材料，准确调控发光波长，确保LED灯珠波长都在最有效的范围内，且相较于传统材料，合成过程更易，光致发光效率更高，在节能方面有更加优秀的表现。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车辅助灯光技术领域，具体是一种量子点LED氛围灯制作方法及安全驾驶辅助灯光系统。

背景技术

现有汽车氛围灯主要由多色发光LED灯条构成，安装在汽车的仪表盘、中控台、车门和座椅等处，能实现对车内灯光环境的变换，主要卖点是高色域(发光颜色丰富)和多种变化方式(呼吸、流水、闪烁、渐变等)，往往能通过中控台或者方向盘按钮调节色彩、亮度、发光方式。

目前技术的缺陷主要在于作为一个装饰品，其实用性、智慧性不强，不能根据人心理状态实现智能调节。而根据光健康相关的理论，不同波长的光能对人的精神状态造成不同的影响。因此，可以由此入手，结合传感技术及算法，设计一款能依据驾驶员精神状态而智能调控的氛围灯，使车内氛围灯更加具有实用性，为安全驾驶增加保障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种量子点LED氛围灯制作方法及安全驾驶辅助灯光系统，以解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种量子点LED氛围灯制作方法，包括以下步骤：

步骤一：将指定波长的量子点溶解于三氯甲烷中，再向量子点溶液中倒入适量紫外胶，振荡均匀后向混合溶液中加入与量子点质量1:1的介孔分子筛，超声处理十分钟；

步骤二：将处理好的溶液放入真空干燥箱内，抽真空室温干燥二至三小时，待三氯甲烷蒸发后取出，将溶液均匀涂抹在事先准备好的蓝光氮化镓芯片上；

步骤三：用365nm波长的紫外灯照射芯片上的紫外胶并使其凝固，待完全成型后指定波长的量子点LED即可完成，将多个LED焊接在灯条底座上即制成氛围灯。

作为本发明的进一步技术方案：在所述步骤一中，振荡均匀是在全程遮光的条件下进行。

作为本发明的进一步技术方案：所述量子点为红光量子点或蓝光量子点。

一种安全驾驶辅助灯光系统，包括图像采集单元、图像处理单元和调节单元；

所述图像采集单元由一块带红外增强的CMOS摄像头组成，能在昏暗环境下采集实时的人脸图像；

所述图像处理单元由可进行快速图像处理的芯片构成，并用于分析图像采集单元所获得的图像，并判断人脸图像中驾驶员是否处于疲劳状态；

所述调节单元由多块集成了量子点LED氛围灯组成，用于根据图像处理单元判断结果氛围灯的灯光颜色。

作为本发明的进一步技术方案：所述图像处理单元判断驾驶员是否处于疲劳状态的方式是：图像处理使用yolov5算法，将采集到的图像与yolov5库进行比对，从而确认图像上人脸及眼睛、嘴巴的位置；以及判断驾驶员精神状态使用perclos算法，统计眼睛闭合时间占某一特定时间的百分率。

相较于现有技术，本发明的有益效果如下：

1、本发明将利用新型发光材料(量子点)，准确调控发光波长，确保LED灯珠波长都在最有效的范围内，且相较于传统材料，合成过程更易，光致发光效率更高，在节能方面有更加优秀的表现；

2、本发明有效提升了汽车氛围灯的实用性，使其不再仅仅是一个装饰品，而能在夜间行车安全方面发挥一定作用；提升了氛围灯所用LED的效率、色纯度及发光效果，在节能与工业制造流程方面有较大提升；改良了量子点LED的制作方式，减少了量子点LED自身的缺陷，并且将灯光系统与传感器和算法结合起来，制作更为智能的灯具。

附图说明

图1为本发明的安全驾驶辅助灯光系统流程结构示意图。

图2为本发明的安全驾驶辅助灯光系统结构示意图。

图3为本发明的试验一中有氛围灯照射与无氛围灯照射的perclos对比图像示意图。

图4为本发明的试验二中有氛围灯照射与无氛围灯照射的perclos对比图像示意图。

图5为本发明的试验三中有氛围灯照射与的perclos对比图像示意图。

图6为氛围灯接线结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明；在附图或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在实际应用中，各部件的形状、厚度或高度可扩大或缩小。本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本发明的精神与范围。

实施例一：

如附图2所示，提出一种安全驾驶辅助灯光系统，包括图像采集单元、图像处理单元和调节单元；

所述图像采集单元由一块带红外增强的CMOS摄像头组成，能在昏暗环境下采集实时的人脸图像；

所述图像处理单元由可进行快速图像处理的芯片构成，并用于分析图像采集单元所获得的图像，并判断人脸图像中驾驶员是否处于疲劳状态；

所述调节单元由多块集成了量子点LED的氛围灯组成，用于根据图像处理单元判断结果氛围灯的灯光颜色。

图像采集单元由一块带红外增强的CMOS摄像头组成，能在昏暗环境下采集实时的人脸图像。

图像处理单元(人脸识别系统)由可进行快速图像处理的芯片构成(例如直接使用PC或者Xilinx公司生产的ZYNQ芯片)，用于分析采集端所获得的图像。本设备图像处理使用yolov5算法，将采集到的图像与yolov5库进行比对，从而确认图像上人脸及眼睛、嘴巴的位置。本设备判断驾驶员精神状态使用perclos算法，该算法由美国联邦公路管理局(FHWA)和美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)共同开发，方法为统计眼睛闭合时间占某一特定时间(一般是一定时间长度的片段统计)的百分率。同时，打哈欠作为人疲倦时的显著生理体征，也可以用来作为驾驶员疲劳程度量化的指标之一。

该系统采集150帧的驾驶员脸部图像，并对其中眼睛闭合超过80％的帧数占比进行统计，假设一个监测循环内总帧数为Frames(本实验中为150)，循环内闭眼帧数为EyeFrames，打哈欠次数为YawnFrames，最后综合评判指数为：perclos＝(EyeFrames/Frames)+(YawnFrames/Frames)*0.2。若perclos值大于0.38，则可判断驾驶员处在轻度疲劳状态，若perclos长时间处于1，则驾驶员处在重度疲劳状态，在这种状态下应立即结束驾车。

调节单元由多块集成了量子点LED的灯条组成，供电侧由图像处理的芯片控制，若perclos值在五分钟内的均值低于0.38，则以发光峰在600nm，620nm，640nm的红光进行照射，具体照射方式可由用户自行控制(呼吸、渐变、闪烁等)；若perclos值在十分钟内高于0.38，则应辅助460，480nm的蓝光照射；当perclos值连续多次等于1时，应直接发出警报提示休息。

实施例二：

依据上述实施例制作的氛围灯，氛围灯所用量子点LED合成方案：

第一部分：红光量子点合成方法。

1. 0.3mmol硒粉溶入0.3ml的三正辛基膦内，在手套箱内的磁力搅拌加热台上加热至硒粉完全溶解形成Se-TOP溶液。

2. 1.2mmol CdO、1.5ml油酸与20ml ODE混合，加入到100ml三颈瓶中，通氮气10分钟，加热到150℃同时通氮气维持5分钟，再在氮气环境下加热到200℃至完全溶解。

3.将温度升至310℃，待温度稳定后，快速注入之前配好的0.3ml Se/TOP溶液(0.3mmol硒粉溶入0.3mlTOP)，反应90秒。

4.逐滴注入0.9mmol 1-辛硫醇(0.1562ml 1-Octanethiol溶于4.5ml ODE)，反应40分钟，然后冷却至室温，利用离心提纯得到所需量子点材料。

第二部分：蓝光量子点合成方法。

1.取三个三颈瓶(100ml、50ml、50ml)，第一个三颈瓶加入1mmol氧化镉，10mmol醋酸锌、7ml油酸，通氮气10分钟，加热到150℃维持几分钟后停止通氮气，将控温仪调整到200℃加速溶解，待溶解彻底后，停止加热，温度降到150℃之下，注入15ml ODE，打开控温仪，开始加热，在150℃一直通氮气，到达150℃停止通氮气，保持氮气环境将温度提高到310℃等待。

2.第二个三颈瓶取8mmol硫粉、12ml ODE，通氮气，加热到150℃，维持150℃几分钟后停止通氮气，保持氮气环境。

3.第三个三颈瓶取8mmol硫粉，10ml油酸，通氮气10分钟，加热到150℃，维持150℃几分钟后停止通氮气，保持氮气环境。

4.待第一个三颈瓶稳定为310℃，取2.4ml S/ODE(第二个三颈瓶准备的药品溶液)快速注入第一个三颈瓶中，反应12分钟，然后逐滴注入5ml S/OA(第三个三颈瓶)到第一个三颈瓶中(速度保持在0.5ml/min之下，保持匀速注入)，反应1h,停止加热，冷却至室温后离心提纯，得到所需量子点。

第三部分：氛围灯所用指定波长量子点LED制作方法

1.将指定波长的量子点溶解于三氯甲烷中，再向量子点溶液中倒入适量紫外胶，全程遮光振荡均匀后向混合溶液中加入与量子点质量1:1的介孔分子筛，超声处理十分钟。

2.将处理好的溶液放入真空干燥箱内，抽真空室温干燥二至三小时，待三氯甲烷基本蒸发后取出，将溶液均匀涂抹在事先准备好的蓝光氮化镓芯片上。

3.用365nm波长的紫外灯照射芯片上的紫外胶，约五秒后即可凝固，待完全成型后指定波长的量子点LED即可完成，将多个LED焊接在灯条底座上即制成可安装在车内适当位置的氛围灯。

试验一：

利用620nm波长的量子点LED控制驾驶员的疲劳值。使用模拟驾驶软件(欧洲卡车模拟器)进行有无氛围灯的对比试验。模拟驾驶部分由PC、方向盘(罗技公司生产)、油门及刹车踏板组成。夜间(11:30)开始在模拟驾驶软件上行驶相同的路线，有氛围灯照射与无氛围灯照射的perclos对比曲线图如附图3(曲线经过平滑处理)；

其中X轴为摄像头采样次数，由于采样帧数不稳定，每个采样间隔时间并不完全一致，间隔大约为60秒，Y轴为perclos值。由曲线可知，620nm的量子点氛围灯稍许抑制了前期的疲劳，且延后了重度疲劳状态到来的时间。在170次采样时无光照曲线perclos值出现了明显骤降，这是重度疲劳导致事故造成的；

试验二：

利用470nm波长的量子点LED控制驾驶员的疲劳值。使用模拟驾驶软件(欧洲卡车模拟器)进行有无氛围灯的对比试验。模拟驾驶部分由PC、方向盘(罗技公司生产)、油门及刹车踏板组成。夜间(11:30)开始在模拟驾驶软件上行驶相同的路线，有氛围灯照射与无氛围灯照射的perclos对比曲线图如附图4(曲线经过平滑处理)。

由曲线可知，蓝光氛围灯比红光氛围灯更能有效压低perclos值，能使前期驾驶更清醒，但是带来的副作用是会导致后期疲劳程度急剧升高，因此不推荐在开始阶段就一直照射蓝光。

试验三：

综合试验一和实验二，氛围灯采用前期红光配合后期蓝光照射；按照此方案进行模拟驾驶所获得的曲线如附图5；

本次红-蓝光切换触发点在110次采样时间(约两小时)，系统检测到了模拟测试者疲倦值在迅速上升，因此切换至蓝光进行抑制，抑制后该曲线对比前两个示例曲线上升趋势明显延缓，至160次采样时间后才进入完全的疲劳上升期，并在180次采样时间处进入重度疲劳。

对比试验一和试验二，采用前期红光配合后期蓝光，能够有效降低前期疲劳值并延长了清醒驾驶的时间，能有效减少夜间因疲劳驾驶产生的交通事故。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。