补光控制电路、DMS摄像头、疲劳驾驶监测系统及汽车的制作方法

本申请涉及汽车电子技术领域，特别是涉及一种补光控制电路、dms摄像头、疲劳驾驶监测系统及汽车。

背景技术：

近些年，随着汽车的普及和汽车安全意识的提高，驾驶员疲劳驾驶监测提醒以及控制介入的功能也随之发展。当前采用疲劳驾驶监测摄像头即dms(drivermonitorstatus，防疲劳预警系统)摄像头来采集用户的脸部特征，再通过疲劳算法计算后得出是否疲劳驾驶的监测结果。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：目前的dms摄像头采用黑白成像+红外ir-led(infraredled)补光的组合方式来实现，但由于ir-led存在“红暴”现象，摄像头透光板会出现红点和发热发烫的问题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够减弱红点的补光控制电路、dms摄像头、疲劳驾驶监测系统及汽车。

为了实现上述目的，一方面，本实用新型实施例提供了一种补光控制电路，包括红外补光灯组，开关电路，供电输入电路以及时序控制输入电路；时序控制输入电路的输入端用于连接dms摄像头主控芯片；

开关电路包括mos管；mos管的源极连接供电输入电路的输出端，栅极连接时序控制输入电路的输出端，漏极连接红外补光灯组的输入端；红外补光灯组的输出端接地；

其中，时序控制输入电路接收主控芯片传输的时序信号，控制mos管的通断，使红外补光灯组的工作时序与dms摄像头的曝光时序保持同步。

在其中一个实施例中，开关电路还包括开关管；

开关管的集电极连接供电输入电路的输出端，基极连接时序控制输入电路的输出端，发射极接地；mos管的栅极连接在供电输入电路的输出端与开关管的集电极之间。

在其中一个实施例中，mos管为pmos管；开关管为npn型三极管。

在其中一个实施例中，时序控制输入电路为pwm控制输入电路；时序信号为pwm信号；

pwm控制输入电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容和第二电容；

第一电阻的一端与第一电容的一端均用于连接主控芯片，第一电容的另一端接地；第一电阻的另一端分别连接第二电阻的一端、第二电容的一端，第二电容的另一端接地；第二电阻的另一端连接开关管的集电极；第三电阻的一端连接在第二电阻与开关管的集电极之间，另一端接地。

在其中一个实施例中，供电输入电路的输入端用于连接cdc控制器的供电输出端；

供电输入电路包括第四电阻、第五电阻、第三电容、第四电容和第五电容；

第四电阻的一端用于连接cdc控制器的供电输出端，另一端连接mos管的源极；第五电阻的一端连接在第四电阻与mos管的源极之间，另一端分别连接mos管的栅极、开关管的集电极；

第三电容的一端、第四电容的一端与第五电容的一端连接在cdc控制器与第四电阻之间，第三电容的另一端、第四电容的另一端与第五电容的另一端均接地。

在其中一个实施例中，红外补光灯组包括第一led灯和第二led灯；

第一led灯的输入端连接mos管的漏极，输出端连接第二led灯的输入端；第二led灯的输出端接地。

在其中一个实施例中，还包括第六电阻、第七电阻和第八电阻；

第六电阻的一端、第七电阻的一端与第八电阻的一端均连接第二led灯的输出端，第六电阻的另一端、第七电阻的另一端与第八电阻的另一端均接地。

一种dms摄像头，包括如上述的补光控制电路；还包括图像传感器、主控芯片、解调器和电源电路；

主控芯片通过图像传感器连接补光控制电路。

一种疲劳驾驶监测系统，包括cdc控制器，以及如上述的dms摄像头；

cdc控制器与dms摄像头的电源电路相连接。

一种汽车，包括如上述的疲劳驾驶监测系统。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

本申请包括红外补光灯组，开关电路，供电输入电路以及时序控制输入电路；其中，时序控制输入电路的输入端用于连接dms摄像头主控芯片，开关电路包括mos管；时序控制输入电路获取dms摄像头主控芯片传输的时序信号，进而基于该时序信号控制mos管的通断，从而使得红外补光灯组的工作时序与dms摄像头曝光时序保持一致；基于本申请，红外补光灯组与dms摄像头同步执行分时工作机制，实现分段工作时序策略，解决发热大、红暴明显的缺陷，起到降低发热、减弱红暴的效果。

附图说明

通过附图中所示的本申请的优选实施例的更具体说明，本申请的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。

图1为一个实施例中补光控制电路的应用环境图；

图2为一个实施例中补光控制电路的结构示意图；

图3为一个实施例中补光控制电路ir-led控制时序示意图；

图4为另一个实施例中补光控制电路的结构示意图；

图5为一个实施例中补光控制电路的具体结构示意图；

图6为一个实施例中dms摄像头的内部结构框图；

图7为一个实施例中疲劳驾驶监测系统的内部结构框图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“连接在”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

传统驾驶员疲劳驾驶监测中，由于晚上开车视野更差，所以全天候的驾驶员监测成为dms功能的重要点；目前的dms摄像头都在用黑白成像+红外ir-led补光的组合方式来实现，但是ir-led存在“红暴”现象，摄像头透光板会存在红点和发热发烫的问题；例如，dms布置在驾驶员视野前方，摄像头的红点现象会干扰驾驶员和其他成员的视野；再如，红外led灯发热易导致dms外壳发烫。

而本申请提供了一种补光控制电路、dms摄像头、疲劳驾驶监测系统及汽车，其中，补光控制电路能够减弱红点并降低发热，同时减少元器件使用，降低dms摄像头的材料成本。为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供的补光控制电路，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，dms摄像头采用黑白成像+红外ir-led补光的组合方式来实现，如图1所示，若基于传统技术，摄像头透光板会存在红点和发热发烫的问题；而本申请补光控制电路，可实现ir-led控制，使得ir-led的工作时序与摄像头曝光时序保持一致。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种补光控制电路，以该方法应用于图1中的dms摄像头为例进行说明，包括供电输入电路110、时序控制输入电路120、开关电路130以及红外补光灯组140；时序控制输入电路120的输入端用于连接dms摄像头主控芯片；

开关电路130包括mos管q1；mos管q1的源极连接供电输入电路110的输出端，栅极连接时序控制输入电路120的输出端，漏极连接红外补光灯组140的输入端；红外补光灯组140的输出端接地；

其中，时序控制输入电路120接收主控芯片传输的时序信号，控制mos管q1的通断，使红外补光灯组140的工作时序与dms摄像头的曝光时序保持同步。

具体而言，本申请补光控制电路可以包括红外补光灯组140，及其电源保护和驱动电路。供电输入电路110可作为红外补光灯组140的电源保护电路，而时序控制输入电路120可作为红外补光灯组140的驱动电路，其输入端用于连接dms摄像头主控芯片，进而接收硬线的时序信号。

dms摄像头的工作机制为分时工作，即摄像头拍照为间断的且在很短的时间内分时工作(如1秒内采集30帧图像，也就是连续的30张画面)；dms摄像头的主控芯片，通过软件编程的方式可以控制图像传感器的曝光时间，曝光时拍照，非曝光时关闭不工作；在一个具体的示例中，该时序可以为一种pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)信号(即固定占空比的周期方波，具体可参见图3时序，周期占空比可调，不做参数限定)。而基于本申请，能够利用上述机制来减少ir-led的工作时长，达到降低发热和减弱红暴红点问题。

具体地，通过图像传感器输出硬线的时序信号，该时序信号介入图1的时序控制输入电路120，根据图1的工作原理，通过时序信号，控制mos管q1的通断，例如，通过拉低mos管q1的栅极电平，使得q1截止，进而红外补光灯组140中的各led灯无电压则会熄灭；反之，若q1导通，则红外补光灯组140中的各led灯有电压，则会点亮。

基于本申请，如图3所示，以1sec输出30fps的dms摄像头为例，本申请中的红外补光灯组140的工作时序，与依靠dms摄像头的主控芯片控制图像传感器的曝光时序保持一致；进而通过输出时序控制的led灯工作状态，与主控芯片控制图像传感器的曝光时间(exposuretime)和机制挂钩在一起的，由于led只在图像传感器曝光时才工作，所以红暴时间明显减短，可见的红色点明显弱化。

进一步的，如图3所示的ir-led控制时序，由于与ae(autoexposure，自动曝光)时间周期一样，进而不会出现画面闪烁，由于整体耗电流随着开关电路开关(mos管q1)切换变化，进而耗电流整体会大幅降低，且可以改善发热问题。需要说明的是，本申请中的exposuretime可以指图像传感器(sensor)曝光的绝对时间。

在一个具体的示例中，时序控制输入电路120可以为pwm控制输入电路；时序信号可以为pwm信号；红外补光灯组140可以包括多个led灯，本申请对此不作限定；

进一步的，供电输入电路110可以从外部获取供电输入，例如，通过dms摄像头获取供电输入，或通过cdc(cockpitdomaincontroller，座舱域控制器)控制器获取供电输入，可以减少元器件使用，降低dms摄像头的材料成本。

在一个具体的示例中，led的供电定义在cdc可控的输出电源，该输出电源会再满足dms工作状态下才有效(如车辆启动有车速后)，即基于本申请，可在既有dms的电路上，通过优化电路设计，充分利用cdc的硬件资源。

上述补光控制电路，包括红外补光灯组，开关电路，供电输入电路以及时序控制输入电路；其中，时序控制输入电路的输入端用于连接dms摄像头主控芯片，开关电路包括mos管；时序控制输入电路获取dms摄像头主控芯片传输的时序信号，进而基于该时序信号控制mos管的通断，从而使得红外补光灯组的工作时序与dms摄像头曝光时序保持一致；基于本申请，红外补光灯组与dms摄像头同步执行分时工作机制，实现分段工作时序策略，解决发热大、红暴明显的缺陷，起到降低发热、减弱红暴的效果，并能够降低材料成本。

在一个实施例中，如图4所示，提供了一种补光控制电路，以该方法应用于图1中的dms摄像头为例进行说明，包括供电输入电路110、时序控制输入电路120、开关电路130以及红外补光灯组140；时序控制输入电路120的输入端用于连接dms摄像头主控芯片；

开关电路130包括mos管q1；mos管q1的源极连接供电输入电路110的输出端，栅极连接时序控制输入电路120的输出端，漏极连接红外补光灯组140的输入端；红外补光灯组140的输出端接地；进一步的，开关电路130还包括开关管q2；开关管q2的集电极连接供电输入电路110的输出端，基极连接时序控制输入电路120的输出端，发射极接地；mos管q1的栅极连接在供电输入电路110的输出端与开关管q2的集电极之间；

其中，时序控制输入电路120接收主控芯片传输的时序信号，控制mos管q1的通断，使红外补光灯组140的工作时序与dms摄像头的曝光时序保持同步。

具体而言，本申请提供了一种ir-led控制电路，可以包括若干个led灯、控制各led开闭的开关电路130(可以包括mos管q1和开关管q2)，供电输入电路110(例如，power-sensor供电输入电路)以及时序控制输入电路120(例如，pwm控制输入电路)。

具体地，dms摄像头的工作机制为分时工作，即摄像头拍照为间断的且在很短的时间内分时工作(例如，1sec输出30fps)；其中，dms摄像头的主控芯片，通过软件编程的方式可以控制图像传感器的曝光时间，曝光时拍照，非曝光时关闭不工作；进而通过图像传感器输出硬线的时序信号，该时序信号介入图4的时序控制输入电路120，根据图4的工作原理，以时序信号为pwm信号为例，当pwm信号为高电平时，开关管q2的基极与发射极之间导通，则mos管q1的栅极电平被拉低到gnd电平状态，则q1截止，各led灯两端无电压则会熄灭，反之若pwm信号为低电平，则各led灯两端有电压，则会点亮。

以上，本申请中的红外补光灯组140中各led灯的工作时序，与依靠dms摄像头的主控芯片控制图像传感器的曝光时序保持一致；进而通过输出时序控制的led灯工作状态，与主控芯片控制图像传感器的曝光时间和机制挂钩在一起的，由于led只在图像传感器曝光时才工作，所以红暴时间明显减短，可见的红色点明显弱化。

同时，如图3所示的ir-led控制时序，由于与ae(autoexposure，自动曝光)时间周期一样，进而不会出现画面闪烁，由于整体耗电流随着开关电路开关(mos管q1)切换变化，进而耗电流整体会大幅降低，且可以改善发热问题。

在一个具体的实施例中，mos管q1为pmos管；开关管q2为npn型三极管。

具体而言，mos管q1的功能可以采用rtr020p02hzg型mos管予以实现。而开关管q2的功能可以采用bc848b型三极管予以实现。

如图5所示，在一个具体的实施例中，时序控制输入电路120可以为pwm控制输入电路；时序信号可以为pwm信号；

pwm控制输入电路120可以包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第一电容c1和第二电容c2；

第一电阻r1的一端与第一电容c1的一端均用于连接主控芯片，第一电容c1的另一端接地；第一电阻r1的另一端分别连接第二电阻r2的一端、第二电容c2的一端，第二电容c2的另一端接地；第二电阻r2的另一端连接开关管q2的集电极；第三电阻r3的一端连接在第二电阻r2与开关管q2的集电极之间，另一端接地。

如图5所示，在一个具体的实施例中，供电输入电路110的输入端可以用于连接cdc控制器的供电输出端；

供电输入电路110可以包括第四电阻r4、第五电阻r5、第三电容c3、第四电容c4和第五电容c5；

第四电阻r4的一端用于连接cdc控制器的供电输出端，另一端连接mos管q1的源极；第五电阻r5的一端连接在第四电阻r4与mos管q1的源极之间，另一端分别连接mos管q1的栅极、开关管q2的集电极；

第三电容c3的一端、第四电容c4的一端与第五电容c5的一端连接在cdc控制器与第四电阻r4之间，第三电容c3的另一端、第四电容c4的另一端与第五电容c5的另一端均接地。

如图5所示，在一个具体的实施例中，红外补光灯组可以包括第一led灯(led1)和第二led灯(led2)；

第一led灯(led1)的输入端连接mos管q1的漏极，输出端连接第二led灯(led2)的输入端；第二led灯(led2)的输出端接地。

在其中一个实施例中，还包括第六电阻r6、第七电阻r7和第八电阻r8；

第六电阻r6的一端、第七电阻r7的一端与第八电阻r8的一端均连接第二led灯(led2)的输出端，第六电阻r6的另一端、第七电阻r7的另一端与第八电阻r8的另一端均接地。

下面结合一个具体示例予以说明，如图5所示，本申请补光控制电路，可以包括2个led灯、控制led开闭的mos管q2、power-sensor供电输入电路以及pwm控制输入电路。

其中，power-sensor供电输入电路的供电定义在cdc可控的输出电源，即电源保护电路(led)连接该cdc可控的输出电源，例如，power-sensor可以指cdc输入的7v电源；pwm控制输入电路通过dms摄像头主控芯片的pwm输出控制mos管q1的通断。

具体实现方案如下：dms摄像头1sec输出30fps，也就是连续的30张画面，而2个led的工作时序，与依靠dms摄像头的主控芯片控制图像传感器的曝光时序保持一致；进而pwm控制输入电路通过输出时序控制的led灯工作状态，与主控芯片控制图像传感器的曝光时间和机制挂钩在一起的，由于2个led只在图像传感器曝光时才工作，所以红暴时间明显减短，可见的红色点明显弱化。

进一步的，由于与ae时间周期一样，从而不会出现画面闪烁，由于整体耗电流随着开关电路开关(mos管q1)切换变化，进而耗电流整体会大幅降低，且可以改善发热问题。

本申请提供的补光控制电路，采用pwm时序控制mos管的关闭，使得ir-led的工作时序与图像传感器曝光时序保持一致，同时led的供电定义在cdc可控的输出电源，该输出电源会再满足dms工作状态下才有效(比如车辆启动有车速后)；其中，整车层面设定的工作条件是车速≥20km/h，且档位在d档状态。

本申请提供的补光控制电路，可以在既有dms的电路上，通过优化电路设计，充分利用cdc的硬件资源，采取分段工作时序策略，实现减少了器件的同时还能解决发热大、红暴明显的缺陷，起到降低发热、减弱红暴的效果。

在一个实施例中，如图6所示，提供了一种dms摄像头，包括如上述的补光控制电路；还包括图像传感器、主控芯片、解调器和电源电路；

主控芯片通过图像传感器连接补光控制电路。

具体而言，如图6所示为dms内部电路结构示意。本申请提供的dms摄像头，其内部电路可以包括电源电路、解调器(serializer)、图像处理芯片(即主控芯片isp)、图像传感器(imagesensor)以及如前文提出的补光控制电路。

在一个具体的示例中，解调器可以采用max96705予以实现，主控芯片isp(imagesignalprocessor，图像信号处理器)可以采用gw400予以实现。图像传感器可以采用ov9284予以实现。

其中，如图6所示，protectivecircuit和powerfilter是给电源芯片(即powermanagement)实现保护的功能模块，图6示出了整个dms摄像头的内部完整原理图。需要说明的是，图6为功能原理图，表征各功能模块和主要元器件之间的关系；而本申请提出的补光控制电路，涵盖了元器件和电路搭接关系；例如，基于图5所示电路图可以出pcba(printedcircuitboardassembly)布线图，进而用于生产本申请提出的补光控制电路。

本申请dms摄像头1sec输出30fps；进一步的，基于设于dms摄像头内部的补光控制电路，使得各红外led灯的工作时序，与依靠dms摄像头的主控芯片控制图像传感器的曝光时序保持一致；进而通过输出时序控制的红外led灯工作状态，与主控芯片控制图像传感器的曝光时间和机制挂钩在一起的，由于红外led灯只在图像传感器曝光时才工作，所以红暴时间明显减短，可见的红色点明显弱化。

进一步的，基于图3所示的ir-led控制时序，由于与ae时间周期一样，进而不会出现画面闪烁，由于整体耗电流随着开关切换变化，进而耗电流整体会大幅降低，且可以改善发热问题。

本申请通过dms摄像头主控芯片的pwm输出控制led灯的关闭，使得ir-led的工作时序与图像传感器曝光时序保持一致；本申请提供的补光控制电路，可以在既有dms的电路上，通过优化电路设计，采取分段工作时序策略，实现减少了器件材料成本的同时，还能解决发热大、红暴明显的缺陷，起到降低发热、减弱红暴的效果。

在一个实施例中，如图7所示，提供了一种疲劳驾驶监测系统，包括cdc控制器，以及如上述的dms摄像头；其中，cdc控制器与dms摄像头的电源电路相连接。

具体而言，如图7所示，疲劳驾驶监测系统可以包括dms内部电路以及cdc；其中，cdc可以指车机域控制器，cdc负责给dms供电；需要说明的是，cdc可以输入7v电源。

本申请提供的疲劳驾驶监测系统，本申请通过dms摄像头主控芯片的pwm输出控制led灯的关闭，使得ir-led的工作时序与图像传感器曝光时序保持一致，同时led的供电定义在cdc可控的输出电源，该输出电源会再满足dms工作状态下才有效(比如车辆启动有车速后)；其中，整车层面设定的工作条件是车速≥20km/h，且档位在d档状态。

本申请提供的疲劳驾驶监测系统，可以在既有dms的电路上，通过优化电路设计，充分利用cdc的硬件资源，采取分段工作时序策略，实现减少了器件材料成本的同时，还能解决发热大、红暴明显的缺陷，起到降低发热、减弱红暴的效果。

在一个实施例中，提供了一种汽车，包括如上述的疲劳驾驶监测系统。

具体而言，本申请提出的汽车，其包括疲劳驾驶监测系统，疲劳驾驶监测系统中的dms摄像头可以包括补光控制电路；该补光控制电路包括红外补光灯组，开关电路，供电输入电路以及时序控制输入电路。

其中，时序控制输入电路的输入端用于连接dms摄像头主控芯片，开关电路包括mos管；时序控制输入电路获取dms摄像头主控芯片传输的时序信号，进而基于该时序信号控制mos管的通断，从而使得红外补光灯组的工作时序与dms摄像头曝光时序保持一致；基于本申请，红外补光灯组与dms摄像头同步执行分时工作机制，实现分段工作时序策略，解决发热大、红暴明显的缺陷，起到降低发热、减弱红暴的效果。

进一步的，dms摄像头的供电定义在cdc可控的输出电源，该输出电源会再满足dms工作状态下才有效(比如车辆启动有车速后)；其中，整车层面设定的工作条件是车速≥20km/h，且档位在d档状态。本申请可以在既有dms的电路上，通过优化电路设计，充分利用cdc的硬件资源，采取分段工作时序策略，实现减少了器件材料成本的同时，还能解决发热大、红暴明显的缺陷，起到降低发热、减弱红暴的效果。

本领域技术人员可以理解，图1、图2以及图4-图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的结构或设备的限定，具体的结构或设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。