CN106796454A - 用于控制车辆系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于通过使用者控制车辆系统的方法，其中，接收传感器系统的一系列传感器数据，其中，通过从所述一系列传感器数据的每个元素确定出身体部分的位置，生成一系列的位置，其中，从所述一系列的位置中选择出第一位置(P1)、在时间上跟在第一位置(P1)后面的第二位置(P2)和在时间上跟在第二位置(P2)后面的第三位置(P3)，其中，确定出第一圆周角所述第一圆周角通过第一位置(P1)、第二位置(P2)和第三位置(P3)定义，其中，当所述第一圆周角处于第一下阈值v至第一上阈值π‑w之间时，识别出沿顺时针方向的第一圆周方向，其中，当所述第一圆周角处于第二下阈值π+v至第二上阈值2π‑w之间时，识别出沿逆时针方向的第一圆周方向，并且其中，根据识别出的第一圆周方向控制车辆系统。本发明同样涉及一种用于实施所述方法的分析模块和一种具有这样的分析模块和传感器系统的车辆。

Description

用于控制车辆系统的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制车辆系统的方法、一种分析模块以及一种车辆。
背景技术
为了通过车辆的使用者控制车辆系统，传统上会采用开关，这些开关为使用者提供对做出的操作行为的、直接的、触觉上的反馈。多年以来，要操作的车辆系统的数量(光、音乐设备、导航系统、电话设备、速度调节系统、距离调节系统、车道保持辅助系统等)不断增加，从而已经被证明不实际的是，每个车辆系统都利用一个自己的开关来驱控。因此目前主要使用的是旋转-按压开关，其在与预定的菜单结构相结合的情况下能实现控制这些车辆系统。同样已知的是，通过语音输入来驱控这些车辆系统。利用旋转-按压开关进行输入的可能性的数量是有限的，这可能造成非常复杂的菜单结构。另一方面，环境噪音、例如在穿过隧道行驶的敞篷车里可能会让语音输入的可靠辨别变得困难。
发明内容
由此出发，本发明的基本任务是，提供一种作为备选的用于控制车辆系统的方法、一种分析模块以及一种车辆，其避免了公知的方法的各缺点。
该任务通过按照独立权利要求1所述的方法和并列权利要求15和16所述的技术方案得以解决。所述方法的有利构造方案在引用权利要求1的权利要求2至14中给出。
一种用于通过使用者控制车辆系统的方法能够实现对车辆系统的特别直观的操作，其中，接收传感器系统的一系列传感器数据，为此，从所述一系列的传感器数据的每个元素确定出某个身体部分的位置，生成一系列的位置，其中，从这一系列的位置中选择出第一位置、在时间上跟在第一位置后面的第二位置和在时间上跟在第二位置后面的第三位置，其中，确定出第一圆周角，所述第一圆周角通过第一位置、第二位置和第三位置定义，当所述第一圆周角处于第一下阈值v至第一上阈值π-w之间时，识别出沿顺时针方向的第一圆周方向，其中，当所述第一圆周角处于第二下阈值π+v至第二上阈值2π-w之间时，识别出沿逆时针方向的第一圆周方向，并且其中，根据识别出的第一圆周方向控制车辆系统。
传感器数据尤其是可以由以摄像机形式的传感器系统提供。所述摄像机例如可以是单色摄像机，其在可见光的范围内是敏感的。单色摄像机能够实现传感器数据的更高分辨率、尤其是图像数据的更高分辨率。此外，单色摄像机的特征可以在于噪音很小。使用彩色摄像机可以在确定身体部分的位置时被证明是有利的。例如主色调能够良好地从背景中凸显出来，并且能够实现更加简单地确定该身体部分的位置。同样也可以考虑的是，使用红外线摄像机。红外线摄像机尤其是在糟糕的光照条件下被证明是有利的。同样地，红外线摄像机使得能够借助放射的热量查明身体部分的位置。这种摄像机可以是2D摄像机，利用所述2D摄像机能够获得对环境的二维成像，并且同时获得对身体部分位置进行二维上的确定。同样地，在所述方法的框架内，作为传感器系统也可以使用3D摄像机，并且三维地确定身体部分的位置。以这种方式也可以识别出处于平行于摄像机轴线的平面内的圆周角。
可以有规律地、特别是周期性地接收所述传感器数据。至少每20毫秒请求或接收传感器数据能够实现特别鲁棒地识别出圆周手势。当至少每12毫秒请求传感器数据时，就能够实现对车辆系统的特别精准的控制。在将传感器数据接收之间的时间间隔限定在多于5毫秒时，就能够以简单的方式借助于低通滤波器减少传感器数据的噪声。
在所述方法的框架内，原则上可以使用不同的身体部分的运动来控制车辆系统。然而被证明特别直观的是，使用手指的位置，尤其是大拇指或食指的位置。手指的位置尤其是是可以利用传感器系统特别简单地确定。使用手关节的位置来控制车辆系统可以通过相对于手指通常更加安静的位置变换来简化运动分析。原则上同样也可以考虑的是，代替身体部分的位置，也确定出由使用者手持的物体的位置。
第一位置、第二位置和第三位置不必是这一系列位置中在时间上紧跟着前后相继的位置。例如，作为第一位置可以使用t_n时刻的位置，作为第二位置可以使用时刻t_(n+k)的位置，并且作为第三位置可以使用时刻t_(n+k+l)的位置。
当未以必需的可靠性识别出圆周方向时，也就是当既没有识别出沿顺时针方向的圆周方向，也没有识别出沿逆时针方向的圆周方向时，就可以避免对车辆系统的可能的错误操作。
预先选择的值v和w例如可以在π/40至π/20之间。在此，值v和w尤其也可以是一致的，从而能够基于对称的边界条件简化所述计算。
在所述用于控制车辆系统的方法的一种构造方案中，根据与第一位置的时间间隔来选择第二位置，并且根据与第二位置的时间间隔来选择第三位置。尤其是在周期性地查明这些位置的情况下，可以事先就选好第一位置、第二位置和第三位置，从而能够以少的耗费在技术上实现根据本发明的方法。一方面第一位置和第二位置之间的时间间隔和另一方面第二位置和第三位置之间的时间间隔尤其是可以相同地选择。
所述用于控制车辆系统的方法的一种改进方案规定，根据与第一位置的空间间隔来选择第二位置，并且根据与第二位置的空间间隔来选择第三位置。
第一位置与第二位置之间或第二位置与第三位置之间的空间间隔超过一定界限值可以提升在识别圆周运动时的可靠性。空间间隔多于1cm、尤其是多于3cm被证明是特别可靠的。为了还能够采集使用者更小的圆周运动，可以被证明是有意义的是，将第一位置与第二位置之间或第二位置与第三位置之间的空间间隔保持在低于10cm。
此外，按照所述用于控制车辆系统的方法的一种实施例，基于第一位置、第二位置和第三位置确定第一圆周，所述第一圆周包括第一圆心和/或第一圆半径和/或第一圆平面。
第一位置、第二位置和第三位置可以理解为在第一圆周的周边上的位置，并且能实现确定圆周在二维或三维空间内的位置和尺寸。圆周的参数可以用于个别地控制车辆系统。
例如，所述用于控制车辆系统的方法的一种构造方案规定，根据第一圆半径来控制车辆系统。可以考虑的是，利用第一圆半径大于10cm的第一圆周、即第一圆周手势来控制音乐设备的音量。第一圆半径小于8cm的另一个第一圆周可以实现对音乐专辑的各个标题的翻页。
并非所有由车辆的使用者做出的运动都可以认为是引起控制车辆系统。例如车辆的驾驶员可能用他的右手画出一个四分之一圆周手势，以便拿取位于手套柜中或中央控制台中的太阳镜。因此可以被证明有意义的是，只有当第一圆半径处于1cm至40cm之间时，才对该车辆系统进行控制。通常在第一圆半径多于5cm时就认为想要做出圆周手势。当圆半径小于20cm时，要由传感器系统采集的空间可以保持在具有合理的尺寸内。
此外，在所述用于控制车辆系统的方法的一种改进方案中，当第一圆心位于预定的激活方形或预定的激活立方体内时，就控制所述车辆系统。正如先前展述过的那样，并不是每个由车辆的使用者实施的类似圆周的运动都被认为是用于控制车辆系统的运动。通过预定一个激活方形或者棱边长度在5cm到15cm的、尤其是10cm的激活方形，可以减少车辆系统被意外操作的危险。还有可能的是，规定多个在空间上相互分隔开的激活方形或激活长方体，它们可以被用于控制不同的车辆系统或者同一个车辆系统的不同功能。
此外，根据所述用于控制车辆系统的方法的一个实施例，根据第一圆平面相对于预定的平面的定向来控制所述车辆系统。所述圆平面的定向可以为操作该车辆系统提供更多的自由度。在操作音乐设备的情况下，面法线与车辆纵轴线平行的第一圆平面例如可以实现对音乐专辑的各个乐曲的翻页。面法线与车辆横轴线平行延伸的第一圆平面可以与之不同地实现特定音乐列表的选择。
此外，所述用于控制车辆系统的方法的一种构造方案规定，根据通过第一位置、第一圆心和第三位置定义的第一扇形角来控制车辆系统。将第一扇形角预定在某个预确定的阈值以上可以提升使用者确实想要做出手势的可靠性。扇形角此外还可以用作控制车辆系统的参数，例如相比于在扇形角较大的情况，可以在扇形角小的情况下将导航系统的地图在更小的范围内放大。
此外，按照所述用于控制车辆系统的系统的一种改进方案，根据在第一位置和第三位置之间的第一平均扇形角速度来控制车辆系统。以这种方式能够获得用于控制车辆系统的另一个参数。较高的第一平均扇形角速度、例如每秒超过2π(2π/s)可以实现以10个音乐标题的间隔对音乐标题进行翻页。此外，较低的扇形角速度、例如低于0.5π/s可以实现对单个音乐标题的翻页。
此外，所述用于控制车辆系统的方法的一个实施例规定，根据第一位置和第三位置之间的第一圆周区段的长度来控制车辆系统。已证明，第一位置和第三位置之间的第一圆周区段的长度经常被使用者感觉是对车辆系统的参数做出改变的自然尺度。因此，所述实施例能够实现对车辆系统的特别直观的操作。
此外，根据所述用于控制车辆系统的方法的一种构造方案，根据在第一位置和第三位置之间的第一平均圆周速度来控制车辆系统。附加于第一扇形速度，第一圆半径也对第一平均圆周速度具有影响，许多使用者感觉第一平均圆周速度是更加自然的预定标准，以所述第一平均圆周速度可以改变车辆的参数。这种构造方案因此可以实现对所述用于控制车辆系统的方法的特别快速的适应。
此外，所述用于控制车辆系统的方法的一种改进方案规定，从所述一系列的位置中选出在时间上跟在第一位置后面的第四位置、在时间上跟在第四位置后面的第五位置和在时间上跟在第五位置后面的第六位置，其中，通过第四位置、第五位置和第六位置确定第二圆周角，其中，当第二圆周角处于下阈值a至上阈值π-b之间时，就识别出沿顺时针方向的第二圆周方向，其中，当第二圆周角处于下阈值π+a至下阈值2π-b之间时，就识别出沿逆时针方向的第二圆周方向，并且其中，根据第一圆周方向和第二圆周方向的一致性来控制车辆系统。观察一个另外的三联位置(Positionstriplett)能够提高在识别圆周手势时的鲁棒性，从而减少错误操作的危险。尽管在这里和在后面都只描述了一个另外的三联位置(第四位置、第五位置和第六位置)，但是还可以考虑使用其他的三联位置，必要时甚至连续地使用，以便持续地检查所获得的控制输入的可信度。
此外，根据所述用于控制车辆系统的方法的一个实施例，基于第四位置、第五位置和第六位置来确定第二圆周，该第二圆周包括第二圆心和/或第二圆半径和/或第二圆平面，其中，根据第二圆心与第一圆心的距离和/或第二圆半径与第一圆半径之间的差别和/或第二圆平面与第一圆平面之间的偏差来控制车辆系统。
例如可以仅在第二圆心与第一圆心之间的距离比预确定的圆心距离小(尤其是10cm)时，才控制或驱控所述车辆系统。
此外，所述用于控制车辆系统的方法的一种构造方案规定，基于关于第一位置和/或第二位置和/或第三位置的传感器数据查明姿势，并且根据识别出的姿势来控制驾驶员辅助系统。所谓姿势例如可以理解为伸出了确定数量的手指或者伸出了确定的手指。可以考虑的是，例如仅当识别出使用者伸出了食指时，才进行音量的改变。姿势一般不会被使用者非偶然地做出并且因此可以作为是否想要驱控车辆系统的良好迹象来。
一种分析模块，所述分析模块设置用于执行上述用于控制车辆系统的方法，所述分析模块可以实现对车辆系统的直观的操作。
一种车辆，所述车辆具有传感器系统和前述的分析模块，所述车辆由于降低了因对车辆系统的复杂操作而使得注意力分散的危险而可以提升交通安全。
附图说明
下面阐述本发明的其他实施例。在图中示意性地：
图1示出车辆驾驶舱；
图2示出圆周手势简图；
图3示出流程图表。
具体实施方式
在图1中示出了车辆的驾驶舱。车辆的使用者(这里为驾驶员)在中央控制台中的传感器系统101前方以圆周104的形状移动他的食指。在第一时刻时，食指的指尖例如处于位置102上，并且在第二时刻时处于位置103上。所述传感器系统101可以是3D摄像机，其获取运动。在当前情况下，车辆的使用者以伸出食指并且合起大拇指的形式作出一个姿势。借助于传感器系统101识别的圆周手势和姿势可以用于改变音乐设备的音量。
在图2中，为了更加详尽地阐述所述方法示出了包括食指的不同位置的简图。这里仅仅在一个二维示图的框架内所阐述的方法相应地也可以用在三维位置的情况下使用。
车辆的使用者用他的食指通常做出一个仅仅近似具有圆周形状的运动。在此，手指依次地在空间内占据不同的位置，为了不让绘图不过于繁琐，仅仅绘出了其中的位置P1至P6。对这些位置的描绘在此不涉及到它们的时间顺序，尤其是在位置P1和P2之间有两个另外的位置，并且位置P5被放在位置P3前面。
借助位置P1至P3和P4至P6，分别确定了一个第一圆周角和一个第二圆周角为这些圆周角和的每一个都查明，所述圆周角是否处于预定的范围内，并且与之相应地，存在沿顺时针方向或者沿逆时针方向的圆周方向。只有当所述圆周方向一致时，才改变车辆系统的参数。
在位置P1至P6的基础上可以确定第一圆周203和第二圆周202，所述第一圆周和第二圆周通过第一中心点M1或第二中心点M2以及第一半径r1或第二半径r2得以标识。正如可以从图1中看出的那样，由于使用者的食指的运动轨迹201更类似于土豆，中心点M1和M2可能相互间隔开一定的距离。出于同样的原因，第一半径r1和第二半径r2不必是一致的。所述用于控制车辆系统的方法可以规定，还是只允许一定的偏差，以便还能够以圆周手势为出发点。第一扇形角α1和第二扇形角α2可以被用于推断出，应将车辆系统的参数改变何种值。
图3示出了所述用于控制车辆系统的方法的一种示例性的流程图表。在步骤301中，接收传感器系统的一系列传感器数据。在步骤302中，从所述一系列传感器数据的每个元素中确定出身体部分的位置，并且由此生成一系列的位置。在步骤303中，从所述一系列的位置中选择出第一位置、在时间上跟在第一位置后面的第二位置和在时间上跟在第二位置后面的第三位置。在步骤304中确定出第一圆周角，所述第一圆周角通过第一位置、第二位置和第三位置定义。在步骤305中，当所述第一圆周角处于第一下阈值v至第一上阈值π-w之间时，识别出沿顺时针方向的第一圆周方向，其中，当所述第一圆周角处于第二下阈值π+v至第二上阈值2π-w之间时，识别出沿逆时针方向的第一圆周方向。或者根据按照步骤306或者按照步骤307根据识别出的第一圆周方向控制车辆系统。
总而言之，本发明能实现对圆周手势的鲁棒性的识别。

Claims (16)

1.用于通过使用者控制车辆系统的方法，其中，接收传感器系统(101)的一系列传感器数据，其中，通过从所述一系列传感器数据的每个元素确定出身体部分的位置，生成一系列的位置，其中，从所述一系列的位置中选择出第一位置(P1)、在时间上跟在第一位置(P1)后面的第二位置(P2)和在时间上跟在第二位置(P2)后面的第三位置(P3)，其中，确定出第一圆周角所述第一圆周角通过第一位置(P1)、第二位置(P2)和第三位置(P3)定义，其中，当所述第一圆周角处于第一下阈值v至第一上阈值π-w之间时，识别出沿顺时针方向的第一圆周方向，其中，当所述第一圆周角处于第二下阈值π+v至第二上阈值2π-w之间时，识别出沿逆时针方向的第一圆周方向，并且其中，根据识别出的第一圆周方向控制车辆系统。
2.按照权利要求1所述的用于控制车辆系统的方法，其中，根据与第一位置(P1)的时间间隔来选择第二位置(P2)，并且根据与第二位置(P2)的时间间隔来选择第三位置(P3)。
3.按照权利要求1或2中任一项所述的用于控制车辆系统的方法，其中，根据与第一位置(P1)的空间间隔来选择第二位置(P2)，并且根据与第二位置(P2)的空间间隔来选择第三位置(P3)。
4.用于控制车辆系统的方法，其中，基于第一位置(P1)、第二位置(P2)和第三位置(P3)确定出第一圆(203)，所述第一圆包括第一圆心(M1)和/或第一圆半径(r1)和/或第一圆平面。
5.按照权利要求4所述的用于控制车辆系统的方法，其中，根据第一圆半径(r1)控制车辆系统。
6.按照上述权利要求4或5中任一项所述的用于控制车辆系统的方法，其中，当第一圆心(M1)处于预定的激活方形或预定的激活立方体内时，控制该车辆系统。
7.按照上述权利要求4至6中任一项所述的用于控制车辆系统的方法，其中，根据第一圆平面相对于预定的平面的定向来控制所述车辆系统。
8.按照上述权利要求4至7中任一项所述的用于控制车辆系统的方法，其中，根据第一扇形角(α1)来控制车辆系统，所述扇形角通过第一位置(P1)、第一圆心(M1)和第三位置(P3)定义。
9.按照上述权利要求中任一项所述的用于控制车辆系统的方法，其中，根据在第一位置(P1)与第三位置(P3)之间的第一平均扇形角速度来控制车辆系统。
10.按照上述权利要求中任一项所述的用于控制车辆系统的方法，其中，根据第一位置(P1)与第三位置(P3)之间的第一圆周区段的长度来控制车辆系统。
11.按照上述权利要求中任一项所述的用于控制车辆系统的方法，其中，根据在第一位置(P1)和第三位置(P3)之间的第一平均圆周速度来控制车辆系统。
12.按照上述权利要求中任一项所述的用于控制车辆系统的方法，其中，从所述一系列的位置中选出在时间上跟在第一位置后面的第四位置(P4)、在时间上跟在第四位置后面的第五位置(P5)和在时间上跟在第五位置后面的第六位置(P6)，其中，确定第二圆周角所述第二圆周角通过第四位置(P4)、第五位置(P5)和第六位置(P6)定义，其中，当第二圆周角处于下阈值a至上阈值π-b之间时，识别出沿顺时针方向的第二圆周方向，其中，当第二圆周角处于下阈值π+a至下阈值2π-b之间时，识别出沿逆时针方向的第二圆周方向，并且其中，根据第一圆周方向和第二圆周方向的一致性情况来控制车辆系统。
13.按照权利要求12所述的用于控制车辆系统的方法，其中，基于第四位置(P4)、第五位置(P5)和第六位置(P6)来确定第二圆(202)，该第二圆包括第二圆心(M2)和/或第二圆半径(r2)和/或第二圆平面，其中，根据第二圆心(M2)与第一圆心(M1)的距离和/或第二圆半径(r2)与第一圆半径(r1)之间的差别和/或第二圆平面与第一圆平面之间的偏差来控制车辆系统。
14.按照上述权利要求中任一项所述的用于控制车辆系统的方法，其中，基于关于每个位置的传感器数据查明姿势，并且根据识别出的姿势来控制驾驶员辅助系统。
15.分析模块，其中，所述分析模块设置用于执行按照权利要求1至14中任一项所述的方法。
16.车辆，其特征在于，所述车辆具有传感器系统和按照权利要求15所述的分析模块。
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