CN108189759A - 一种后视镜控制系统及控制方法 - Google Patents

一种后视镜控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种后视镜控制系统及控制方法，系统包括：图像存储模块，用于存储视线在后视镜中心和四角时驾驶员的眼部、颈部以及头部的标准图像；图像采集模块，用于采集驾驶员的眼部、颈部以及头部的实时图像；中心处理模块，对标准图像和实时图像进行处理获得标准视线参数和实时视线参数，计算视线偏差值，并根据视线偏差值输出控制信号；执行模块，根据控制信号调整后视镜角度。本发明的后视镜控制系统及控制方法使用光电设备对驾驶员瞳孔、颈部以及头部进行拍摄，通过图像识别技术对以上器官运动进行识别，计算视线，并通过视线与后视镜的关系实现控制后视镜扩展驾驶员视野。系统可随时自动调整后视镜角度，提高驾驶的安全性。

Description

一种后视镜控制系统及控制方法
技术领域
本发明属于图像识别技术领域，尤其涉及基于图像识别技术的一种后视镜控制系统及控制方法。
背景技术
汽车后视镜视角存在盲区，在无法看到后方车辆的情况下变道、转弯等行动时很容易发生危险。因此，驾驶员更换后需要对左、右后视镜与前后视镜进行调整，以适应性新驾驶员的视角。目前多数车辆前后视镜需要手动调整，左、右后视镜则使用电钮调整，无法随时自动调整后视镜角度，扩展驾驶员视野。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提出一种后视镜控制系统及控制方法，可根据驾驶员的视角自动调整后视镜的角度，以扩展驾驶员的视野。
本发明提供一种后视镜控制系统，包括：
图像存储模块，用于存储视线在后视镜中心和四角时驾驶员的眼部、颈部以及头部的标准图像；
图像采集模块，用于采集驾驶员的眼部、颈部以及头部的实时图像；
中心处理模块，对标准图像和实时图像进行处理获得标准视线参数和实时视线参数，计算视线偏差值，并根据视线偏差值输出控制信号；
执行模块，根据控制信号调整后视镜角度。
在本发明的后视镜控制系统中，所述中心处理模块包括：
图像处理单元，用于对标准图像和实时图像进行处理，获得标准视线参数和实时视线参数；
逻辑计算单元，通过标准视线参数计算镜片中心的坐标，通过实时视线参数计算两条视线与镜面形成的两个交点的中点的坐标，根据所述镜片中心的坐标和所述两个交点的中点的坐标计算视线偏差值，通过视线偏差值计算补偿值；
指令输出单元，用于根据补偿值输出相应的控制信号。
在本发明的后视镜控制系统中，所述图像采集模块包括至少两个摄像头。
在本发明的后视镜控制系统中，所述控制系统包括两个摄像头，分别设置在驾驶座位前方左右两侧。
在本发明的后视镜控制系统中，所述执行模块包括至少一个电机，以驱动相应的后视镜转动。
本发明还提供一种后视镜控制方法，包括如下步骤：
步骤1：存储视线在后视镜中心和四角时驾驶员的眼部、颈部以及头部的标准图像；
步骤2：采集驾驶员的眼部、颈部以及头部的实时图像；
步骤3：对标准图像和实时图像进行处理获得标准视线参数和实时视线参数，计算视线偏差值，并根据视线偏差值输出控制信号；
步骤4：根据控制信号调整后视镜角度。
在本发明的后视镜控制方法中，所述步骤3包括：
步骤3.1：对标准图像和实时图像进行处理，获得标准视线参数和实时视线参数；
步骤3.2：通过标准视线参数计算镜片中心的坐标，通过实时视线参数计算两条视线与镜面形成的两个交点的中点的坐标，根据所述镜片中心的坐标和所述两个交点的中点的坐标计算视线偏差值，通过视线偏差值计算补偿值；
步骤3.3：根据补偿值输出相应的控制信号。
在本发明的后视镜控制方法中，所述步骤2中采用至少两个摄像头采集驾驶员的眼部和颈部的实时图像。
在本发明的后视镜控制方法中，所述步骤4中采用至少一个电机驱动相应的后视镜转动，以调整后视镜的角度。
本发明的后视镜控制系统及控制方法使用光电设备对驾驶员瞳孔、颈部以及头部进行拍摄，通过图像识别技术对以上器官运动进行识别，计算视线，并通过视线与后视镜的关系实现控制后视镜扩展驾驶员视野。本发明的控制系统和控制方法可随时自动调整后视镜角度，扩展驾驶员视野，提高驾驶的安全性。
附图说明
图1是本发明的后视镜控制系统的结构框图；
图2是本发明的后视镜控制方法的流程图；
图3是后视镜调整区域示意图。
具体实施方式
本发明的后视镜控制系统及控制方法，利用摄像头提取图像坐标，识别驾驶员视线，判断视线是否穿透或者落在后视镜上。如果判断视线焦点落在后视镜上，计算视线焦点与镜片中心的偏差值，通过偏差值来计算补偿值，控制镜片调整到合适位置；如果判断视线穿透后视镜，计算两条视线(左。右眼两条视线)与镜面形成的两个交点的中点与镜片中心的偏差值，通过偏差值来计算补偿值，控制镜片调整到合适位置。此方法可以较准确的控制后视镜。
在系统使用前，需要进行初始化操作，需要驾驶员目视每一个后视镜的中心与四角以获取标准图像并存储在图像存储模块中，这样做的目的是确定所在车辆上三个后视镜的位置，记录视线在后视镜中心与四角位置时的标准视线参数，包括两眼的坐标，两眼视线与镜面交点的坐标以及视线向量。
使用时，当驾驶员的视线落在后视镜中时，图像采集模块采集实时图像，中心处理模块会根据实时图像进行处理获得实时视线参数，根据标准视线参数和实时视线参数视线偏差值，根据该偏差值计算出补偿值，即该后视镜需要进行多少角度的调整，再通过执行模块调整后视镜位置。
如图1所示本发明的后视镜控制系统，包括：图像存储模块1、图像采集模块2、中心处理模块3以及执行模块4。
图像存储模块1与中心处理模块3相连接，图像存储模块1用于存储视线在后视镜中心和四角时驾驶员的眼部、颈部以及头部的标准图像；图像采集模块2与中心处理模块3相连接，图像采集模块2用于采集驾驶员的眼部和颈部的实时图像；中心处理模块3用于对标准图像和实时图像进行处理获得标准视线参数和实时视线参数，计算视线偏差值，并根据视线偏差值输出控制信号；执行模块4与中心处理模块3相连接，执行模块4根据中心处理模块3输出的控制信号调整后视镜角度。
中心处理模块3包括：图像处理单元31、逻辑计算单元32以及指令输出单元33。图像处理单元31分别与图像存储模块1和图像采集模块2相连接，用于对标准图像和实时图像进行处理，获得标准视线参数和实时视线参数。逻辑计算单元32，通过标准视线参数计算镜片中心的坐标，通过实时视线参数计算两条视线与镜面形成的两个交点的中点的坐标，根据所述镜片中心的坐标和所述中点的坐标计算视线偏差值，通过视线偏差值计算补偿值。具体实施时，包括两种情况，当焦点落在后视镜上时，计算视线焦点的坐标与镜片中心的坐标的偏差值；当焦点落在后视镜后侧时，计算两条视线与镜面形成的两个交点的中点的坐标与镜片中心的坐标的偏差值。指令输出单元33与执行模块4相连接，用于根据补偿值输出相应的控制信号。
图像采集模块2包括至少两个摄像头。具体实施时，可分别在驾驶员左右两侧设置两个摄像头，也可设置3个摄像头，分别设置在驾驶员左侧、右侧以及左下方。摄像头可以采用红外摄像头、可见光摄像头或具有定位功能的可穿戴设备。
执行模块4包括至少一个电机，以驱动相应的后视镜转动。
本发明还提供一种后视镜控制方法，如图2所示，控制方法包括如下步骤：
步骤1：存储视线在后视镜中心和四角时驾驶员的眼部、颈部以及头部的标准图像；
步骤2：采集驾驶员的眼部、颈部以及头部的实时图像；
具体实施时，采用至少两个摄像头采集驾驶员的眼部和颈部的实时图像，摄像头可以采用红外摄像头、可见光摄像头或具有定位功能的可穿戴设备。
步骤3：对标准图像和实时图像进行处理获得标准视线参数和实时视线参数，计算视线偏差值，并根据视线偏差值输出控制信号；
所述步骤3包括：
步骤3.1：对标准图像和实时图像进行处理，获得标准视线参数和实时视线参数；
步骤3.2：通过标准视线参数计算镜片中心的坐标，通过实时视线参数计算两条视线与镜面形成的两个交点的中点的坐标，根据所述镜片中心的坐标和所述中点的坐标计算视线偏差值，通过视线偏差值计算补偿值；
步骤3.3：根据补偿值输出相应的控制信号。
步骤4：根据控制信号调整后视镜角度。
具体实施时，采用至少一个电机驱动相应的后视镜转动，以调整后视镜的角度。
为陈述本发明的原理，将车辆前进方向设为x轴正方向，重力反方向设为y轴正方向，在两眼中点建立笛卡尔坐标系xyz。图像采集模块2得到的实时图像的各类图层传输到中心处理模块3，经过处理后所得到以下信息：左眼坐标{a1,b1,c1}，右眼坐标{a2,b2,c2}，以及左眼视线与镜面交点坐标{x1,x1,x1}，右眼视线与镜面交点坐标{x2,x2,x2}，以及身体器官运动所带来的误差。根据上述信息可求得焦点w2坐标，此时驾驶员正在观察车后方w1点处物体。两条视线穿透镜面产生两个交点，两个交点的中心点坐标为{a3,b3,c3}，并与图像存储模块1中存储的后视镜中心坐标{a0,b0,c0}比较后求出在x、y、z方向的偏差Δ1,Δ2,Δ3。根据偏差值计算补偿值，根据补偿值输出控制信号以控制执行模块4调整后视镜角度。根据路况还需要考虑车抖动、驾驶员偶然因素导致的变量。由于干扰一直存在，故Δ1,Δ2,Δ3是随时间变化的，这里取t为一段时间(t小于眨眼时长)，在时间内如果Max(Δ1,Δ2,Δ3)小于某一定值d(d因不同车型而异)即可判定为视线交点中心点在后视镜中心。
如图3所示，中心阴影区域直径为d，当视线焦点在A或B点时，本系统不对后视镜进行调整；当视线焦点落在C点时，根据C点距离A点的差值进行后视镜调整。
首次安装完毕后，驾驶员以标准驾驶坐姿分别观察左、右和前后视镜中心，此时可以在镜片中心贴标志物以便观察，如有偏差可以通过按钮手动调整。系统保存各个后视镜的中心后位置，此时位置为默认位置。
如果设置为手动模式，系统全程不运行，只能通过按钮或者徒手方式调整后视镜。
如果设置为自动模式，自电源开启后所有系统持续运行，当视线不在后视镜或者在后视镜中心时，不调整后视镜。当视线在后视镜上但不在中心时，系统通过偏差调整后视镜角度。
如果设置为半自动模式，自电源开启至车辆前进这段时间系统启动，驾驶员通过视线调整所有的后视镜。一旦前进后系统不在运行，后视镜位置保持调整前不变。
使用时首先启动发动机，系统运行。先注视前后视镜中心，后视镜会跟随驾驶员所观察的后方自动调整。当调整到合适位置时眨眼2次确认后，再用同样的方式矫正左、右后视镜。
在前进过程中系统一直运行，但不在进行矫正程序，如果观察后方时视野不够，视线会偏移，系统自动调整后视镜。观察完毕后，视线脱离后视镜，后视镜位置回复到启动前矫正的位置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种后视镜控制系统，其特征在于，包括：
图像存储模块，用于存储视线在后视镜中心和四角时驾驶员的眼部、颈部以及头部的标准图像；
图像采集模块，用于采集驾驶员的眼部、颈部以及头部的实时图像；
中心处理模块，对标准图像和实时图像进行处理获得标准视线参数和实时视线参数，计算视线偏差值，并根据视线偏差值输出控制信号；
执行模块，根据控制信号调整后视镜角度。
2.如权利要求1所述的后视镜控制系统，其特征在于，所述中心处理模块包括：
图像处理单元，用于对标准图像和实时图像进行处理，获得标准视线参数和实时视线参数；
逻辑计算单元，通过标准视线参数计算镜片中心的坐标，通过实时视线参数计算两条视线与镜面形成的两个交点的中点的坐标，根据所述镜片中心的坐标和所述两个交点的中点的坐标计算视线偏差值，通过视线偏差值计算补偿值；
指令输出单元，用于根据补偿值输出相应的控制信号。
3.如权利要求1所述的后视镜控制系统，其特征在于，所述图像采集模块包括至少两个摄像头。
4.如权利要求3所述的后视镜控制系统，其特征在于，所述控制系统包括两个摄像头，分别设置在驾驶座位前方左右两侧。
5.如权利要求1所述的后视镜控制系统，其特征在于，所述执行模块包括至少一个电机，以驱动相应的后视镜转动。
6.一种后视镜控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：存储视线在后视镜中心和四角时驾驶员的眼部、颈部以及头部的标准图像；
步骤2：采集驾驶员的眼部、颈部以及头部的实时图像；
步骤3：对标准图像和实时图像进行处理获得标准视线参数和实时视线参数，计算视线偏差值，并根据视线偏差值输出控制信号；
步骤4：根据控制信号调整后视镜角度。
7.如权利要求6所述的后视镜控制方法，其特征在于，所述步骤3包括：
步骤3.1：对标准图像和实时图像进行处理，获得标准视线参数和实时视线参数；
步骤3.2：通过标准视线参数计算镜片中心的坐标，通过实时视线参数计算两条视线与镜面形成的两个交点的中点的坐标，根据所述镜片中心的坐标和所述两个交点的中点的坐标计算视线偏差值，通过视线偏差值计算补偿值；
步骤3.3：根据补偿值输出相应的控制信号。
8.如权利要求6所述的后视镜控制方法，其特征在于，所述步骤2中采用至少两个摄像头采集驾驶员的眼部和颈部的实时图像。
9.如权利要求6所述的后视镜控制方法，其特征在于，所述步骤4中采用至少一个电机驱动相应的后视镜转动，以调整后视镜的角度。
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