CN108668058B - 一种基于图像识别的车内按键操作系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于图像识别的车内按键操作系统，它包括高像素摄像头、图像识别处理单元、环境光传感器单元、摄像头辅助照明单元、按键识别单元和按键背光指示单元，高像素摄像头完全覆盖按键识别单元；高像素摄像头采集按键识别单元的图像；图像识别处理单元处理来自高像素摄像头的图像信号；环境光传感器单元测量可见光强度；摄像头辅助照明单元为高像素摄像头提供补光；按键背光指示单元为按键识别单元提供背光照明。本发明采用高像素摄像头采集车内按键操作的图像，将其经过图像识别处理单元处理后，通过CAN总线输出对应的按键控制信号至车身控制器，有效提高按键操作在车内应用的灵活性、简易性，有着机械按键不可比拟的优势。

Description

一种基于图像识别的车内按键操作系统
技术领域
本发明涉及汽车内部按键操作领域，尤其是一种基于图像识别的车内按键操作系统。
背景技术
目前在汽车内部的电子控制单元越来越多，相应的作为按键输入数量也在随之增多。因此，机械按键作为传统的输入终端无法完全满足现在的车内按键输入发展的需要，特别是车内装饰要求更加美观，曲面造型更加复杂、丰富。
在车内使用机械按键有如下的缺点：
(1)由于受车内使用环境的影响，机械按键的使用寿命较短和操作可靠性较低。
(2)在有限的空间里面设置机械按键的数量也十分有限，甚至受空间限制无法设置机械按键。
(3)机械按键只能放置在外形规则、表面平整的应用场合中，无法在曲面造型或异型表面上得以使用。
以上缺点对车内机械按键操作都有很大程度的局限性，因此有必要对其进行革新，来克服这些缺陷。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供一种使用寿命长、可靠高的基于图像识别的车内按键操作系统，该系统可以配合不同的外观造型进行定制化设计，受空间因素影响较小，符合目前车内按键输入发展趋势。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种基于图像识别的车内按键操作系统，它包括高像素摄像头、图像识别处理单元、环境光传感器单元、摄像头辅助照明单元、按键识别单元和按键背光指示单元，高像素摄像头完全覆盖按键识别单元；高像素摄像头采集按键识别单元内设置的多个控制按键操作的图像；图像识别处理单元处理来自高像素摄像头的图像信号，通过CAN总线输出对应的控制按键的控制信号至车身控制器；环境光传感器单元测量可见光强度；摄像头辅助照明单元为高像素摄像头提供补光；按键背光指示单元为按键识别单元提供背光照明，增强按键识别单元与背景的对比度。
进一步地，按键识别单元内设置有行透光区域、列透光区域、位于控制按键上的按键标识透光区域及四个象限的透光标记点。
进一步地，当用户手指触碰到按键识别单元内的控制按键所在区域时，高像素摄像头连续采集该控制按键所在区域的图像，图像识别处理单元根据该控制按键上的按键标识透光区域及所在象限的透光标记点，判断有15幅连续图像中存在手指触碰该控制按键的事件，则记为一次有效的按键操作。
进一步地，环境光传感器单元根据车内光通量值判断是白天还是夜间；
当光通量>100lux时为白天状态，按键背光指示单元输出在白天状态下的照度值；
当光通量<50lux时为夜间状态，按键背光指示单元输出在夜间状态下的照度值，同时开启摄像头辅助照明单元为按键识别单元提供额外18lux的外部照明，以保证高像素摄像头采集按键识别单元的图像质量，降低噪点。
进一步地，在白天状态下，按键背光指示单元为行透光区域、列透光区域、按键标识透光区域及四个象限的透光标记点提供背光照明，其照度值为100±30cd/m2；
在夜间状态下，按键背光指示单元为行透光区域、列透光区域、按键标识透光区域及四个象限的透光标记点提供背光照明，其照度值为15±5cd/m2。
进一步地，高像素摄像头、环境光传感器单元及摄像头辅助照明单元三者与按键识别单元之间的夹角为75°。
进一步地，高像素摄像头的分辨率为1024*512，动态范围为154dB，水平视场角为42.8°，垂直视场角为20.8°，帧率为45fps。
有益效果：
1.本发明采用高像素摄像头采集车内按键操作的图像，将其经过图像识别处理单元处理后，通过CAN总线输出对应的按键控制信号至车身控制器，从而有效提高了按键操作在车内应用的灵活性、简易性，有着机械按键不可比拟的优势。
2.本发明将按键操作与图像识别结合起来，采用一种全新的方式来实现车内的按键操作，可以很好的配合车内造型进行定制化设计，受空间因素影响较小，符合目前车内按键输入发展趋势，有效克服了传统机械按键的诸多弊端，为提高按键使用寿命长，操作可靠性以及应用灵活性均起到了积极作用。
附图说明
图1是本发明一实施例的基于图像识别的车内按键操作系统的结构示意图；
图2是图1中按键识别单元的俯视图；
图中：1-高像素摄像头，2-图像识别处理单元，3-环境光传感器单元，4-摄像头辅助照明单元，5-按键识别单元，6-按键背光指示单元，7-CAN总线，51-控制按键，52-行透光区域，53-列透光区域，54-按键标识透光区域，551-第一透光标记点、552-第二透光标记点、553-第三透光标记点、554-第四透光标记点。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本实施例提出一种基于图像识别的车内按键操作系统，如图1所示，它包括高像素摄像头1、图像识别处理单元2、环境光传感器单元3、摄像头辅助照明单元4、3×4按键识别单元5和按键背光指示单元6，高像素摄像头1、环境光传感器单元3及摄像头辅助照明单元4三者与按键识别单元5之间的夹角为75°，高像素摄像头1完全覆盖按键识别单元5；高像素摄像头1采集按键识别单元5内设置的多个控制按键51操作的图像；图像识别处理单元2处理来自高像素摄像头1的图像信号，通过CAN总线7输出对应的控制按键51的控制信号至车身控制器；环境光传感器单元3使用德州仪器OPT3001-Q1，测量可见光强度；摄像头辅助照明单元4为高像素摄像头1提供补光；按键背光指示单元6为按键识别单元5提供背光照明。
在本实施例中，高像素摄像头1的分辨率为1024*512，动态范围为154dB，水平视场角为42.8°，垂直视场角为20.8°，帧率为45fps。
在本实施例中，如图2所示，按键识别单元5内设置有行透光区域52、列透光区域53、位于控制按键51上的3×4按键标识透光区域54及四个象限的透光标记点，行透光区域52和列透光区域53将按键识别单元5划分成多个控制按键51，每个控制按键51均设置有按键标识透光区域54，每个象限包含若干控制按键51，并有对应的透光标记点。例如，第一按键、第二按键、第五按键和第六按键划为第一象限，选取第一透光标记点551作为参考原点；第三按键、第四按键、第七按键和第八按键划为第二象限，选取第二透光标记点552作为参考原点；第七按键、第八按键、第十一按键和第十二按键划为第三象限，选取第三透光标记点553作为参考原点；第五按键、第六按键、第九按键和第十按键划为第四象限，选取第四透光标记点554作为参考原点。
在本实施例中，当用户手指触碰到按键识别单元5内的控制按键51所在区域时，高像素摄像头1连续采集该控制按键51所在区域的图像，图像识别处理单元2根据该控制按键51上的按键标识透光区域54及所在象限的透光标记点，判断有15幅连续图像中存在手指触碰该控制按键51的事件，则记为一次有效的按键操作，并通过CAN总线7将按键消息发送至汽车的车身控制器。
在本实施例中，环境光传感器单元3根据车内光通量值判断是白天还是夜间；
当光通量>100lux时为白天状态，按键背光指示单元6为行透光区域52、列透光区域53、按键标识透光区域54及四个象限的透光标记点提供背光照明，其照度值为100±30cd/m2；
当光通量<50lux时为夜间状态，按键背光指示单元6为行透光区域52、列透光区域53、按键标识透光区域54及四个象限的透光标记点提供背光照明，其照度值为15±5cd/m2，同时开启摄像头辅助照明单元4为按键识别单元5提供额外18lux的外部照明，以保证高像素摄像头1采集按键识别单元5的图像质量，降低噪点。
对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种基于图像识别的车内按键操作系统，其特征在于：包括高像素摄像头(1)、图像识别处理单元(2)、环境光传感器单元(3)、摄像头辅助照明单元(4)、按键识别单元(5)和按键背光指示单元(6)，所述高像素摄像头(1)完全覆盖所述按键识别单元(5)；所述高像素摄像头(1)采集所述按键识别单元(5)内设置的多个控制按键(51)操作的图像；所述图像识别处理单元(2)处理来自所述高像素摄像头(1)的图像信号，通过CAN总线(7)输出对应的所述控制按键(51)的控制信号至车身控制器；所述环境光传感器单元(3)测量可见光强度；所述摄像头辅助照明单元(4)为所述高像素摄像头(1)提供补光；所述按键背光指示单元(6)为所述按键识别单元(5)提供背光照明；
所述按键识别单元(5)内设置有行透光区域(52)、列透光区域(53)、位于所述控制按键(51)上的按键标识透光区域(54)及四个象限的透光标记点；其中行透光区域(52)和列透光区域(53)将按键识别单元(5)划分成多个控制按键(51)，每个控制按键(51)均设置有按键标识透光区域(54)，每个象限包含若干控制按键(51)，并有对应的透光标记点；
当用户手指触碰到所述按键识别单元(5)内的所述控制按键(51)所在区域时，所述高像素摄像头(10)连续采集所述控制按键(51)所在区域的图像，所述图像识别处理单元(20)根据所述控制按键(51)上的按键标识透光区域(54)及所在象限的透光标记点，判断有15幅连续图像中存在手指触碰所述控制按键(51)的事件，则记为一次有效的按键操作。
2.根据权利要求1所述的基于图像识别的车内按键操作系统，其特征在于：所述环境光传感器单元(30)根据车内光通量值判断是白天还是夜间；
当光通量>100lux时为白天状态，所述按键背光指示单元(60)输出在白天状态下的照度值；
当光通量<50lux时为夜间状态，所述按键背光指示单元(60)输出在夜间状态下的照度值，同时开启所述摄像头辅助照明单元(40)为所述按键识别单元(5)提供额外18lux的外部照明。
3.根据权利要求2所述的基于图像识别的车内按键操作系统，其特征在于：在白天状态下，所述按键背光指示单元(60)为所述行透光区域(52)、所述列透光区域(53)、所述按键标识透光区域(54)及四个象限的所述透光标记点提供背光照明，其照度值为100±30cd/m2；
在夜间状态下，所述按键背光指示单元(60)为所述行透光区域(52)、所述列透光区域(53)、所述按键标识透光区域(54)及四个象限的所述透光标记点提供背光照明，其照度值为15±5cd/m2。
4.根据权利要求1所述的基于图像识别的车内按键操作系统，其特征在于：所述高像素摄像头(10)、所述环境光传感器单元(30)及所述摄像头辅助照明单元(40)三者与所述按键识别单元(5)之间的夹角为75°。
5.根据权利要求1或4所述的基于图像识别的车内按键操作系统，其特征在于：所述高像素摄像头(10)的分辨率为1024*512，动态范围为154dB，水平视场角为42.8°，垂直视场角为20.8°，帧率为45fps。
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