CN111071015A - 一种视觉同步车窗控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视觉同步车窗控制方法及系统，包括以下步骤，获取车辆车窗的具体信息；通过视觉传感器识别、计算获知乘员的人脸朝向及视线方向；提高所述视线方向上车窗的透明度或关闭变色；乘员视线方向改变则开启计时；计时达到预定值后原视线方向上的车窗恢复原态，视线在达到所述预定值之前再次落在所述原视线方向上的车窗时，则取消计时，直至视线移开再次开始计时，提升了车内乘员的便利性，无需手动开关，同时在保障车内乘员隐私和舒适性的同时也减少了对驾驶观察的干扰，提升了驾驶的安全性。

Description

一种视觉同步车窗控制方法及系统

技术领域

本发明涉及乘用车部件自动化控制的技术领域，尤其涉及一种视觉同步车窗控制方法及系统。

背景技术

现有技术中，普通车辆玻璃贴膜是一般的固定色贴膜，属于汽车后市场改装产品，透光度固定，可用于保护车内乘员隐私或减轻外部光线的影响，但一旦外部光线照度下降，会影响车内乘员的观察，带来驾驶风险，故此汽车车窗玻璃采用电控变色开始进入人们的视线。

目前，电控变色玻璃改变透光度的方式大多通过手动通关电来调节，主要有电控变色玻璃汽车车窗和电控变色玻璃贴膜两种方式。其中，电控变色玻璃汽车车窗是通过在双层玻璃中间夹有液晶调光膜，通电后改变液晶排列，进而改变透光度；电控变色玻璃贴膜是汽车后市场改装产品，玻璃内侧贴膜，远离和变色玻璃中间夹的液晶调光膜一致，两种方式都需要通过手动开关，在车内乘员需要往该方向观看时需要提前关闭变色，操作繁复且会带来驾驶风险。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有通过手动通关电来调节电控变色玻璃车窗透光度方式存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明解决的技术问题是：解决现有电控变色玻璃车窗需要通过手动的方式来改变透光度带来的驾驶风险提高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种视觉同步车窗控制方法，包括：获取车辆车窗的具体信息；通过视觉传感器识别、计算获知乘员的人脸朝向及视线方向；提高所述视线方向上车窗的透明度或关闭变色；乘员视线方向改变则开启计时；计时达到预定值后原视线方向上的车窗恢复原态，视线在达到所述预定值之前再次落在所述原视线方向上的车窗时，则取消计时，直至视线移开再次开启计时。

作为本发明所述的视觉同步车窗控制方法的一种优选方案，其中：所述具体信息包括车窗是否可电控变色以及车窗相对于车辆的位置。

作为本发明所述的视觉同步车窗控制方法的一种优选方案，其中：所述视觉传感器设置有多个，且通过面部识别算法及视线估计算法计算获知乘员的人脸朝向及视线方向。

作为本发明所述的视觉同步车窗控制方法的一种优选方案，其中：所述预定值为3s。

为解决上述技术问题，本发明还提供如下技术方案：一种乘员视觉同步车窗控制系统，包括：采集模块，用于获取车辆车窗的具体信息；视觉模块，用于识别乘员的面部朝向；计算模块，用于根据所述视觉模块识别的面部朝向通过计算获知乘员的视线方向；控制模块，用于提高所述视线方向上车窗的透明度或关闭变色；计时模块，用于当乘员视线方向改变时开启计时，并于计时达到预定值后原视线方向上的车窗恢复原态，视线在达到所述预定值之前再次落在所述原视线方向上的车窗时，取消计时，直至视线移开再次开启计时。

作为本发明所述的视觉同步车窗控制系统的一种优选方案，其中：所述控制模块具体包括：判断单元，用于判断所述视线方向上是否有电控变色车窗并将指令发送至电控单元；电控单元，用于接收所述判断单元的指令，并提高所述视线方向上车窗的透明度或关闭变色。

作为本发明所述的视觉同步车窗控制系统的一种优选方案，其中：所述计时模块具体包括：设定单元，用于提前设定计时的所述预定值；计时单元，用于当乘员视线方向改变时开启计时；监测单元，用于检测计时达到所述预定值前，乘员的视线方向是否再次落在所述原视线方向上的车窗上，并发送指令；控制单元，用于接收所述监测单元发出的指令，并按照预定的定义执行。

作为本发明所述的视觉同步车窗控制系统的一种优选方案，其中：所述预定的定义具体为，当乘员视线方向改变时开启计时，并于计时达到所述预定值后所述原视线方向上的车窗恢复原态，视线在达到所述预定值之前再次落在所述原视线方向上的车窗时，取消计时，直至视线移开再次开启计时。

本发明的有益效果：本发明在控制电控变色玻璃车窗上用自主电控方式取代手动开关方式，提升了车内乘员的便利性，无需手动开关，同时在保障车内乘员隐私和舒适性的同时也减少了对驾驶观察的干扰，提升了驾驶的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明提供的视觉同步车窗控制方法的流程图；

图2为本发明提供的视觉同步车窗控制系统的模块图；

图3为本发明提供的视觉同步车窗控制方法的实际原理图；

图4为本发明提供的视觉同步车窗控制方法中提供的视觉传感器实际设置图；

图5为本发明提供的视觉同步车窗控制方法中提供的面部识别和视线估计的采集图；

图6为本发明提供的视觉同步车窗控制方法与现有手动控制车窗方法在危险概率一致的情况下时间与危险系数的图示。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

请参阅图1和图3～6，为本发明提供的视觉同步车窗控制方法的第一个实施例：一种视觉同步车窗控制方法，包括以下步骤：

获取车辆车窗的具体信息；

通过视觉传感器实时识别、计算获知乘员的人脸朝向及视线方向；

提高视线方向上车窗的透明度或关闭变色；

乘员视线方向改变则开启计时；

计时达到预定值后原视线方向上的车窗恢复原态，视线在达到预定值之前再次落在原视线方向上的车窗时，则取消计时，直至视线移开再次开启计时。

其中，具体信息包括车窗是否可电控变色以及车窗相对于车辆的位置，即车辆中是否有配置电控变色的车窗，以及这些车窗分别对应在车辆的什么位置，如获取“副驾驶座配置有电控变色玻璃”一类的信息。

进一步的，视觉传感器设置有多个，且通过面部实时识别算法及视线估计算法计算获知乘员的人脸朝向及视线方向。

需要说明的是：

①视觉传感器可以使用激光扫描器、线阵和面阵CCD摄像机或者TV摄像机，也可以使用最新出现的数字摄像机等。

②如图4所示，一般将视觉传感器设置于驾驶座中控盘上，采用三个传感器以三点等腰三角形的设置方法进行安装，此种安装设置方法能够以最少的传感器数量实现最佳的检测识别，其中，一个传感器正对驾驶座，另外两个分别设置于驾驶座与左右后视镜的连线方向且偏向车辆轴线方向15°的方向上，三者共同配合实现无死角识别。

③面部识别算法及视线估计算法采用Face++人脸识别的情绪识别和视线估计方法，其中，情绪识别是指分析识别图片中人脸的各类情绪并返回该人脸在各类不同情绪上的置信度分数，当某种情绪的置信度分数越高，则可认为此种情绪与人脸真是情绪越接近，目前Face++能够识别愤怒、厌恶、恐惧、高兴、平静、伤心、惊喜等7类最重要的情绪；视线估计是计算图片或视频中人眼的视线方向和眼球位置，Face++能够对图片中的人眼视线方向进行估计，计算并返回高精度的双眼眼球中心位置坐标，以及双眼视线方向向量，在视频中可以实现对人眼视线的实时追踪。本发明采用的面部识别算法具体为现有技术中人脸识别经典算法之一的特征脸方法：获取包含M张人脸图像的集合S；在获取到人脸向量集合S后，计算得到平均图像Ψ；计算每张图像和平均图像的差值Φ；找到M个正交的单位向量un；识别人脸。本发明采用现有技术中一种基于脸部特征追踪的视线估计算法，使用追踪面部特征的方法追踪视线方向，根据眼睛的解剖结构建立了眼睛模型和方程，通过求解方程，可以估计出三维视轴，然后通过将该视轴与屏幕相交来获得屏幕上的凝视点，视线表明，在头部自由运动的情况下，该方法可以达到3度以下的精度。最终通过两种算法计算获知乘员的人脸朝向及视线方向。

进一步的，考虑到实际驾驶情况，将预定值设置为3s。3s的预定值设置会防止出现短时间视线再次落在原视线方向上的车窗上导致的车窗需要频繁改变状态的问题，同时3s的设置也考虑到乘员视线离开一段时间后车窗恢复原态，若是预定值设置过长则会造成车内乘员的隐私暴露在外过长时间。

本发明首先获取车辆车窗是否可电控变色以及车窗相对于车辆的位置信息，后依据现有技术中的特征脸方法进行人脸朝向的识别，此时考虑到进行面部识别后考虑到视线估计需要用到车窗上，而车辆车窗都是接续安装的，相互之间的距离很近，需要采用精度差距较小的算法进行视线估计，故此本发明创造性的将使用追踪面部特征的方法追踪视线方向用至视线同步车窗上，用以实时实现视线方向的精准识别，从而实时精准控制具体的车窗，当检测到视线方向上有电控玻璃后，控制该视线方向上的车窗玻璃关闭变色，若是没有电控玻璃，则提高该视线方向上的车窗玻璃透明度，保证乘员可以更好的观察外部环境，提高安全性。当乘员观察完毕后，改变视线方向，此时系统开始计时，由于提前设定了定时单元的预定值，当计时达到预定值时，乘员的视线方向没有再次落在原视线方向上的车窗上时，车窗恢复原态，重新恢复到变色状态，若是在计时到达预定值之前乘员的视线方向再次落在原视线方向上的车窗上时就取消计时，等到实现再次移开再次开启计时，如此实现视觉同步车窗控制。

如下表1所示为本发明自动控制与现有手动控制变色方式在控制时间消耗的对比表：

表1：自动控制与手动控制消耗时间对比表

如上表1所示，手动控制调节透光度的调节时间是1.27s，自动控制调节透光度的调节时间是0.017s，相比较而言，自动控制不仅快速简便，而且能够在极端的时间内反馈是否变色，提高了行车的安全。

如图6所示：在风险概率一定的情况下，t2时间内因注意力转移发生事故的概率是t1时间内概率的(t2/t1)²倍。(在表1的数据中，这个倍率约为136倍)，其中，t1为自动控制注意力转移的时间，t2为手动控制注意力转移的时间。

实施例2

请参阅图2，为本发明提供的视觉同步车窗控制系统的第一个实施例：一种乘员视觉同步车窗控制系统，包括：

采集模块100，用于获取车辆车窗的具体信息；

视觉模块200，用于实时识别乘员的面部朝向；

计算模块300，用于根据视觉模块200识别的面部朝向通过计算获知乘员的视线方向；

控制模块400，用于提高视线方向上车窗的透明度或关闭变色；

计时模块500，用于当乘员视线方向改变时开启计时，并于计时达到预定值后原视线方向上的车窗恢复原态，视线再次落在原视线方向上的车窗时，取消计时，直至视线移开再次开启计时。

进一步的，计时模块600具体包括：

设定单元，用于提前设定计时的预定值；

计时单元，用于当乘员视线方向改变时开启计时；

监测单元，用于检测计时达到预定值前，乘员的视线方向是否再次落在原视线方向上的车窗上，并发送指令；

控制单元，用于接收监测单元发出的指令，并按照预定的定义执行。

其中，预定的定义具体为，当乘员视线方向改变时开启计时，并于计时达到预定值后原视线方向上的车窗恢复原态，视线再次落在原视线方向上的车窗时，取消计时，直至视线移开再次开启计时。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

如在本申请所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种视觉同步车窗控制方法，其特征在于：包括，

获取车辆车窗的具体信息；

通过视觉传感器实时识别、计算获知乘员的人脸朝向及视线方向；

提高所述视线方向上车窗的透明度或关闭变色；

乘员视线方向改变则开启计时；

计时达到预定值后原视线方向上的车窗恢复原态，视线在达到所述预定值之前再次落在所述原视线方向上的车窗时，则取消计时，直至视线移开再次开启计时。

2.根据权利要求1所述的视觉同步车窗控制方法，其特征在于：所述具体信息包括车窗是否可电控变色以及车窗相对于车辆的位置。

3.根据权利要求1所述的视觉同步车窗控制方法，其特征在于：所述视觉传感器设置有多个，且通过面部识别算法及视线估计算法计算获知乘员的人脸朝向及视线方向。

4.根据权利要求1所述的视觉同步车窗控制方法，其特征在于：所述预定值为3s。

5.一种视觉同步车窗控制系统，其特征在于：包括，

采集模块(100)，用于获取车辆车窗的具体信息；

视觉模块(200)，用于实时识别乘员的面部朝向；

计算模块(300)，用于根据所述视觉模块(200)识别的面部朝向通过计算获知乘员的视线方向；

控制模块(400)，用于提高所述视线方向上车窗的透明度或关闭变色；

计时模块(500)，用于当乘员视线方向改变时开启计时，并于计时达到预定值后原视线方向上的车窗恢复原态，视线在达到所述预定值之前再次落在所述原视线方向上的车窗时，取消计时，直至视线移开再次开启计时。

6.根据权利要求5所述的视觉同步车窗控制系统，其特征在于：所述控制模块(400)具体包括，

判断单元，用于判断所述视线方向上是否有电控变色车窗并将指令发送至电控单元；

电控单元，用于接收所述判断单元的指令，并提高所述视线方向上车窗的透明度或关闭变色。

7.根据权利要求5所述的视觉同步车窗控制系统，其特征在于：所述计时模块(600)具体包括，

设定单元，用于提前设定计时的所述预定值；

计时单元，用于当乘员视线方向改变时开启计时；

监测单元，用于检测计时达到所述预定值前，乘员的视线方向是否再次落在所述原视线方向上的车窗上，并发送指令；

控制单元，用于接收所述监测单元发出的指令，并按照预定的定义执行。

8.根据权利要求7所述的视觉同步车窗控制系统，其特征在于：所述预定的定义具体为，当乘员视线方向改变时开启计时，并于计时达到所述预定值后所述原视线方向上的车窗恢复原态，视线在达到所述预定值之前再次落在所述原视线方向上的车窗时，取消计时，直至视线移开再次开启计时。

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