CN111216783B - 一种隐藏式方向盘的控制方法、控制系统和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种隐藏式方向盘的控制方法、控制系统和存储介质，控制方法包括：检测方向盘按键状态，唤醒控制系统；当车机的方向盘按键被按下时，车机向处理器发送信号，控制系统根据驾驶员信息确定设定位置，并控制方向盘伸出至设定位置；当按键处于弹起状态时，车机向处理器发送信号，控制方向盘收缩。在本发明中方向盘伸出的设定位置根据驾驶员的身高调整，在方向盘伸出之前控制系统还会根据主驾驶位座椅的初始位置、驾驶员的下肢体关节摆放舒适度来确定主驾驶位座椅的预设位置，将主驾驶位座椅移至预设位置，提高驾驶员操作舒适度。当方向盘按键被弹起时方向盘会按照伸出的路线进行收缩，给驾驶员留有足够的空间用于车内休息和进餐。

Description

一种隐藏式方向盘的控制方法、控制系统和存储介质

技术领域

本发明涉及一种方向盘的控制方法，特别是涉及一种隐藏式方向盘的控制方法、控制系统和存储介质。

背景技术

已有现有技术研究将方向盘隐藏到车内，方便车辆驾驶者上下车，或是方便驾驶员在车内休息或进食，为拓展驾驶员前面的空间。

例如，中国专利CN103600761A公开了可伸缩隐藏式车辆方向盘和仪表盘的控制系统及方法，当车辆方向盘和仪表盘需要收起时，方向盘和仪表盘收缩到车内，并由挡板遮挡，实现方向盘和仪表盘完全隐藏，当需要使用车辆方向盘和仪表盘时，护板打开，方向盘和仪表盘按照预先存储数据参数伸展到预定位置，当无人驾驶汽车在无人驾驶状态时，车辆方向盘可以隐藏到车内，当车辆发生碰撞时或碰撞后，方向盘和仪表盘按照预先存储数据参数收缩到车内，在驱动电机断电的情况下，通过手动调节装置把方向盘和仪表盘收缩到车内。在该申请文件中，仅给出了方向盘的伸缩动作，同时方向盘的预定位置属于固定位置，不能根据驾驶员不同身高来调整。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种隐藏式方向盘的控制方法、控制系统和存储介质，用于解决现有技术中隐藏式方向盘伸出的预定位置属于固定位置，不能根据驾驶员不同身高来调整的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种隐藏式方向盘的控制方法，由集成在车机内的控制系统执行，车机上配置有控制方向盘伸出、缩回的方向盘按键，其特征在于，包括以下步骤：检测方向盘按键状态，唤醒控制系统，所述方向盘按键状态分为按下和弹起；当方向盘按键处于按下状态时，车机向处理器发送控制信号，控制方向盘伸出至设定位置，方向盘按键反馈给车机弹出方向盘成功信号；当方向盘按键处于弹起状态时，车机向处理器发送控制信号，控制方向盘收缩，方向盘按键通过反馈给车机隐藏方向盘成功信号。

于本发明的一实施例中，所述控制系统采集驾驶员信息确定设定位置，控制方向盘伸出至所述设定位置，具体包括：

通过安装于仪表盘的第一摄像装置采集驾驶员的正面上半身图片；

将正面上半身图片与第一预设图片依次对比，获得人体的坐姿肩高和脸部区域；

根据坐姿肩高、脸部区域作图获得人体模型H点；

依据人体模型H点获得方向盘设定位置。

于本发明的一实施例中，所述脸部区域的获得具体为：

依据第一预设图片建立背景模型；

将正面上半身图片和第一预设图片对比灰度值，获得人体脸部区域。

于本发明的一实施例中，所述坐姿肩高的获得具体为：

依据脸部区域以肩膀宽度为头部的三倍，分别得到左肩膀位置和右肩膀位置，取左肩膀位置和右肩膀位置的平均值作为肩膀位置；

在拍摄时，所述正面上半身图片以座椅正上方的车厢顶部为的顶部边缘进行拍摄，依据图片拍摄比例，得到肩膀位置与车厢顶部距离；

根据汽车车厢高度，得到肩膀位置与车辆底板距离，所述肩膀位置与车辆底板距离为坐姿肩高。

于本发明的一实施例中，所述人体模型H点的获得包括：

依据安装于副驾驶位侧的车门上的第二摄像装置，采集驾驶员的侧面图片；所述第一摄像装置和第二摄像装置都安装在距离车底盘相同的垂直高度；

所述侧面图片与第二预设图片对比，获得驾驶员侧面图形；

根据人体侧面图形、脸部区域、坐姿肩高，以作图方式确定人体模型H点。

于本发明的一实施例中，所述依据人体模型H点获得方向盘设定位置，基于以下公式实现：

式中，h为人体模型H点距离车辆底板高度；

S _x 为方向盘中心店距离踏板的横向距离；

S _z 为方向盘中心店距离踏板的高度；

θ为方向盘相对垂线的倾角。

于本发明的一实施例中，所述步骤S110中在方向盘伸出至设定位置之前，还包括有控制主驾驶位座椅移动至预设位置，所述预设位置的确定由以下步骤实现：

控制系统在车机界面显示输入框供用户录入驾驶员身高，同时由安装在主驾驶位座椅底部的位置传感器检测主驾驶位座椅的初始位置；

根据驾驶员身高，取得驾驶员的坐姿尺寸；

按照人体模型舒适关节角度，根据坐姿尺寸、人体模型H点的高度，以车辆踏板位置为原点；通过三角定理计算得到主驾驶位座椅相距车辆踏板之间的距离，该距离作为主驾驶位座椅的预设位置。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述隐藏式方向盘控制方法的步骤。

本发明还提供了一种隐藏方向盘的控制系统，应用于可伸缩式方向盘，所述控制系统集成于车机内，包括：处理器和存储器；所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述控制系统执行所述的隐藏式方向盘控制方法。

于本发明的一实施例中，所述控制系统还包括一摄像装置、第二摄像装置和位置传感器；

所述处理器的输入端分别连接所述第一摄像装置、第二摄像装置、位置传感器和存储器；

所述第一摄像装置安装于仪表盘，用于采集驾驶员正面上半身图片；

所述第二摄像装置安装于副驾驶位侧的车门，用于采集驾驶员侧面图片；

所述位置传感器安装于主驾驶位座椅底部，用于检测主驾驶位座椅与车辆踏板之间的距离。

如上所述，本发明的一种隐藏式方向盘的控制方法、控制系统和存储介质，具有以下有益效果：

本发明提供的隐藏式方向盘的控制方法、控制系统和存储介质，当方向盘按键被按下时，控制系统根据驾驶员的身高，来制定方向盘从前控制台内伸出后可到达的设定位置，相应地，在确定设定位置后且在方向盘伸出之前，会根据驾驶员的身高、主驾驶位座椅的初始位置、以及驾驶员的下肢体关节摆放舒适度来确定主驾驶位座椅的预设位置，确保驾驶员在操作方向盘是自身有较为舒适的关节摆放角度。当方向盘按键被弹起时，方向盘会按照伸出时路线返回，重新收缩到前控制台内，给驾驶员留有足够的空间用于车内休息和进餐。

附图说明

图1显示为本发明的隐藏式方向盘的控制方法的流程图。

图2显示为本发明的隐藏式方向盘的控制方法中人体模型H点位置确定的流程图。

图3显示为本发明的绘制人体模型H点位置的尺寸示意图。

图4显示为本发明的人体模型舒适关节角度示意图。

图5显示为获取主驾驶位座椅的预设位置的尺寸示意图。

元件标号说明

S100~S140	步骤
		S111~S114	步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

第一实施例

请参阅图1，本发明提供一种隐藏式方向盘的控制方法，由集成在车机内的控制系统执行，车机上配置有控制方向盘伸出、缩回的方向盘按键，主要通过以下步骤实现：

步骤S100，检测方向盘按键状态，唤醒控制系统；所述方向盘按键状态分为按下和弹起；

步骤S110，当方向盘按键被按下时，车机通过CAN向控制系统的处理器发送控制信号，当然，车机也可通过其他传输方式与处理器相互传输，在这里不做限定。所述控制系统采集驾驶员信息确定设定位置，控制方向盘从前控制台内伸出至所述设定位置，随后执行步骤S120；

步骤S120，方向盘按键通过CAN反馈给车机弹出方向盘成功信号；

步骤S130，当方向盘按键处于弹起状态时，车机通过CAN向处理器发送控制信号，控制方向盘收缩到前控制台内，随后执行步骤S140；

步骤S140，方向盘按键通过CAN反馈给车机隐藏方向盘成功信号。

在上述步骤S110中，参阅图2，所述控制系统采集驾驶员信息确定设定位置，控制方向盘从前控制台内伸出至所述设定位置，具体包括以下步骤：

步骤S111，通过安装于仪表盘的第一摄像装置采集驾驶员的正面上半身图片；

步骤S112，将正面上半身图片与第一预设图片依次对比，获得人体的坐姿肩高和脸部区域；

具体的，所述第一预设图片是在驾驶员尚未进入时拍摄的主驾驶位座椅的正面图片，标记出主驾驶位座椅外部轮廓；另外，采集的正面上半身图片是在驾驶位座椅未调整之前拍摄的图片，在本实施例中，主驾驶位座椅的倾斜角度在驾驶员进入车辆前，会由车机通过CAN总线预先按照人体模型舒适关节角度调节好座椅的倾斜角度，并且在调节过程中默认座椅的倾斜角度不变，从而上身在调整前后的高度基本不变。

进一步的，所述脸部区域的获得，主要通过以下步骤实现：

（1）依据第一预设图片建立背景模型；

（2）将正面上半身图片和第一预设图片对比灰度值，获得人体脸部区域；

具体为：

i）将分别求出正面上半身图片与第一预设图片的value分量图像；

ii）判断对应位置上的像素差值是否在预设阈值范围内，若是，则仍是背景部分；若不是，则保留原像素值；从而得到人体区域；

iii）根据肤色模型库从人体区域中来确定脸部区域；在确定所述脸部区域时，对提取的去增加限制条件，所述限制条件可以为所述脸部区域应满足区域宽度<区域长度<两倍区域宽度。限制条件的增加主要是保证通过肤色提取的区域是脸部区域，即使背景中出现了与肤色相近的颜色，也因满足限制条件而被剔除。另外，所述肤色模型库为预先设定的模型库，在模型库中会预设放入多种肤色图像，并逐一计算图像的颜色分量，同时累加求平均值，将平均值放入数字，进行统计。

进一步的，所述坐姿肩高的获得，主要包括：

（1）依据脸部区域以肩膀宽度为头部的三倍，分别得到左肩膀位置和右肩膀位置，取左肩膀位置和右肩膀位置的平均值作为肩膀位置；

（2）在拍摄时，第一摄像装置主驾驶员为座椅正上方的车厢顶部为正面上半身图片的顶部边缘进行拍摄，依据图片拍摄比例，可得到肩膀位置相对于车厢顶部距离，通常情况下汽车车厢高度属于已知条件，从而得到肩膀位置距离车辆底板之间距离，即为坐姿肩高。相应地，脸部区域的眼点位置可以通过第一摄像装置高速抓拍两张图片进行对比，获得在正面上半身图片上的眼点位置，从而确定眼点距离车辆底板高度。

步骤S113，根据坐姿肩高、脸部区域作图获得人体模型H点；所述人体模型H点是指驾驶员在座椅位置的参考点，是两个躯干与大腿相连的旋转点“跨点”的中心点。

进一步的，不同身高的驾驶员，在座椅上的H点不同，方向盘的设定位置需要适应不同的人体模型H点位置。

其中，所述人体模型H点的确定过程具体为：

（1）依据安装于副驾驶位侧的车门上的第二摄像装置，采集驾驶员的侧面图片；所述第一摄像装置和第二摄像装置都安装在距离车底盘相同的垂直高度，所述第二摄像装置置于驾驶位座椅前方的斜侧面。

（2）所述侧面图片与第二预设图片对比，获得人体侧面图形；所述第二预设图片是在驾驶员尚未进入时拍摄的主驾驶位座椅的侧面图片，标记出主驾驶位座椅外部轮廓；采集的侧面上身图片均是在驾驶位座椅未调整之前拍摄的图片，在本实施例中，仅考虑在调节过程中，座椅的倾斜角度不变，从而上身在调整前后的高度基本不变，人体模型H点位置的高度基本不变。

（3）根据人体侧面图形、脸部区域、坐姿肩高，确定人体模型H点。

其中，人体模型H点通过作图方式获得，在控制系统中的处理器中配置画图模块，依据人体侧面图形、脸部区域、坐姿肩高来作出如图3所述的尺寸图从而得到人体模型H点位置的高度，图3中E为眼点；S为肩关节点，肩关节点根据坐姿肩高确定；作以靠背表面向前第一预设距离的平行线，所述S点在所述平行线上，座椅靠背与垂线的夹角角度为座椅靠背倾角，第一预设距离d1可以根据不同车型来作调整，本实施例中所述第一预设距离取130mm，此时，在距离座椅表面前方第二预设距离d2处作出H点，本实施例中所述第二预设距离取134mm，从而得到人体模型H点距离车辆底板高度。需要说明的是，在本实施例中，认为在调节前后，仅考虑座椅靠背的倾斜角度未发生变化的情况。

步骤S114，依据人体模型H点获得方向盘设定位置；所述方向盘设定位置包括方向盘中心位置和方向盘倾角。

计算得到方向盘的设定位置，所述设定位置包括方向盘倾角和方向盘中心位置；根据SAE标准如下公式计算：

式中，h为人体模型H点位置的高度；

S _x 为方向盘中心点距离踏板的横向距离；

S _z 为方向盘中心点距离踏板的高度；

θ为方向盘相对垂线的倾角。

通过上述步骤，当检测到方向盘按键被按下时，控制系统会根据第一摄像装置、第二摄像装置采集驾驶员的正面上半身图片和侧面图片，通过处理正面上半身图片和侧面图片来取得

伸出可以依据驾驶员身高来对方向盘的伸出后位置进行调整，提高驾驶员操作的舒适度。

另外，所述步骤S110中在方向盘伸出之前，还包括：控制主驾驶位座椅移动至预设位置，可以提高驾驶员驾驶的舒适度；避免方向盘伸出时触碰到驾驶员身体。

具体的，所述控制主驾驶位座椅移动至预设位置由以下步骤实现：

（1）控制系统在车机界面显示输入框供用户录入驾驶员身高，同时检测主驾驶位座椅的初始位置。

所述主驾驶位座椅的初始位置由安装在主驾驶位座椅底部的位置传感器来检测，所述主驾驶位座椅的初始位置具体是指在未调节座椅前，主驾驶位座椅与车辆踏板相距的初始距离作为主驾驶位座椅的初始位置。

（2）根据驾驶员身高，取得驾驶员的坐姿尺寸。所述坐姿尺寸与身高具有比例关系，在本实施例中，所述坐姿尺寸至少包括坐深、坐姿膝高，将坐深看作大腿长度，坐姿膝高看作小腿长度。

（3）按照人体模型舒适关节角度，参阅图4中下肢体摆放的关节角度，根据坐姿尺寸、人体模型H点的高度，以车辆踏板位置为原点，如图5所示，图中L1、L2分别为小腿长度、大腿长度，通过三角定理计算得到主驾驶位座椅相距车辆踏板之间的距离，该距离即为主驾驶位座椅的预设位置。其中，主驾驶位座椅高度是指主驾驶位座椅边缘至车辆底部之间相距的高度，在计算过程中，不同关节的舒适角度取对应角度范围的中间值。

（4）控制主驾驶位座椅从初始位置移动至预设位置。具体可以是，判断初始位置与预设位置间的距离，由安装在座椅底部导轨上的电动机来带动主驾驶位座椅的前后移动，所述电动机采用直流电动机。

当然，主驾驶位座椅位置的调节可以不采用自动调节，直接通过手动调节至预设位置，手动调节主要利用已安装在主驾驶位座椅底部的调节器。其中，位置传感器实时监测主驾驶位座椅位置，在手动调节中主驾驶位座椅与预设位置之间相距一定范围内，则可认为主驾驶位座椅已移动至预设位置。

在本实施例中，当方向盘按键被按下时，控制系统根据驾驶员的身高，来制定方向盘从前控制台内伸出后可到达的设定位置，相应地，在确定设定位置后且在方向盘伸出之前，会根据驾驶员的身高、主驾驶位座椅的初始位置、以及驾驶员的下肢体关节摆放舒适度来确定主驾驶位座椅的预设位置，确保驾驶员在操作方向盘是自身有较为舒适的关节摆放角度。

当方向盘按键被弹起时，方向盘会按照伸出时路线返回，重新收缩到前控制台内。这样当驾驶员需要在车内休息、进餐时，留有足够的空间，更方便动作。

第二实施例

本发明还提供了一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述隐藏式方向盘控制方法的步骤。

本发明还提供了一种隐藏方向盘的控制系统，应用于可伸缩式方向盘，所述控制系统集成于车机内，包括：处理器和存储器；所述存储器存储有计算机程序，该程序被所述处理器执行时实现所述隐藏式方向盘控制方法；所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述控制系统执行所述隐藏式方向盘控制方法。

所述隐藏方向盘的控制系统还包括有：第一摄像装置、第二摄像装置和位置传感器；

所述处理器的输入端分别连接所述第一摄像装置、第二摄像装置、位置传感器和存储器；

所述第一摄像装置安装于仪表盘，用于采集驾驶员正面上半身图片；

所述第二摄像装置安装于副驾驶位侧的车门，用于采集驾驶员侧面图片；

所述位置传感器安装于主驾驶位座椅底部，用于检测主驾驶位座椅与车辆踏板之间的距离。

综上所述，本发明提供的隐藏式方向盘的控制方法、控制系统和存储介质，当方向盘按键被按下时，控制系统根据驾驶员的身高，来制定方向盘从前控制台内伸出后可到达的设定位置，相应地，在确定设定位置后且在方向盘伸出之前，会根据驾驶员的身高、主驾驶位座椅的初始位置、以及驾驶员的下肢体关节摆放舒适度来确定主驾驶位座椅的预设位置，确保驾驶员在操作方向盘是自身有较为舒适的关节摆放角度。当方向盘按键被弹起时，方向盘会按照伸出时路线返回，重新收缩到前控制台内。这样当驾驶员需要在车内休息、进餐时，留有足够的空间，更方便动作。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种隐藏式方向盘的控制方法，由集成在车机内的控制系统执行，车机上配置有控制方向盘伸缩的方向盘按键，其特征在于，包括以下步骤：

检测方向盘按键状态，唤醒控制系统，所述方向盘按键状态分为按下和弹起两种状态；

当方向盘按键处于按下状态时，车机向处理器发送控制信号，控制系统采集驾驶员信息以确定设定位置，控制方向盘伸出至所述设定位置；

方向盘按键通过CAN反馈给车机弹出方向盘成功信号；

当方向盘按键处于弹起状态时，车机通过向处理器发送控制信号，控制方向盘收缩；

方向盘按键通过CAN反馈给车机隐藏方向盘成功信号；

其中，所述控制系统采集驾驶员信息以确定设定位置，控制方向盘伸出至所述设定位置具体包括：

通过安装于仪表盘的第一摄像装置采集驾驶员的正面上半身图片；

将正面上半身图片与第一预设图片进行对比，获得驾驶员的坐姿肩高和脸部区域；

根据坐姿肩高、脸部区域作图获得人体模型H点；

依据人体模型H点获得方向盘设定位置；

所述人体模型H点的获得包括：

依据安装于副驾驶位侧的车门上的第二摄像装置，采集驾驶员的侧面图片；所述第一摄像装置和第二摄像装置都安装在距离车底盘相同的垂直高度；

所述侧面图片与第二预设图片进行对比，获得驾驶员的侧面图形；

根据侧面图形、脸部区域、坐姿肩高，以作图方式确定人体模型H点。

2.根据权利要求1所述的隐藏式方向盘的控制方法，其特征在于：所述脸部区域的获得过程具体包括：

依据第一预设图片建立背景模型；

将正面上半身图片和第一预设图片对比灰度值，获得人体脸部区域。

3.根据权利要求2所述的隐藏式方向盘的控制方法，其特征在于，所述坐姿肩高的获得具体为：

依据脸部区域以肩膀宽度为头部的三倍，分别得到左肩膀位置和右肩膀位置，取左肩膀位置和右肩膀位置的平均值作为肩膀位置；

在拍摄时，所述正面上半身图片以座椅正上方的车厢顶部为的顶部边缘进行拍摄，依据图片拍摄比例，得到肩膀位置与车厢顶部距离；

根据汽车车厢高度，得到肩膀位置与车辆底板距离，所述肩膀位置与车辆底板距离为坐姿肩高。

4.根据权利要求1所述的隐藏式方向盘的控制方法，其特征在于：所述依据人体模型H点获得方向盘设定位置基于以下公式获得：

式中，h为人体模型H点距离车辆底板高度；

S _x 为方向盘中心点距离踏板的横向距离；

S _z 为方向盘中心点距离踏板的高度；

θ为方向盘相对垂线的倾角。

5.根据权利要求1所述的隐藏式方向盘的控制方法，其特征在于：所述当方向盘按键处于按下状态时，车机向处理器发送控制信号，控制系统采集驾驶员信息以确定设定位置，控制方向盘伸出至所述设定位置的步骤中，在方向盘伸出至设定位置之前，还包括有控制主驾驶位座椅移动至预设位置，所述预设位置的确定由以下步骤实现：

控制系统在车机界面显示输入框供用户录入驾驶员身高，同时由安装在主驾驶位座椅底部的位置传感器检测主驾驶位座椅的初始位置；

根据驾驶员身高，取得驾驶员的坐姿尺寸；

按照人体模型舒适关节角度，根据坐姿尺寸、人体模型H点的高度，以车辆踏板位置为原点，通过三角定理计算得到主驾驶位座椅相距车辆踏板之间的距离，以所述距离作为主驾驶位座椅的预设位置。

6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述隐藏式方向盘的控制方法的步骤。

7.一种隐藏方向盘的控制系统，应用于可伸缩式方向盘，所述控制系统集成于车机内，其特征在于，包括：处理器和存储器；所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使所述控制系统执行如权利要求1-5中任一项所述的隐藏式方向盘的 控制方法。

8.根据权利要求7所述隐藏方向盘的控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括第一摄像装置、第二摄像装置和位置传感器；

所述处理器的输入端分别连接所述第一摄像装置、第二摄像装置、位置传感器和存储器；

所述第一摄像装置安装于仪表盘，用于采集驾驶员的正面上半身图片；

所述第二摄像装置安装于副驾驶位侧的车门，用于采集驾驶员的侧面图片；

所述位置传感器安装于主驾驶位座椅底部，用于检测主驾驶位座椅与车辆踏板之间的距离。

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