CN111469767A - 一种汽车反光镜智能调节装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了智能驾驶技术领域的一种汽车反光镜智能调节装置及方法，旨在解决现有技术中汽车反光镜无法自动调节的技术问题。所述装置包括处理单元以及分别与其电性连接的座椅位置采集单元、驾驶员坐高采集单元、图像采集单元、反光镜调节单元；所述图像采集单元包括摄像头以及与其传动连接的升降机构和偏转机构，所述摄像头与处理单元电性连接。

Description

一种汽车反光镜智能调节装置及方法
技术领域
本发明涉及一种汽车反光镜智能调节装置及方法，属于智能驾驶技术领域。
背景技术
随着汽车进入千家万户，汽车驾驶员越来越多。现实生活中，有些驾驶员并不十分清楚如何正确地调整反光镜，导致反光镜的可视角度和视野范围变窄变小，无法清楚辨析后方情况，汽车行驶过程中容易引发交通事故，因而迫切需要提供一种自动调节反光镜的方法。发明专利CN107097740B提供了一种基于车联网技术的汽车座椅和反光镜智能控制系统及方法，通过脉冲信号波采集座椅和反光镜的位置数据，由手机终端发送不同用户的个人信息，通信模块接收到信息后通过串口向单片机发送指定的字符串，单片机结合用户的个人信息对座椅和反光镜的位置数据进行逻辑判断，进而做出正确的调节动作。该专利所提供方法仅针对特定人群，对于未曾在该车辆设置座椅数据的驾驶员是无效的，即便在该车辆设置过座椅数据，但如果不能接受信息也同样无效，因而在实际使用过程中存在明显的局限性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种汽车反光镜智能调节装置及方法，以解决现有技术中汽车反光镜无法自动调节的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种汽车反光镜智能调节装置，包括处理单元以及分别与其电性连接的座椅位置采集单元、驾驶员坐高采集单元、图像采集单元、反光镜调节单元；
所述图像采集单元包括摄像头以及与其传动连接的升降机构和偏转机构，所述摄像头与处理单元电性连接。
进一步地，所述摄像头通过偏转机构与升降机构的动力输出端传动连接；所述升降机构包括设于驾驶员座椅右侧的步进电机，所述步进电机的动力输出端固定连接有丝杆，所述丝杆螺纹连接有丝母，所述丝母固定连接有滑块，所述滑块与偏转机构传动连接；
步进电机与处理单元电性连接。
进一步地，所述偏转机构包括与滑块固定连接的水平方向调节电机，所述水平方向调节电机的动力输出端传动连接有水平方向调节轴，所述水平方向调节轴固定连接有俯角调节电机，所述俯角调节电机的动力输出端通过俯角调节导轨与摄像头传动连接；
水平方向调节电机和俯角调节电机分别与处理单元电性连接。
进一步地，所述驾驶员坐高采集单元包括设于驾驶员座椅椅背或/和汽车顶盖内侧的红外测距仪。
进一步地，所述驾驶员座椅通过座椅导轨与汽车滑动连接，所述座椅位置采集单元包括设于座椅导轨上的滑动变阻器。
进一步地，所述摄像头设有两个，两个摄像头对应传动连接有升降机构和偏转机构。
为达到上述目的，本发明还提供了一种汽车反光镜智能调节方法，包括如下步骤：
通过座椅位置采集单元获取驾驶员座椅位置；
通过驾驶员坐高采集单元获取驾驶员坐高；
根据所获取的驾驶员座椅位置和驾驶员坐高，通过图像采集单元调节摄像头的升降高度或/和偏转角度，由摄像头模拟驾驶员人眼位置的视角；
通过摄像头获取反光镜中的影像；
根据反光镜中的影像，通过反光镜调节单元对反光镜进行调节。
进一步地，通过图像采集单元调节摄像头的升降高度或/和偏转角度的方法，包括：
根据所获取的驾驶员座椅位置和驾驶员坐高，推测出驾驶员人眼位置；
根据驾驶员人眼位置与图像采集单元之间的相对位置，通过升降机构或/和偏转机构调节摄像头的升降高度或/和偏转角度。
进一步地，根据反光镜中的影像，通过反光镜调节单元对反光镜进行调节，包括：
对所述影像进行识别；
通过反光镜调节单元调节反光镜，直至在所述影像的对应位置上识别出标识物。
进一步地，所述标识物包括门把手。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明装置及方法利用座椅位置采集单元获取驾驶员座椅位置，利用驾驶员坐高采集单元获取驾驶员坐高，处理单元根据驾驶员座椅位置和取驾驶员坐高可以推测出驾驶员人眼位置，再根据驾驶员人眼位置与图像采集单元之间的相对位置，通过升降机构和偏转机构对应调节摄像头的升降高度和偏转角度，通过摄像头模拟驾驶员人眼位置的视角以摄录反光镜中的影像，再对影像进行识别并同步对反光镜进行调节，直至汽车的门把手出现在影像中的对应位置，从而完成对反光镜的智能调节。采用本发明装置及方法可以自动调节反光镜，且能够针对任何驾驶员进行自动调节，而非局限于特定驾驶员的坐高和驾驶习惯，增强了适用性。
附图说明
图1是本发明装置实施例的整体结构示意图；
图2是本发明装置实施例中所述座椅位置采集单元的电路示意图；
图3是本发明装置实施例中所述图像采集单元的结构示意图；
图4是本发明方法实施例的原理示意图。
图中：1、驾驶员座椅；2、座椅导轨；3、座椅位置采集单元；4、驾驶员坐高采集单元；5、图像采集单元；6、处理单元；7、反光镜调节单元；501、步进电机；502、丝杆；503、外壳；504、导轨；505、滑块；506、丝母；507、水平方向调节电机；508、水平方向调节轴；509、俯角调节电机；510、俯角调节导轨；511、摄像头；00、驾驶员人眼位置；01、门把手。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须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。本发明描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
本发明具体实施方式提供了一种汽车反光镜智能调节装置，如图1所示，是本发明装置实施例的整体结构示意图，所述装置包括处理单元6以及分别与其电性连接的座椅位置采集单元3、驾驶员坐高采集单元4、图像采集单元5、反光镜调节单元。驾驶员座椅1通过座椅导轨2与汽车滑动连接，所述座椅位置采集单元3为设于座椅导轨2上的滑动变阻器，用于获取驾驶员座椅位置，并传送给处理单元6。驾驶员坐高采集单元4用于获取驾驶员坐高，并传送给处理单元6，可采用安装于驾驶员座椅1椅背或汽车顶盖内侧的红外测距仪，通过检测驾驶员头顶高度来获取驾驶员坐高，处理单元6可根据驾驶员坐高数据推测出驾驶员人眼位置高度数据。所述图像采集单元5安装于驾驶员座椅1右侧，用于根据驾驶员座椅位置和驾驶员人眼位置数据模拟驾驶员人眼位置的视角，摄录从反光镜7中所能观察到的影像，并传送给处理单元6。处理单元6根据所摄录影像，通过反光镜调节单元对反光镜7进行调节。
更具体地，如图2所示，是本发明装置实施例中所述座椅位置采集单元的电路示意图，图中，RP即前述滑动变阻器，其电阻丝材料由康铜丝或镍铬合金丝绕制在绝缘筒上，两端用引线引出电源正极和地，滑动变阻器RP的滑片接触电阻丝固定在座椅脚上并取样座椅位置数据输入到运放芯片LM324的2脚，LM324的3脚R1、R2和RF2设置运放偏值，LM324的1脚反向输出座椅位置信号电压U0，传输至处理单元6，处理单元6便可获知驾驶员座椅位置。
更具体地，如图3所示，是本发明装置实施例中所述图像采集单元的结构示意图，本实施例中，所述图像采集单元5包括2个摄像头511，该2个摄像头511各自对应摄录2个反光镜7中所能观察到的影像，并传送给处理单元6。该2个摄像头511对应传动连接有升降机构和偏转机构，升降机构用于调整摄像头511的升降高度，偏转机构用于调整摄像头511的偏转角度，具体连接结构如下：所述升降机构包括设于驾驶员座椅1右侧的步进电机501，所述步进电机501的动力输出端固定连接有丝杆502，所述丝杆502螺纹连接有丝母506，所述丝母506固定连接有滑块505，所述滑块505与竖直轴向的导轨504滑动连接，导轨504对于滑块505起到导向和限制其旋转的作用，滑块505与偏转机构传动连接；所述偏转机构包括与滑块505固定连接的水平方向调节电机507，所述水平方向调节电机507的动力输出端传动连接有水平方向调节轴508，所述水平方向调节轴508固定连接有俯角调节电机509，所述俯角调节电机509的动力输出端通过俯角调节导轨510与摄像头511传动连接；步进电机501、水平方向调节电机507和俯角调节电机509分别与处理单元6电性连接。前述步进电机501、丝杆502、导轨504、滑块505、丝母506、水平方向调节电机507均收容于外壳503，起到保护内部结构的作用。
升降机构和偏转机构带动摄像头511运动的具体过程如下：步进电机501带动丝杆502转动，丝杆502驱动丝母506作竖直方向直线运动，丝母506带动滑块505作竖直方向直线运动，滑块505通过偏转机构带动摄像头511作竖直方向直线运动，从而调整摄像头511的升降高度。水平方向调节电机507带动水平方向调节轴508绕竖直轴向转动，从而调整摄像头511的水平方向偏转角度；俯角调节电机509通过俯角调节导轨510带动摄像头511绕水平轴向转动，从而调整摄像头511的俯仰偏转角度。前述步进电机501、水平方向调节电机507和俯角调节电机509均由处理单元6进行控制，控制依据是座椅位置采集单元3所采集到的驾驶员座椅位置、驾驶员坐高采集单元4所采集到的驾驶员坐高。
本发明具体实施方式还提供了一种汽车反光镜智能调节方法，本发明方法基于前述发明装置加以实现。如图4所示，是本发明方法实施例的原理示意图，下面结合该图对本发明方法作详细叙述。
步骤一，座椅位置采集单元3获取驾驶员座椅位置传输至处理单元6，驾驶员坐高采集单元4获取驾驶员坐高传输至处理单元6。
步骤二，首先，处理单元6根据驾驶员坐高可推测出驾驶员人眼高度；接着，根据驾驶员座椅位置和驾驶员人眼高度可推测出驾驶员人眼位置00；然后，根据驾驶员人眼位置00与图像采集单元5之间的相对位置，测算出摄像头511的升降高度和偏转角度，所述偏转角度包括水平偏转角度α和俯仰偏转角度β，在该升降高度和偏转角度下，摄像头511能够模拟驾驶员人眼位置00的视角，即摄像头511从反光镜7中所能摄录到的影像，与驾驶员人眼位置00从反光镜7中所能看到的视野基本一致。
步骤三，处理单元6根据所测算出的摄像头511的升降高度、水平偏转角度α和俯仰偏转角度β，分别向向步进电机501、水平方向调节电机507和俯角调节电机509发出控制信号，由升降机构带动摄像头511移动至所测算的升降高度，由偏转机构带动摄像头511偏转至测算的水平偏转角度α和俯仰偏转角度β，从而实现由摄像头511模拟驾驶员人眼位置00的视角。
步骤四，摄像头511拍摄获取反光镜7中的影像，并将所拍摄的影像实时传输至处理单元6，由处理单元6对所拍摄的影像进行识别，提取影像中的标识物及其位置，同时通过反光镜调节单元调节反光镜7，直至影像中的标识物出现在对应位置时，则可认定已正确调节反光镜7。本实施例中，所述标识物为门把手01，当左侧反光镜7中的门把手01出现在影像中的右下角位置，则可认定左侧反光镜7已调节完毕；当右侧反光镜7中的门把手01出现在影像中的左下角位置，则可认定右侧反光镜7已调节完毕。具体识别方法如下：
(1)对影像进行灰度化处理，其公式为：
Y＝0.30R+0.59G+0.11B，
式中，Y为灰度化处理后影像的灰度，R为灰度化处理前影像在红色通道上的亮度，G为灰度化处理前影像在绿色通道上的亮度，B为灰度化处理前影像在蓝色通道上的亮度；
(2)设影像中任意像素点(x,y)的灰度值为f(x,y)，在区间[x1,x2]和[y1,y2]内的垂直积分投影函数和水平积分投影函数分别表示为Sv(x)和Sh(y)，公式如下：
Figure BDA0002459858450000061
Figure BDA0002459858450000062
平均积分投影函数Mv(x)和Mh(y)分别表示为：
Figure BDA0002459858450000071
Figure BDA0002459858450000072
考虑到在均值相同的情况下，积分投影函数会失效，因而采用方差投影函数代替积分投影函数才避免这种情况的发生，设区间[x1,x2]和[y1,y2]内的垂直方差投影函数和水平方差投影函数分别为
Figure BDA0002459858450000073
和
Figure BDA0002459858450000074
则有：
Figure BDA0002459858450000075
Figure BDA0002459858450000076
(3)对于给定阀值T，找出所有满足以下条件的连续区间：
Figure BDA0002459858450000077
式中，
Figure BDA0002459858450000078
为任一量词，X为像素点(x,y)的x的取值范围，Δ为很小的量。对于离散的数字图像来说，一般Δ＝1，然后找出所有满足条件的X区间中的最大值x0，即x0应满足以下条件：
Figure BDA0002459858450000079
则x＝x0处为不同区域的边界的横坐标。同理可得y＝y0处为不同区域的边界的纵坐标；
(4)比较所有x0，得到x0的最小值即为X的左边界，x0的最大值即为X的右边界。同理可得Y的上边界和下边界，即可得到门把手的图像位置。其中Y为像素点(x,y)的y的取值范围。
本发明装置及方法利用座椅位置采集单元3获取驾驶员座椅位置，利用驾驶员坐高采集单元4获取驾驶员坐高，处理单元6根据驾驶员座椅位置和取驾驶员坐高可以推测出驾驶员人眼位置00，再根据驾驶员人眼位置00与图像采集单元5之间的相对位置，通过升降机构和偏转机构对应调节摄像头511的升降高度和偏转角度，通过摄像头511模拟驾驶员人眼位置00的视角以摄录反光镜7中的影像，再对影像进行识别并同步对反光镜7进行调节，直至汽车的门把手01出现在影像中的对应位置，从而完成对反光镜7的智能调节。采用本发明装置及方法自动调节反光镜7无需预先提取驾驶员的个人信息，同时也摆脱了网络限制，极大提高了适用性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种汽车反光镜智能调节装置，其特征是，包括处理单元（6）以及分别与其电性连接的座椅位置采集单元（3）、驾驶员坐高采集单元（4）、图像采集单元（5）、反光镜调节单元；
所述图像采集单元（5）包括摄像头（511）以及与其传动连接的升降机构和偏转机构，所述摄像头（511）与处理单元（6）电性连接。
2.根据权利要求1所述的汽车反光镜智能调节装置，其特征是，所述摄像头（511）通过偏转机构与升降机构的动力输出端传动连接；所述升降机构包括设于驾驶员座椅（1）右侧的步进电机（501），所述步进电机（501）的动力输出端固定连接有丝杆（502），所述丝杆（502）螺纹连接有丝母（506），所述丝母（506）固定连接有滑块（505），所述滑块（505）与偏转机构传动连接；
步进电机（501）与处理单元（6）电性连接。
3.根据权利要求2所述的汽车反光镜智能调节装置，其特征是，所述偏转机构包括与滑块（505）固定连接的水平方向调节电机（507），所述水平方向调节电机（507）的动力输出端传动连接有水平方向调节轴（508），所述水平方向调节轴（508）固定连接有俯角调节电机（509），所述俯角调节电机（509）的动力输出端通过俯角调节导轨（510）与摄像头（511）传动连接；
水平方向调节电机（507）和俯角调节电机（509）分别与处理单元（6）电性连接。
4.根据权利要求1所述的汽车反光镜智能调节装置，其特征是，所述驾驶员坐高采集单元（4）包括设于驾驶员座椅（1）椅背或／和汽车顶盖内侧的红外测距仪。
5.根据权利要求1所述的汽车反光镜智能调节装置，其特征是，所述驾驶员座椅（1）通过座椅导轨（2）与汽车滑动连接，所述座椅位置采集单元（3）包括设于座椅导轨（2）上的滑动变阻器。
6.根据权利要求1所述的汽车反光镜智能调节装置，其特征是，所述摄像头（511）设有两个，两个摄像头（511）对应传动连接有升降机构和偏转机构。
7.一种汽车反光镜智能调节方法，其特征是，包括如下步骤：
通过座椅位置采集单元（3）获取驾驶员座椅位置；
通过驾驶员坐高采集单元（4）获取驾驶员坐高；
根据所获取的驾驶员座椅位置和驾驶员坐高，通过图像采集单元（5）调节摄像头（511）的升降高度或／和偏转角度，由摄像头（511）模拟驾驶员人眼位置（00）的视角；
通过摄像头（511）获取反光镜（7）中的影像；
根据反光镜（7）中的影像，通过反光镜调节单元对反光镜（7）进行调节。
8.根据权利要求7所述的汽车反光镜智能调节方法，其特征是，通过图像采集单元（5）调节摄像头（511）的升降高度或／和偏转角度的方法，包括：
根据所获取的驾驶员座椅位置和驾驶员坐高，推测出驾驶员人眼位置（00）；
根据驾驶员人眼位置（00）与图像采集单元（5）之间的相对位置，通过升降机构或／和偏转机构调节摄像头（511）的升降高度或／和偏转角度。
9.根据权利要求7所述的汽车反光镜智能调节方法，其特征是，根据反光镜（7）中的影像，通过反光镜调节单元对反光镜（7）进行调节，包括：
对所述影像进行识别；
通过反光镜调节单元调节反光镜（7），直至在所述影像的对应位置上识别出标识物。
10.根据权利要求9所述的汽车反光镜智能调节方法，其特征是，所述标识物包括门把手（01）。
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