CN114132259A

CN114132259A - 一种汽车外后视镜调节方法、装置及汽车

Info

Publication number: CN114132259A
Application number: CN202111503113.XA
Authority: CN
Inventors: 牛亚峰; 韩子健; 李亚宁; 李志远; 屈梦原; 邵雪琪; 姚雪莹; 李鑫
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2021-12-10
Filing date: 2021-12-10
Publication date: 2022-03-04

Abstract

本发明公开了一种汽车外后视镜调节方法、装置及汽车，一种汽车外后视镜调节方法包括：获取驾驶员的眼动信息；根据驾驶员的眼动信息，得到驾驶员在外后视镜区域内的注视点位置信息；根据驾驶员注视点位置信息，得到外后视镜的实时调节参数；根据所述实时调节参数调节汽车外后视镜角度。本发明基于驾驶员注视点，即驾驶员预期视野，实现外后视镜的自适应调整，始终让驾驶员的目标物处于外后视镜中央区域，整个过程基于驾驶员的视觉意图进行调整，避免了由于外后视镜视野盲区或驾驶员手动调节后视镜导致的驾驶安全问题，相比于基于固定化程序判断最佳视域的后视镜调节方法有更高的灵活性和多场景下的适应性。

Description

一种汽车外后视镜调节方法、装置及汽车

技术领域

本发明属于汽车电子技术领域，具体涉及一种通过视线识别自适应调节汽车外后视镜的方法及装置。

背景技术

外后视镜作为一种车辆安全辅助设施，对驾驶员的驾驶安全起到至关重要的作用，它可以增大驾驶员的横纵向视野，反映车身后向两侧的外部环境。但是在后方车辆距离较近或自车执行倒车、变道等任务时，可能会因为两侧后视镜的角度问题，无法完整的了解车身周围情况，尤其是自车两侧后方较近距离的驾驶盲区，增加驾驶员的驾驶安全风险，甚至直接引起驾驶事故。

在遇到上述情况时，驾驶员可能调整自身位置或手动调节外后视镜角度，反而分散驾驶员的注意力，可能引起更大的安全风险。目前针对驾驶员驾驶过程中驾驶员在外后视镜的动态视野需求的发明方法主要包括：

1)基于驾驶员面部或眼点在驾驶舱中的相对位置，通过固定算法进行外后视镜调整。这种方法存在以下问题：首先面部或眼点位置只能反映驾驶员在驾驶室内的空间位置，对驾驶员的驾驶意图和预期行为不能有很好的代表性；其次，基于面部方向或眼点中心位置的预期视野判断方法精度较低。

2)识别车辆驾驶行为，基于驾驶行为进行外后视镜动态调整。这种方法中的车辆驾驶行为虽然在一定程度上可以识别驾驶员的驾驶行为意图，如倒车、转向等，却不能很好的反映驾驶员在当前场景下的注意力倾向和判断驾驶员的期望视野。

3)通过驾驶员人眼空间位置，结合基于人工智能技术的他车感知，对外后视镜进行动态调整。

以上所述方法中都存在判断逻辑单一化、固定化的问题，针对交通环境的高度复杂性，固化的程序设计反而会限制驾驶员视野，不能很好的满足基于驾驶员主观意愿的全面观测周围环境的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题时提供一种根据驾驶员的判断和意图来动态调节外后视镜方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明提供了一种汽车外后视镜调节方法，包括：

获取驾驶员的眼动信息；

根据驾驶员的眼动信息，得到驾驶员在外后视镜区域内的注视点位置信息；

根据驾驶员注视点位置信息，得到外后视镜的实时调节参数；

根据所述实时调节参数调节汽车外后视镜角度。

在调整动作完成后，若在设定的时间内在外后视镜区域检测不到注视点时，则将调整后的外后视镜恢复为初始状态。

本发明还提供了汽车外后视镜调节装置，包括：

图像采集模块：用于获取驾驶员的图像信息；

图像处理模块：用于根据所述图像采集模块获取的图像信息，得到在外后视镜区域内的驾驶员注视点位置信息；

计算模块：用于根据图像处理模块得到的注视点位置信息和目标外后视镜最佳视域中心点的坐标偏移量，计算得到外后视镜实时调节参数；

调节控制模块：用于对外后视镜进行第一调节控制和第二调节控制；第一调节控制为根据计算得到的外后视镜实时调节参数对外后视镜进行调整，第二调节控制为在设定的时间阈值内，当没有收到外后视镜实时调节参数时，将所述调整后的外后视镜恢复为所述初始状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明汽车外后视镜调节方法及装置，根据驾驶员的眼动信息，得到驾驶员在外后视镜区域内的注视点位置信息，并依据注视点位置信息得到外后视镜的实时调节参数。本发明从识别驾驶员的注视点出发，根据驾驶员注视点在外后视镜的位置得到驾驶员的期望视野，这与驾驶员的主观意图一致。本发明通过获取驾驶员在目标外后视镜上的注视点，并根据注视点位置动态调整目标外后视镜角度；从而在动态场景下，基于驾驶员注视点，即驾驶员预期视野，实现外后视镜的自适应调整，始终让驾驶员的目标物处于外后视镜中央区域，整个过程基于驾驶员的视觉意图进行调整，避免了由于外后视镜视野盲区或驾驶员手动调节后视镜导致的驾驶安全问题，相比于基于固定化程序判断最佳视域的后视镜调节方法有更高的灵活性和多场景下的适应性。

2.针对高度复杂化的道路交通情境和多种类的驾驶行为决策，基于驾驶员注视点位置动态调整外后视镜角度的方法有更好的适应性，维持了驾驶员意图在驾驶任务中的主导性。

附图说明

图1本发明实施例的通过视线识别自适应调节汽车外后视镜方法的一种流程图；

图2驾驶室图像传感器的位置说明图；

图3驾驶室坐标系说明图；

图4驾驶员视线与外后视镜区域交点集计算逻辑图；

图5外后视镜坐标系说明图；

图6注视点位置相对于外后视镜最佳视域中心位置的偏移量说明图；

图7外后视镜旋转自由度说明图；

图8本发明实施例的通过视线识别自适应调节汽车外后视镜装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细说明：

实施例1

参见图1，图中示出了本发明实施例的通过视线识别自适应调节汽车外后视镜的方法的一种流程图，包括：

S101.采集驾驶室内图像和外后视镜相对偏转角。

本实施例中，可以通过图像传感器采集驾驶室内图像；

通过二自由度陀螺仪采集外后视镜相对于外后视镜转轴的偏转角。

图像传感器位于驾驶室内后视镜上部，如图2。

S102.根据视线识别算法在图像中提取驾驶员在驾驶室坐标系的人眼空间位置和目视方向；

上述驾驶室坐标系是指以图像传感器为空间原点的三维空间坐标系，如图3：

S103.根据外后视镜相对于外后视镜转轴的偏转角，获取外后视镜在驾驶室坐标系中的空间域。

S104.根据注视点识别算法判断驾驶员在外后视镜区域的注视点。

具体地，本步骤用于驾驶员的实时注视点识别，注视点判断算法的判断逻辑为：

根据人眼空间位置、目视方向与外后视镜空间域，计算驾驶员视线与外后视镜的交点及其对应的位置信息；

当统计持续获取到的交点数目达到预设阈值时，一般判断阈值为8-12个交点，为120Hz图像传感器在0.1s内采集的视线交点信息，判断由交点组成的交点集合对应离散度是否大于预设离散度阈值；

若是，则确定交点集合为注视点。

离散度指视线与外后视镜的交点集合中，任意两交点之间的最大直线距离；离散度阈值通常取外后视镜可视区域垂直方向长度的5％-8％，离散度阈值既可以保证注视点判断精度，又可以避免过低离散度阈值导致的注视点位置信息频繁变化。

具体的，本发明实施例中，驾驶员视线与外后视镜交点的位置信息为驾驶员视线集与外后视镜空间点集的交集，即：

Line＝{Line|Line＝(X₀,Y₀,Z₀)+m·(v_x1,v_y1,v_z1)}

Plane＝{Plane|Plane-(X₁,Y₁,Z₁))·(a,b,c)＝0}

IN＝{IN|IN∈Line,IN∈Plane}

其中，Line为驾驶员视线点集；Plane为外后视镜空间域点集；(X₀,Y₀,Z₀)为人眼空间位置中心坐标；(v_x1,v_y1,v_z1)为目视方向向量；m为实数集；(X₁,Y₁,Z₁)为外后视镜转轴位置坐标；(a,b,c)为外后视镜平面法向量；IN为驾驶员视线与外后视镜空间域的交点位置坐标，参见图4。

S105.提取驾驶员注视点在外后视镜坐标系中的位置信息。

具体地，参见图5，外后视镜坐标系是指以外后视镜最佳视域中心为原点，外后视镜平面为坐标系平面所构成的坐标系，坐标以像素(Pixel)为单位。

本发明实施例中，注视点在外后视镜坐标系中的位置信息可以通过外后视镜坐标系的坐标来体现，即注视点的位置信息可以由注视点坐标来反映。

S106.计算注视点位置相对于外后视镜最佳视域中心位置的偏移量，即注视点中心位置的坐标：

(d_x2,d_y2)＝(X_c，Y_c)

其中，(X_c，Y_c)为注视点中心位置坐标，(d_x2，d_y2)为偏移量，如图6。

本实施例中，注视点位置发生变化后，外后视镜的角度也相应发生变化，以保证驾驶员目标在后视镜最佳视域内。

S107.根据偏移量换算得到后视镜的实时调节参数。

根据偏移量换算得到外后视镜的角速度调节参数，然后利用所述角速度调节参数控制电机驱动外后视镜运动。

上述外后视镜包括左后视镜和右后视镜。

如图7，外后视镜的调节主要有两个自由度，包括外后视镜的前后转动和左右转动，既水平方向和竖直方向，正方向均为逆时针方向。

外后视镜的调节基于驾驶员注视点在外后视镜上的位置，这种位置关系可以通过注视点相对于外后视镜最佳视域中心位置的偏移向量来反应，即：

ω_H＝β·d_x2

ω_V＝β·d_y2

其中,ω_H为后视镜调节的实时水平方向角速度，ω_V为外后视镜调节的实时竖直方向角速度d_x2，d_y2分别为注视点在X方向和Y方向的偏移量，β为关系函数，可以通过试验标定或是拟合得到，具体来说，例如通过实验采集偏移量与调节最佳角速度的数据，然后拟合得到两者的函数关系，当然也可以采用其他方式得到。

本发明实施例中，外后视镜的调节参数与驾驶员注视点相对于外后视最佳视域中心位置的偏移向量有一定的关系，例如当驾驶员注视点位置在外后视镜最佳视域中心时，外后视镜的调节参数为零，即不进行调节。

S108.根据调节参数调节外后视镜角度。

记录外后视镜的当前状态为初始状态，然后根据所得到的外后视镜调节参数，进行外后视镜的调节，外后视镜的控制器接收到调节参数后，通过驱动外后视镜电机执行调节动作。

调节的最终状态是注视点的位置与外后视镜最佳视域中心重合。

S109.检测到驾驶员注视点在预设时长阈值内不在外后视镜区域，将调整后的外后视镜恢复为初始状态。

上述预设时长阈值为一次顺利变道时间的三倍，普遍为8-10s。

根据得到的驾驶员的注视点位置，若驾驶员注视点不在外后视镜上的时间超过预设时长阈值，则将调整后的外后视镜恢复为所述初始状态，不需要驾驶员进行调整。

实施例2

本发明实施例中还提供了一种通过视线识别自适应调节汽车外后视镜的装置，由于该装置解决问题的原理与本发明实施例图1中的方法相似，因此该装置的实时可以参见方法的实施，重复之处不再敷述。

参见图8，图中示出了本实施例的外后视镜自适应调节装置的结构示意图，包括注视点获取模块21、计算模块22、调节控制模块23和恢复模块24。

注视点获取模块21用于获取驾驶员的注视点在外后视镜区域内的注视点信息。本发明实施例中，注视点获取模块21包括：

采集单元211：用于采集驾驶室内的图像，获取外后视镜相对于外后视镜转轴的偏转角；

图像处理单元212：用于根据驾驶室内图像信息，提取驾驶员基于驾驶室坐标系的人眼空间位置、目视方向；

注视点识别单元213：用于判断外后视镜区域内的驾驶员注视点，并提取驾驶员注视点在外后视镜坐标系中的坐标。

计算模块22用于根据驾驶员注视点信息得到外后视镜的调节参数。

本发明实施例中，计算模块202包括：

处理单元221:用于计算注视点与所述外后视镜最佳视域中心的偏移量；

换算单元222:用于根据所述偏移向量得到外后视镜的实时调节参数。

调节控制模块23用于根据调节参数调节外后视镜的角度。

恢复模块24用于一定时间内在外后视镜区域检测不到注视点时，将所述调整后的外后视镜恢复为所述初始状态。

本发明实施例中，采集单元211包括：

图像传感器，用于采集驾驶室内图像信息，

二自由度陀螺仪，用于获取外后视镜相对于外后视镜转轴的偏转角。

调节控制模块23可以包括外后视镜控制器和外后视镜电机，例如，通过外后视镜控制器根据调节参数驱动外后视镜电机对外后视镜进行调节动作。

实施例3

本发明还提供一种汽车，该汽车上配置有实施例2的汽车外后视镜调节装置，通过车载控制器对汽车外后视镜调节装置的控制，实现汽车外后视镜的实时调节。

综上所述，本发明实施例从驾驶员注视点识别出发，根据驾驶员注视点在外后视镜的位置判断驾驶员的期望视野，基于驾驶员的主观意图，包括驾驶行为意图和动态视野需要，对外后视镜的角度进行动态调整。针对高度复杂化的道路交通情境和多种类的驾驶行为决策，基于驾驶员注视点位置动态调整外后视镜角度的方法有更好的适应性，维持了驾驶员意图在驾驶任务中的主导性，还能与驾驶室内的驾驶员状态感知智能设备兼容。

在本发明的各种实施例中，上述各个过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

在本申请所提供的实施例中，所包含的方法和装置，可以通过其他方式实现。例如，所述的单元划分，仅仅是在逻辑功能上的划分，实际实现时可以有另外的划分。另外，所提到的不同模块或单元之间的耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电、机械或其他形式。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独独立包括，也可以两个或两个以上的单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件软件相互协调的功能单元形式实现。

以上所述是本发明的优选实施方式，应指出，在不脱离本发明所述原理的前提下，可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种汽车外后视镜调节方法，其特征在于，包括：

获取驾驶员的眼动信息；

根据所述实时调节参数调节汽车外后视镜角度。

2.根据权利要求1所述的汽车外后视镜调节方法，其特征在于，根据驾驶员注视点位置信息，得到外后视镜的实时调节参数，包括：

根据驾驶员注视点位置信息，计算驾驶员注视点在外后视镜坐标系中的位置与外后视镜可视区域的中心位置的偏移量；

根据所述偏移量，得到外后视镜的实时调节参数。

3.根据权利要求2所述的汽车外后视镜调节方法，其特征在于，根据所述偏移量得到的外后视镜的实时调节参数为：

ω_H＝β·d_x2

ω_V＝β·d_y2

其中，ω_H为后视镜调节的实时水平方向角速度；ω_V为外后视镜调节的实时竖直方向角速度；d_x2为注视点在X方向偏移量；d_y2为注视点在Y方向的偏移量；β为关系函数。

4.根据权利要求2所述的汽车外后视镜调节方法，其特征在于，根据驾驶员的眼动信息，得到驾驶员在外后视镜区域内的注视点位置信息，包括：

统计持续获取到的交点数目，当统计的交点数目达到预设阈值时，判断由交点位置组成的交点集合对应离散度是否大于预设离散度阈值，若是，则确定交点集合为注视点位置。

5.根据权利要求4所述的汽车外后视镜调节方法，其特征在于，驾驶员视线与外后视镜交点的位置信息为驾驶员视线集与外后视镜空间点集的交集，即：

Line＝{Line|Line＝(X₀,Y₀,Z₀)+m·v_x1,v_y1,v_z1)}Plane

＝{Plane|(Plane-(X₁,Y₁,Z₁))·(a,b,c)＝0}

IN＝{IN|IN∈Line,IN∈Plane}

其中，Line为驾驶员视线点集；Plane为外后视镜空间域点集；(X₀,Y₀,Z₀)为人眼空间位置中心坐标；(v_x1,v_y1,v_z1)为目视方向向量；m为实数集；(X₁,Y₁,Z₁)为外后视镜转轴位置坐标；(a,b,c)为外后视镜平面法向量；IN为驾驶员视线与外后视镜空间域的交点位置坐标。

6.根据权利要求1所述的汽车外后视镜调节方法，其特征在于，获取驾驶员的眼动信息，包括：

采集驾驶室内图像；

在采集的所述驾驶室内图像中提取驾驶员在驾驶室坐标系的人眼空间位置和目视方向。

7.根据权利要求1所述的汽车外后视镜调节方法，其特征在于，根据所述实时调节参数调节汽车外后视镜角度，包括：

根据实时调节参数，调整外后视镜的角度；

设定调整时间阈值，在设定调整时间阈值内没有实时调节参数，将调整后的外后视镜恢复为初始状态。

8.一种汽车外后视镜调节装置，其特征在于，包括：

采集模块：用于获取驾驶员的图像信息及外后视镜相对于外后视镜转轴的偏转角；

计算模块：用于根据图像处理模块得到的注视点位置信息，计算注视点与外后视镜最佳视域中心的偏移量；根据偏移量，计算得到外后视镜实时调节参数；

调节控制模块：用于对外后视镜进行第一调节控制和第二调节控制；第一调节控制为根据计算得到的外后视镜实时调节参数对外后视镜进行调整，第二调节控制为在设定的时间阈值内，当没有收到外后视镜实时调节参数时，将所述调整后的外后视镜恢复为初始状态。

9.根据权利要求8所述的汽车外后视镜调节装置，其特征在于，所述图像处理模块，包括：

第一处理单元：用于根据驾驶室内图像信息，获取驾驶员基于驾驶室坐标系的人眼空间位置和目视方向；

第二处理单元：用于根据外后视镜相对于外后视镜转轴的偏转角、人眼空间位置和目视方向，获取驾驶员的注视点在外后视镜坐标系中的坐标。

10.一种汽车，其特征在于，包含权利要求8或9任一所述的汽车外后视镜调节装置。