CN114449167A - 基于体态识别的汽车拍照方法、系统、车辆及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于体态手势识别的汽车拍照技术，涉及智能汽车控制，车机中控屏或手机端触发车外拍摄命令发送至车机中控模块，自动变速箱控制模块反馈当前档位和车速至中控模块，中控模块启动打开摄像头在预定范围内动态捕捉目标图像，将获取图像传输至处理器与预先存储的体态手势进行比较识别，并向中控模块反馈识别结果，如果目标图像体态手势与预存的体态手势一致，中控模块发送车灯控制命令触发车身控制器控制车灯灯光闪烁，触发摄像头模块在车灯闪烁预定时长后启动拍照，拍摄的照片存储至车机存储模块。本发明可广泛用于智能汽车。

Description

基于体态识别的汽车拍照方法、系统、车辆及存储介质
技术领域
本发明涉及智能汽车技术领域，具体为利用车辆自身的摄像头自动拍摄车外的风景、人物等。
背景技术
当前以人的形体、体态、动作为特征的体态识别技术开始不断突破，准确率不断提升，并展现出巨大的应用前景。在汽车领域中，人车交互的方式在不断变化，而在最近几年，这种趋势开始变得越来越明显。仅仅在车载信息娱乐系统中，交互方式也开始从最早的实体按键，转向包含按键、触屏以及语音等等方式在内的多维交互方式。手势识别控制与体态识别控制正在成为一种更值得期待的车内交互方式，比如通过不同的手势，手势交互可以实现接挂电话、调节音量、选择歌曲、控制导航、控制车辆(空调、座椅、窗户等)等功能，还包括主驾和副驾、后排乘客交互的多种场景。
对于车外的应用场景的探究，却非常少。比如公开号：CN206568977U，名称为“车载手势控制装置及车辆”的中国实用新型专利中提到利用至少一台相机从多个角度采集驾乘者的手势数据，仅是对车内的用户手势进行识别，对于车外的识别和应用却未有明确。
公开号CN112153264A，名称“一种汽车驾驶中的拍摄方法及拍摄装置”的发明专利申请公开了一种汽车驾驶中的拍摄方法，设置一拍摄装置；交互系统通过所述雷达芯片采集手势3D点云数据；重新生成手势模型；识别出新的手势控制指令；根据新的手势控制指令对光场相机进行拍摄控制；通过光场相机获取实时图像。可实现低光和高速移动下，确保拍摄图像清晰。其通过安装在汽车内的交互系统采集使用者的拍摄控制手势，从而及时控制安装在汽车外顶部的光场相机对移动中的景物进行拍摄，有效解决高速移动下拍照模糊的问题。不能识别车外的体态和手势实现通过车外的体态手势对拍照的远程控制。
发明内容
本发明基于智能汽车开发车外拍照功能，深入到出游时的车外拍照场景，通过车机摄像头捕获图像、自动识别图片的能力，结合车机灯光、喇叭的反馈，实现用户在车外使用车机摄像头即可便捷拍照；通过局域网的数据传输能力，实现用户在车外即可快速浏览车机拍摄的照片。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，一方面，提出一种基于体态手势识别的汽车拍照方法，包括步骤，车机中控屏或手机端触发车外拍摄命令发送至车机中控模块，自动变速箱控制模块反馈当前档位和车速至中控模块，中控模块启动打开摄像头在预定范围内动态捕捉目标图像，将获取图像传输至处理器与预先存储的体态手势进行比较识别，并向中控模块反馈识别结果，如果目标图像体态手势与预存的体态手势一致，中控模块发送车灯控制命令触发车身控制器控制车灯灯光闪烁，触发摄像头模块在车灯闪烁预定时长后启动拍照，拍摄的照片存储至车机存储模块。
进一步地，车机WLAN与手机WLAN之间通过热点连接，车机存储模块中存储的照片推送到手机端预览下载。
进一步地，捕捉目标图像及识别手势/体态的预定范围为以摄像头为中心的S区域，根据公式S＝nπR2/360-nπr2/360确定区域S，其中，R为摄像头能拍摄出的最远距离，r为无遮挡的最近距离，n为摄像头水平视场角视场角。
进一步地，预存体态手势时目标位置位于汽车前方距离车头并高于地面y且与此处距离为L的范围内，根据摄像头的垂直高度a，摄像头与车头障碍物的水平距离b，车头障碍物的垂直高度c，调用公式：F＝arctan((a-c)/b)确定最远临界点F点，根据公式：y＝tanF×(L-x-b)确定摄像头的最低可视高度y，根据公式：L＝a÷tan F确定目标站位距离可视高度处的最远距离，其中，x为最低可视高度点距离车头障碍物点的距离。
进一步地，预存的体态手势为预定范围内站立人体左手上举角度大于120度，或双手上举角度都大于120度，或右手上举角度大于120度。
进一步地，根据摄像头像素、摄像头离地高度，目标与摄像头距离控制摄像头的识别范围，对于800-1000w像素、120°视野角度，安装在离地1.5米处后视镜位置的摄像头，控制可识别目标范围可为距离摄像头2.5-10m，摄像头正前方120度扇形范围。
进一步地，当前捕捉目标图像1-2s视频流片段中有超过3帧照片满足预存的体态手势，车机中控模块向车身控制器触发喇叭短促鸣响，触发拍照倒计时，控制摄像头延时预定时长拍照。
第二方面，本发明还提出一种基于体态手势识别的汽车拍照系统，包括，车机中控屏或手机端触发车外拍摄命令发送至车机中控模块，自动变速箱控制模块反馈当前档位和车速至中控模块，当当前档位为P档，中控模块启动打开摄像头在预定范围内动态捕捉目标图像，将获取图像传输至处理器与预先存储的体态手势进行比较识别，并向中控模块反馈识别结果，如果目标图像体态手势与预存的体态手势一致，中控模块发送车灯控制命令触发车身控制器控制车灯灯光闪烁，触发摄像头模块在车灯闪烁预定时长后启动拍照，拍摄的照片存储于车机存储模块的“车外拍照”目录中，手机端APP启动局域网传输自动获取到车机内拍摄照片的缩略图。
第三方面，本发明还提出一种车辆，包括上面所述基于体态手势识别的汽车拍照系统。
第四方面，本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序能够被处理器加载和运行以执行上面所述基于体态手势识别的汽车拍照方法。
本发明基于智能汽车相关硬件设施，能够基于体态自动启动汽车拍照功能，解决用户在车外拍照、车外集体合照以及与景色合拍的便利性、及时性，并在车外可以快速浏览用车机拍摄的照片。
附图说明
图1车外体态拍照的流程图；
图2车外体态控制拍照控制模块工作原理图；
图3设置摄像头识别的手势及体态；
图4拍照站立位置区域示意图；
图5摄像头位置与可捕捉图像位置的关系示意图：
图6拍照识别范围示意图：
图7为摄像头识别范围与摄像头视场角示意图；
图8手势识别流程框图。
具体实施方案
以下结合附图和具体实施例对本发明的实施作详细的描述。
用户利用后视镜处的车机摄像头给车外人物或风景拍照，通过在车前摆出一定的手势或体态，车机摄像头模块获取并送处理器识别后，自动触发拍照；也可以通过连接车机的手机，通过启动手机app应用，在车外远程控制车机拍照。
车外体态拍照主要包括，a)识别到用户手势后，自动拍摄照片；b)手机通过WIFI连接车机实现照片传输到手机端，保证用户在执行完车外体态拍照时，可以实时预览当前已经拍摄的照片。
体态控制拍照，触发车内拍照功能单元开启车外体态拍照模式，车机中控模块触发安全检查，向自动变速箱控制模块发出安全检查命令，自动变速箱控制模块反馈当前的档位和速度。
如图1所示为车外体态控制拍照流程示意图，打开车载拍照APP，选择体态拍照模式，车机端判断当前是否为P档，是P档位，开启WIFI热点，手机连接车机WIFI，车机端摄像头模块捕捉预定范围内的目标，处理器识别到目标实施规定体态动作后，触发转向灯闪烁预定次，每次灯亮预定时长，启动摄像头模块拍照，将照片存储到车机存储器中，通过WIFI传递照片缩略图到手机中同步查看，选择确定照片保存至手机存储器中。
如图2所示为车外体态控制拍照控制模块工作原理图，各控制交互流程包括，车机中控屏(也可由手机端触发)触发车外拍摄命令发送至车机中控模块，自动变速箱控制模块反馈车子当前档位和速度至中控模块，中控模块启动打开摄像头在预定范围内动态捕捉图像，将获取图像传输至处理器与预先设定的手势体态进行比较，并向中控模块反馈识别结果，如果与预存的体态手势吻合，中控模块触发车灯控制命令，车身控制器控制车灯灯光闪烁，摄像头模块在车灯闪烁预定时长后启动拍照；拍摄的照片存储至车机存储模块，车机WLAN与手机WLAN之间通过热点连接，将车身摄像头拍摄存储至车机存储模块的照片推送到手机端预览，确定下载。
当车辆的当前状态满足安全条件(如车辆处于P档等)，车内拍照功能单元向摄像头发出开始识别图像的命令。摄像头开始捕获车外画面，并传输图像到处理器模块。处理器模块解析视屏流中的图像，识别出人物图像以及人体形态的关键点，与系统中预先设置的手势或体态进行比对。
如图3所示为设置摄像头识别的手势及体态。可根据摄像头的能力及需求定义可识别的手势及人体体态。比如以200万像素为例，可识别的手势/体态设置为：前方站立人体左手上举的角度大于120度、双手上举的角度都大于120度，右手上举的角度大于120度。
图4为根据摄像头拍摄画面的角度位置的示例，当预先存储体态手势时，建议推荐目标站立位置，方便摄像头对人体体态和手势的捕捉。捕捉人体体态和手势时站立位置距离根据摄像头高度确定。对于安装在车内后视镜处离地高度1.6米的摄像头，目标人体站立位于摄像头前方2.5m-10m处。展示上述体态手势，摄像头拍摄并存储在机身存储器中，用于后面的比较和识别，启动拍照开启。
图5为摄像头布置位置与可捕捉图像的高度位置的关系。图中A点为摄像头的布置点，B点是A点在地面垂直位置的投影点，C点为D点在地面垂直位置的投影点，D点为车头障碍物的最高点，E点为用户的站位点，F点为摄像头视野无遮挡的最远临界点；a为摄像头的垂直位置高度，b为A点与D的水平距离，c为D点与地面的垂直距离，x为用户站位点E距离C点的距离，镜头可视范围的视野线角度(与地面)：tan F＝(a-c)/b，F＝arctan((a-c)/b)；目标位置站立从可视高度点到最远临界点距离为L＝a÷tan F；识别高度与用户站位点、根据摄像头位置以及车头障碍物的关系调用公式：y＝tan F×(L-x-b)确定摄像头的可视高度y。由此，预存体态手势时目标位置位于汽车前方距离车头前方高于地面y处且与其距离为L的范围内。
如图6所示为摄像头识别范围示意图，根据摄像头的能力确定摄像头的识别范围，根据摄像头像素、摄像头离地高度，拍摄目标与摄像头距离控制摄像头的识别范围。比如对于800-1000w像素、120°视野角度摄像头，安装在离地1.6米处后视镜位置的摄像头，控制可识别目标范围可为距离摄像头2.5-10m，摄像头正前方120度范围内。
如图7所示为摄像头识别范围与摄像头视场角(这里的视场角：指左右可视范围角度)、摄像头像素质量的关系为。A点为摄像头位置点，R为摄像头能拍摄出可识别手势/体态的最远距离，r为无遮挡的最近距离(R与r的识别半径标定如附表1)，n为摄像头水平视场角视场角。则可视范围的是以摄像头为中心的S区域，S＝nπR2/360-nπr2/360(π是圆周率)。
表1：识别半径标定关系表
Figure BDA0003471912840000071
当摄像头捕捉到识别范围内的目标，将目标的体态手势与存储器中预先设定录入的体态手势相同时且该手势及体态保持预定时长(如：识别车外人体举起手臂时，且当前1-2s视频流片段中有超过3帧照片满足系统设定的手势)。
如图8所示为手势识别流程框图，通过摄像头采集图像后，处理器对采集的数据进行预处理，主要是去噪和信息增强。特征提取和选取：提取关键点、轮廓、边缘、图像矩、图像特征向量以及区域直方图特征，利用分割算法获取图像中的目标手势。分类器设计：根据识别对象所提取的特征数据，将其分到已设定的手势或体态分类中，利用算法函数模型，辅助确定手势识别的准确性。手势识别：它将待识别手势的特征参数与预先存储的模板特征参数进行匹配，通过测量两者之间的相似度来完成识别任务。
车机中控模块向车身控制器触发控制灯光闪烁(还可触发喇叭鸣响)的命令提示，发送喇叭短促鸣响、车灯闪烁控制指令，通过车灯闪烁且持续预定时长(如3秒)，车外喇叭短响一声示意已经触发拍照倒计时后，拍照功能单元发出拍照指令，控制摄像头延时预定时长拍照。
当超过时间(如10分钟)未识别到相应手势或体态时，则自动关闭拍照功能，同时处理器不发送信息给中控模块，摄像头模块不响应。在车机存储模块中预设置“车外拍照”存储空间，拍摄结束后，照片自动存储于车机存储模块的“车外拍照”目录中。
照片传输到手机端，通过Android车机与Android手机利用wifi建立tcp连接，通过应用程序调用网络协议进行通信的接口socket互传照片，socket是应用程序与网络协议栈进行交互的接口，它提供向应用层进程传送数据包的机制。使用车机当作服务器，手机是客户端，客户端可以看到服务器指定文件夹内的图片缩略图，并选择下载到本机。
在开启车外体态拍照时，车机端自动开启WALN，建立热点信源，显示热点名称以及热点密码。手机端的WIFI连接打开，并连接车机的WIFI热点，建立局域网传输机制。
拍摄完成后，在手机端APP内打开相应的局域网传输板块，通过已建立局域网传输机制，自动获取到车机内拍摄照片的缩略图，并实现免流量的下载保存到本地。

Claims (10)

1.一种基于体态手势识别的汽车拍照方法，其特征在于，包括步骤，车机中控屏或手机端触发车外拍摄命令发送至车机中控模块，自动变速箱控制模块反馈当前档位和车速至中控模块，当前档位为P档时，中控模块启动摄像头模块在预定范围内动态捕捉目标图像，将获取图像传输至处理器与预先存储的体态手势进行比较识别，并向中控模块反馈识别结果，如果目标图像体态手势与预存的体态手势一致，中控模块发送车灯控制命令触发车身控制器控制车灯灯光闪烁，触发摄像头模块在车灯闪烁预定时长后启动拍照，拍摄的照片存储至车机存储模块，车机WLAN与手机WLAN之间通过热点连接，车机存储模块中存储的照片推送到手机端APP预览缩略图并下载照片。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，体态手势进行比较识别进一步包括：提取关键点、轮廓、边缘、图像矩、图像特征向量以及区域直方图特征，利用分割算法获取图像中的目标手势，根据识别对象所提取的特征数据，将其分到已设定的手势或体态分类中，利用算法函数模型，辅助确定手势识别的准确性；将待识别手势的特征参数与预先存储的模板特征参数进行匹配，；测量两者之间的相似度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，捕捉目标图像及识别手势/体态的预定范围为以摄像头为中心的S区域，根据公式S=nπR²/360 - nπr²/360确定区域S，其中，R为摄像头能拍摄出的最远距离，r为无遮挡的最近距离，n为摄像头水平视场角视场角。
4.根据权利要求 1或2所述的方法，其特征在于，预存体态手势时目标位置位于汽车前方距离车头并高于地面y且与此处距离为L的范围内，根据摄像头的垂直高度a，摄像头与车头障碍物的水平距离b，车头障碍物的垂直高度c，调用公式：F=arctan((a-c)/b)确定最远临界点F点，根据公式：y=tan F×（L-x-b）确定摄像头的最低可视高度y，根据公式：L=a÷tan F确定目标站位距离可视高度处的最远距离，其中，x为最低可视高度点距离车头障碍物点的距离。
5.根据权利要求1-4其中之一所述的方法，其特征在于，预存的体态手势为预定范围内站立人体左手上举角度大于120度，或双手上举角度都大于120度，或右手上举角度大于120度；站立位置距离根据摄像头高度确定，对于安装在车内后视镜处离地高度1.6米的摄像头，人体站立位于摄像头前方2.5m-10m处。
6.根据权利要求1-4其中之一所述的方法，其特征在于，根据摄像头像素、摄像头离地高度，目标与摄像头距离控制摄像头的识别范围，对于800-1000w像素、120°视野角度，安装在离地1.6米处后视镜位置的摄像头，控制可识别目标范围为距离摄像头2.5-10m，摄像头正前方120度扇形范围。
7.根据权利要求1-4其中之一所述的方法，其特征在于,当前捕捉目标图像1-2s视频流片段中有超过3帧照片满足预存的体态手势，车机中控模块向车身控制器触发喇叭短促鸣响，触发拍照倒计时，控制摄像头延时预定时长拍照。
8.一种基于体态手势识别的汽车拍照系统，其特征在于，车机中控屏或手机端触发车外拍摄命令发送至车机中控模块，自动变速箱控制模块反馈当前档位和车速至中控模块，当当前档位为P档，中控模块启动打开摄像头在预定范围内动态捕捉目标图像，将获取图像传输至处理器与预先存储的体态手势进行比较识别，并向中控模块反馈识别结果，如果目标图像体态手势与预存的体态手势一致，中控模块发送车灯控制命令触发车身控制器控制车灯灯光闪烁，触发摄像头模块在车灯闪烁预定时长后启动拍照，拍摄的照片存储于车机存储模块的“车外拍照”目录中，手机端APP启动局域网传输自动获取到车机内拍摄照片的缩略图并下载照片。
9.一种车辆，其特征在于，包括权利要求8所述基于体态手势识别的汽车拍照系统。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该程序能够被处理器加载和运行以执行权利要求1至7、中任一项所述基于体态手势识别的汽车拍照方法。
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