CN114954265A - 一种智能视觉跟踪车载显示屏装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能视觉跟踪车载显示屏装置及控制方法，装置包括显示屏、眼球追踪模块、光照传感器、显示屏固定座、控制器、俯仰和水平方向控制电机。控制器通过眼球追踪模块追踪用户眼球位置，提取用户相对显示屏的距离和角度信息，结合水平和俯仰方向控制电机角度位置，计算显示屏在水平和俯仰方向上的调整角度，由电机自动调整显示屏位置，为不同体型用户提供最佳视角；对于颠簸路面，控制器通过陀螺仪提取固定位置角位移和角速度，计算平衡抖动所需要的电机姿态角补偿，通过实时补偿电机控制信号，避免车辆抖动对显示屏姿态影响；光线传感器可感知车内光线强度，控制器通过和标准光线强度对比，对显示屏亮度进行自动调节，呈现最佳视觉效果。
Description
技术领域
本发明属于车载显示屏技术领域，具体涉及一种智能视觉跟踪车载显示屏装置及控制方法。
背景技术
目前，车载显示屏主要应用在中控屏、组合仪表、娱乐系统等汽车内饰，现有车载显示屏存在以下问题：
1、安装之后角度基本不可调整，或者只能在平面内手动调整，对不同体型用户的适应度较低；
2、车载显示屏不具备防抖功能，在颠簸路面视觉效果差；
3、显示屏亮度在不同光线强度下自动调节能力弱。
现有技术公开了一种车载显示屏及汽车，将显示屏安装在骨架结构上，转向连接件的一端转动连接在骨架结构上，另一端链接在汽车的仪表总成上，通过骨架结构与转向连接件的转动连接，使得显示屏能够转动，满足不同位置用户的需求。上述方案存在的问题：
1、显示屏只能在水平面内转动，不能在垂直面内转动，不能满足不同体型用户的需求；
2、显示屏位置调节只能通过手动调节，不能自适应的调节；
3、显示屏的防抖是依靠转向连接杆上的弹簧机械装置，防抖效果差，响应慢；
4、显示屏未考虑对不同光线强度下亮度自动调节功能。
基于此，急需研发一种智能视觉跟踪车载显示屏装置及控制方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种智能视觉跟踪车载显示屏装置及控制方法，以解决现有车载显示屏安装之后角度基本不可调整，或者只能在平面内手动调整，对不同体型用户的适应度较低；车载显示屏不具备防抖功能，在颠簸路面视觉效果差；显示屏亮度在不同光线强度下自动调节能力弱的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种智能视觉跟踪车载显示屏装置，包括显示屏1、眼球追踪模块2、光照传感器3、显示屏固定座4、内置陀螺仪的控制器6、俯仰方向控制电机7和水平方向控制电机10；
所述眼球追踪模块2和光照传感器3设置于显示屏1上，显示屏1固定在显示屏固定座4上，显示屏固定座4与连接杆I5连接，连接杆I5连接水平方向控制电机10，水平方向控制电机10的传动输出端连接连接杆II8，连接杆II8的另一端通连接俯仰方向控制电机7，俯仰方向控制电机7的传动输出端安装控制器6；所述俯仰方向控制电机7和水平方向控制电机10通过连接线9与控制器6相连；
所述控制器6用于接收眼球追踪模块2、光照传感器3、俯仰方向控制电机7、水平方向控制电机10和陀螺仪信号，计算显示屏1在水平方向和俯仰方向上的调整角度，计算平衡抖动所需要的电机姿态角补偿，计算显示屏1亮度，并输出相应的控制信号。
进一步地，所述显示屏1通过螺栓与显示屏固定座4连接，显示屏固定座4焊接在连接杆I5，连接杆Ⅰ5用于支撑显示屏1，并执行水平方向运动。
进一步地，所述连接杆I5下端通过卡槽连接水平方向控制电机10。
进一步地，所述水平方向控制电机10的传动输出端通过卡槽连接连接杆II8，连接杆II8的另一端通过卡槽连接俯仰方向控制电机7。
进一步地，所述控制器6上设有固定座，固定座固定在车辆上。
进一步地，所述陀螺仪，分别与俯仰方向控制电机7和水平方向控制电机10连接，用于采集控制器6安装点因车辆抖动产生的角位移和角速度。
进一步地，所述眼球追踪模块2用于检测追踪用户眼球位置相对显示屏1的距离和角度信息；所述光照传感器3用于检测光照强度，通过和标准强度对比，动态的调整显示屏亮度，保证最佳视觉效果；所述俯仰方向控制电机7用于控制显示屏俯仰方向角度的调整和俯仰方向抖动的抑制；所述水平方向控制电机10用于控制显示屏水平方向角度的调整和水平方向抖动的抑制。
进一步地，蓄电池分别与显示屏1、眼球追踪模块2、光照传感器3以及控制器6电连接。
一种智能视觉跟踪车载显示屏装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、初始化显示屏1相对用户眼球的距离S0、角度α0，初始化显示屏1亮度，记录时间t0；
B、读取显示屏1相对用户眼球的距离S1和α1，记录时间t1；
C、读取水平方向控制电机10、俯仰方向控制电机7的角度位置信号以及光照传感器3采集的光照强度信号；
D、调整角度、电机姿态角补偿以及显示屏1亮度的计算
D1、调整角度和电机姿态角补偿
D11、根据角度位置信号，计算水平方向控制水平方向控制电机10和俯仰方向控制电机7的调整角度；
D12根据角度位置信号，读取陀螺仪角速度和角位移信号，计算电机姿态角补偿；
D2、根据光照强度信号计算显示屏1的亮度；
E、判断S1-S0≥10cm或者α1-α0≥2°，以及t1-t0≥30s是否成立；若是，结合步骤D12电机姿态角补偿输出水平方向控制电机10和俯仰方向控制电机7的调整角度，若不是，返回步骤B；F、水平方向控制电机10和俯仰方向控制电机7工作，并设置S1＝S0，α1＝α0，t1＝t0；
G、根据步骤D2计算的显示屏1亮度，通过控制水平方向控制电机10和俯仰方向控制电机7对显示屏姿态及亮度进行调整。
更进一步地，所述S0为60cm，α0为15°，S1为30～90cm，α1为-20～20°。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明智能视觉跟踪车载显示屏装置及控制方法，在现有车载显示屏的基础上，增加眼球追踪模块、光照传感器、水平方向控制电机、俯仰方向控制电机、控制器等；控制器通过眼球追踪模块追踪用户眼球位置，提取用户相对显示屏的距离和角度信息，然后结合水平方向控制电机和俯仰方向控制电机的角度位置，计算显示屏在水平方向和俯仰方向上的调整角度，由电机自动调整显示屏位置，为不同体型用户提供最佳视角；另外对于颠簸路面，控制器通过陀螺仪提取固定位置角位移和角速度，计算平衡抖动所需要的电机姿态角补偿，通过实时补偿电机控制信号，避免车辆抖动对显示屏姿态的影响；此外，光线传感器可感知车内光线强度，控制器通过和标准光线强度对比，对显示屏亮度进行自动调节，最终呈现出最佳视觉效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1智能视觉跟踪车载显示屏装置结构示意图；
图2智能视觉跟踪车载显示屏装置电路框图；
图3控制方法流程示意图。
图中，1.显示屏2.眼球追踪模块3.光照传感器4.显示屏固定座5.连接杆Ⅰ6.控制器7.俯仰方向控制电机8.连接杆Ⅱ9.连接线10.水平方向控制电机。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，本发明智能视觉跟踪车载显示屏装置，由显示屏1、眼球追踪模块2、光照传感器3、显示屏固定座4、连接杆Ⅰ5、控制器6、俯仰方向控制电机7、连接杆Ⅱ8、连接线9以及水平方向控制电机10构成。所述蓄电池分别与显示屏1、眼球追踪模块2、光照传感器3以及控制器6电连接。
所述显示屏1用于显示图像。所述眼球追踪模块2和光照传感器3设置于显示屏1上；所述眼球追踪模块2用于检测追踪用户眼球位置相对显示屏1的距离和角度信息；所述光照传感器3用于检测光照强度，通过和标准强度对比，动态的调整显示屏亮度，保证最佳视觉效果。
所述显示屏1通过螺栓与显示屏固定座4连接，显示屏固定座4焊接在连接杆I5，连接杆Ⅰ5用于支撑显示屏1，并执行水平方向运动。所述连接杆I5下端通过卡槽连接水平方向控制电机10，水平方向控制电机10的传动输出端通过卡槽连接连接杆II8，连接杆II8的另一端通过卡槽连接俯仰方向控制电机7，俯仰方向控制电机7的传动输出端安装控制器6，控制器6上设有固定座，固定座固定在车辆上。所述俯仰方向控制电机7和水平方向控制电机10通过连接线9与控制器6相连。
所述控制器6内置陀螺仪，分别与俯仰方向控制电机7和水平方向控制电机10连接，用于采集控制器6安装点因车辆抖动产生的角位移和角速度。所述控制器6用于接收眼球追踪模块2、光照传感器3、俯仰方向控制电机7、水平方向控制电机10和陀螺仪信号，计算显示屏1在水平方向和俯仰方向上的调整角度，计算平衡抖动所需要的电机姿态角补偿，计算显示屏1亮度，并输出相应的控制信号，动态的对电机控制信号进行补偿，防止显示器1抖动。所述俯仰方向控制电机7用于控制显示屏俯仰方向角度的调整和俯仰方向抖动的抑制；所述连接杆II8用于连接俯仰方向控制电机7和水平方向控制电机10，并执行俯仰方向运动；所述连接线9用于信号和电力的传输；所述水平方向控制电机10用于控制显示屏水平方向角度的调整和水平方向抖动的抑制。
具体地，所述控制器6通过眼球追踪模块2追踪用户眼球位置，提取用户相对显示屏1的距离和角度信息，然后结合水平方向控制电机10和俯仰方向控制电机7的角度位置，计算显示屏1在水平方向和俯仰方向上的调整角度，由电机自动调整显示屏1位置，为不同体型用户提供最佳视角。对于颠簸路面，控制器6通过陀螺仪提取固定位置角位移和角速度，计算平衡抖动所需要的电机姿态角补偿，通过实时补偿电机控制信号，避免车辆抖动对显示屏1姿态的影响。光线传感器3可感知车内光线强度，控制器6通过和标准光线强度对比，对显示屏1亮度进行自动调节，最终呈现出最佳视觉效果。
如图3所示，本发明智能视觉跟踪车载显示屏装置的控制方法，包括以下步骤：
A、初始化显示屏1相对用户眼球的距离S0、角度α0，初始化显示屏1亮度，记录时间t0；
B、读取显示屏1相对用户眼球的距离S1和α1，记录时间t1；
C、读取水平方向控制电机10、俯仰方向控制电机7的角度位置信号以及光照传感器3采集的光照强度信号；
D、调整角度、电机姿态角补偿以及显示屏1亮度的计算
D1、调整角度和电机姿态角补偿
D11、根据角度位置信号，计算水平方向控制水平方向控制电机10和俯仰方向控制电机7的调整角度；
D12根据角度位置信号，读取陀螺仪角速度和角位移信号，计算电机姿态角补偿；
D2、根据光照强度信号计算显示屏1的亮度；
E、判断S1-S0≥10cm或者α1-α0≥2°，以及t1-t0≥30s是否成立；若是，结合步骤D12电机姿态角补偿输出水平方向控制电机10和俯仰方向控制电机7的调整角度，若不是，返回步骤B；F、水平方向控制电机10和俯仰方向控制电机7工作，并设置S1＝S0，α1＝α0，t1＝t0；
G、根据步骤D2计算的显示屏1亮度，通过控制水平方向控制电机10和俯仰方向控制电机7对显示屏姿态及亮度进行调整。
其中，S0：显示屏相对用户眼球初始化距离，单位cm，60cm；
α0：显示屏相对用户眼球初始化角度，单位°，15°；
t0：初始记录时间，单位s；
S1：检测用户眼球相对显示屏的距离，单位mm，范围30～90cm；
α1：检测用户眼球相对显示屏的角度，单位°，范围-20～20°；
t1：检测记录时间，单位s；
当S1-S0≥10cm或者α1-α0≥2°，说明用户姿态相对显示屏的视角需要调整，如果t1-t0≥30s说明用户视角不是临时性的变化，那么控制器结合当前水平方向控制电机和俯仰方向控制电机角度，计算电机调整角度，保证用户眼球和显示器距离保持60cm，角度保持15°的最佳视角。
当显示屏1位置发生调整后，系统自动将S1、α1、t1作为初始值进行下一个循环。
本发明智能视觉跟踪车载显示屏装置的显示屏1可自动调节位置和角度；显示屏1能够防抖且亮度可自动调整。
1、显示屏1位置和角度自动调节实现路径：
眼球追踪模块2检测用户眼球相对显示屏1的位置和角度信号，并将信号传输给控制器6，控制器6计算俯仰方向控制电机7和水平方向控制电机10的调整角度，俯仰方向控制电机7和水平方向控制电机10接收控制信号并执行动作，通过连接杆Ⅰ5和连接杆Ⅱ8带动显示屏1完成位置和角度的调整。
2、显示屏1防抖功能实现路径：
控制器6内的陀螺仪检测固定位置的角位移和角速度信号，并将信号传输给控制器6，控制器6计算平衡抖动所需要的俯仰方向控制电机7和水平方向控制电机10的姿态角补偿，俯仰方向控制电机7和水平方向控制电机10接收控制器6的控制信号并执行动作，通过连接杆Ⅰ5和连接杆Ⅱ8的动作抑制显示屏1的抖动。
3、显示屏1亮度自动调整功能实现路径：
光照传感器3检测光照强度，并将信息传输给控制器6，控制器6计算显示屏需调整的亮度并将信号传输给显示屏1，显示屏1接收控制信号并执行亮度调节。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种智能视觉跟踪车载显示屏装置，其特征在于：包括显示屏(1)、眼球追踪模块(2)、光照传感器(3)、显示屏固定座(4)、内置陀螺仪的控制器(6)、俯仰方向控制电机(7)和水平方向控制电机(10)；
所述眼球追踪模块(2)和光照传感器(3)设置于显示屏(1)上，显示屏(1)固定在显示屏固定座(4)上，显示屏固定座(4)与连接杆I(5)连接，连接杆I(5)连接水平方向控制电机(10)，水平方向控制电机(10)的传动输出端连接连接杆II(8)，连接杆II(8)的另一端通连接俯仰方向控制电机(7)，俯仰方向控制电机(7)的传动输出端安装控制器(6)；所述俯仰方向控制电机(7)和水平方向控制电机(10)通过连接线(9)与控制器(6)相连；
所述控制器(6)用于接收眼球追踪模块(2)、光照传感器(3)、俯仰方向控制电机(7)、水平方向控制电机(10)和陀螺仪信号，计算显示屏(1)在水平方向和俯仰方向上的调整角度，计算平衡抖动所需要的电机姿态角补偿，计算显示屏(1)亮度，并输出相应的控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种智能视觉跟踪车载显示屏装置，其特征在于：所述显示屏(1)通过螺栓与显示屏固定座(4)连接，显示屏固定座(4)焊接在连接杆I(5)，连接杆Ⅰ(5)用于支撑显示屏(1)，并执行水平方向运动。
3.根据权利要求1所述的一种智能视觉跟踪车载显示屏装置，其特征在于：所述连接杆I(5)下端通过卡槽连接水平方向控制电机(10)。
4.根据权利要求1所述的一种智能视觉跟踪车载显示屏装置，其特征在于：所述水平方向控制电机(10)的传动输出端通过卡槽连接连接杆II(8)，连接杆II(8)的另一端通过卡槽连接俯仰方向控制电机(7)。
5.根据权利要求1所述的一种智能视觉跟踪车载显示屏装置，其特征在于：所述控制器(6)上设有固定座，固定座固定在车辆上。
6.根据权利要求1所述的一种智能视觉跟踪车载显示屏装置，其特征在于：所述陀螺仪，分别与俯仰方向控制电机(7)和水平方向控制电机(10)连接，用于采集控制器(6)安装点因车辆抖动产生的角位移和角速度。
7.根据权利要求1所述的一种智能视觉跟踪车载显示屏装置，其特征在于：所述眼球追踪模块(2)用于检测追踪用户眼球位置相对显示屏(1)的距离和角度信息；所述光照传感器(3)用于检测光照强度，通过和标准强度对比，动态的调整显示屏亮度，保证最佳视觉效果；所述俯仰方向控制电机(7)用于控制显示屏俯仰方向角度的调整和俯仰方向抖动的抑制；所述水平方向控制电机(10)用于控制显示屏水平方向角度的调整和水平方向抖动的抑制。
8.根据权利要求1所述的一种智能视觉跟踪车载显示屏装置，其特征在于：蓄电池分别与显示屏(1)、眼球追踪模块(2)、光照传感器(3)以及控制器(6)电连接。
9.一种智能视觉跟踪车载显示屏装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、初始化显示屏(1)相对用户眼球的距离S0、角度α0，初始化显示屏(1)亮度，记录时间t0；
B、读取显示屏(1)相对用户眼球的距离S1和α1，记录时间t1；
C、读取水平方向控制电机(10)、俯仰方向控制电机(7)的角度位置信号以及光照传感器(3)采集的光照强度信号；
D、调整角度、电机姿态角补偿以及显示屏(1)亮度的计算；
D1、调整角度和电机姿态角补偿；
D11、根据角度位置信号，计算水平方向控制水平方向控制电机(10)和俯仰方向控制电机(7)的调整角度；
D12根据角度位置信号，读取陀螺仪角速度和角位移信号，计算电机姿态角补偿；
D2、根据光照强度信号计算显示屏(1)的亮度；
E、判断S1-S0≥10cm或者α1-α0≥2°，以及t1-t0≥30s是否成立；若是，结合步骤D12电机姿态角补偿输出水平方向控制电机(10)和俯仰方向控制电机(7)的调整角度，若不是，返回步骤B；F、水平方向控制电机(10)和俯仰方向控制电机(7)工作，并设置S1＝S0，α1＝α0，t1＝t0；
G、根据步骤D2计算的显示屏(1)亮度，通过控制水平方向控制电机(10)和俯仰方向控制电机(7)对显示屏姿态及亮度进行调整。
10.根据权利要求9所述的一种智能视觉跟踪车载显示屏装置的控制方法，其特征在于：所述S0为60cm，α0为15°，S1为30～90cm，α1为-20～20°。
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