CN205721729U - 一种基于视觉的抬头显示器控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于视觉的抬头显示器控制系统，包括：图像采集装置、光照感应装置、光照源和处理装置，所述图像采集装置与处理装置连接，用以将驾驶环境中获取的图像数据输入；所述光照感应装置与处理装置连接，用以将驾驶环境中获取的光照值输入；所述处理装置与所述光照源连接，用以根据从所述光照感应装置接收到的光照值进行补偿光照调节。本系统能够智能实现唤醒指令、音乐切换指令、接听或拒绝来电指令、切换页面指令。且系统优选采用近红外LED在不干扰人眼的情况下在黑暗中提供照明。本实用新型中通过处理装置，指令明确输出无歧义、无需附加设备，能够驾驶者满足全天候、在不同光照条件下手势的控制。

Description

一种基于视觉的抬头显示器控制系统

技术领域

本实用新型涉及抬头显示器，特别涉及基于视觉的抬头显示器控制系统。

背景技术

抬头显示器HUD(Head Up Display)，是普遍运用在航空器上的飞行辅助仪器。抬头的意思是指飞行员不需要低头就能够看到他需要的重要资讯。因为HUD的方便性以及能够提高飞行安全，民航机也纷纷跟进安装。HUD是利用光学反射的原理，将重要的飞行相关资讯投射在一片玻璃上面。这片玻璃位於座舱前端，高度大致与飞行员的眼睛成水平，投射的文字和影像调整在焦距无限远的距离上面，飞行员透过HUD往前方看的时候，不会妨碍到眼睛的运作，维持清晰的显示。

HUD的基本架构包含两个部分：资料处理单元与影像显示装置。资料处理单元是将飞机上各系统的资料整合处理之後，根据选择的模式转换成预先设定的符号，图形或者是以文字或者是数字的型态输出。有些产品将讯号处理与影像输出分成两个装置，不过大致上都是类似的工作方式。影像显示装置就是安装在座舱前方，位于飞行员与座舱罩之间的空间上。影像显示装置接收来自资料处理装置的资讯，投射在玻璃上面。显示装置并且附有控制面板，能够调解或者是改变输出的影像。

新一代的HUD在影像显示方面的改良包括采用全像摄影(Holographic)显示方式，扩大显示影像的范围，尤其是增加水平上的视野角度，减少支架的厚度对於视野的限制与影响，增强不同光度与外在环境下的显示调整，强化影像的清晰度，与其他光学影像输出的配合，譬如说能够将红外线影像摄影机产生的飞机前方影像直接投射到HUD上，与其他的资料融合显示，配合夜视镜的使用以及采用彩色影像显示资料。在资料处理单元上的改良包括提高处理的速率和效率,HUD是将影像投射在座舱前方的固定装置上，当飞行员转动头部的时候，这些影像就会暂时离开他的视野范围。新一代的HUD更适合广泛地运用在汽车上。

在人们的固有观念里，驾驶最应该注重的自然是安全，不过随着智能手机的普及，手机用户们无时无刻不依赖手机带来的便利和快捷。电话、短信、微信的实时沟通，多媒体的使用，地图导航工具等等这些，然而在“低头族”日益增多的今天，手机带给我们的便利却极大的影响了驾驶的安全性。多种形式的交通事故都是由于车主在驾驶过程中由于使用手机而造成的。汽车厂商们开始意识到中控屏幕的重要性，再加上车辆作为最大的终端设备，更让车上的这块“屏”成为了兵家必争之地。然而车载中控屏幕的存在确实让驾驶变得更为安全了，但在实际体验中，依然有车载中控屏幕上的各项弊端和不方便之处，依然会让驾驶员分心。

目前，抬头显示器(HUD)的控制方式主要有遥控器、语音和手势等控制方式。通过遥控器控制方式的缺点在于，需要配置额外的设备才能完成控制，操作不自然，用户体验不好。语音控制的方式的缺点在于，需要先唤醒，再操作，并且在有人说话的情况下容易误操作，操作指令识别的准确度不高。而手势操作控制，具有操作方便、指令明确的特点。已有的抬头显示器(HUD)的手势控制系统通过发射信号，并接收不同手势发射回来的信号进行手势识别，该种技术方案的缺点是：

1、需要信号发射装置与接收装置协同工作才能识别；

2、可识别的手势数量非常有限；

3、当信号发射功率过小则会造成干扰，信号发射功率过大则会对人体有害。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，采用操作方便、指令明确无歧义、无需附加设备的抬头显示器控制系统，能够在不同光照条件下进行手势的检测与识别，让驾驶员在安全驾驶的过程中方便有效的查看信息和沟通，同时保证了安全。

解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于视觉的抬头显示器控制系统，包括：图像采集装置、光照感应装置、光照源和处理装置，

所述图像采集装置与处理装置连接，用以将驾驶环境中获取的图像数据输入；

所述光照感应装置与处理装置连接，用以将驾驶环境中获取的光照值输入；

所述处理装置与所述光照源连接，用以根据从所述光照感应装置接收到的光照值进行补偿光照调节。

更进一步，所述图像采集装置至少包括一个摄像头，所述摄像头通过连接线与所述处理装置连接，用以采集车内的图像。

更进一步，所述光照感应装置与所述光照源连接，用以将不同的光照值输入到光照感应装置中。

更进一步，所述处理装置，还用以在光照值小于设定阈值时，控制所述光照源打开为图像采集装置提供光照。

更进一步，所述光照源包括近红外LED，所述近红外LED与处理装置连接，用以接收所述处理装置的开关信号。

更进一步，所述处理装置与OBD通讯接口，用以读取车辆CAN总线上的车辆信息。

更进一步，所述处理装置还与显示界面连接，用于显示车辆CAN总线上的车辆信息。

更进一步，所述处理装置与图像采集装置连接，用以输入驾驶员的静态图像数据手势，并通过所述处理装置输出得到唤醒指令、音乐切换指令、接听或拒绝来电指令或者切换页面指令。

更进一步，所述处理装置与HUD连接，用以根据在所述图像采集装置中提取得到的手势的静止状态或者手势的运动状态信息，在所述HUD上输出：唤醒指令、导航指令，电话指令，音乐指令，微信指令中的一种或者多种。

更进一步，所述光照感应装置包括电荷耦合CCD器件或者互补金属氧化物导体CMOS器件。

本实用新型的有益效果：

1)由于使用图像采集装置作为抬头显示器手势控制系统的传感器，图像采集装置包括至少一个摄像头，该摄像头采集到二维手型形成静态图像数据，在所述处理装置中进行匹配成功后输出唤醒指令、音乐切换指令、接听或拒绝来电指令、切换页面指令。

2)由于使用光照感应装置和光照源，优选采用近红外LED在不干扰人眼的情况下在黑暗中提供照明。

3)所述操作指令包括：唤醒指令、导航指令，电话指令，音乐指令，微信指令中的一种或者多种，能够通过手势方便地进行上述的指令操作。

4)本实用新型中的控制系统，操作方便、指令明确无歧义、无需附加设备，能够满足驾驶者全天候、在不同光照条件下通过处理装置进行手势的检测与识别，优选地，能同时支持静态手势和动态手势的识别，操作功能强大。

附图说明

图1按照本实用新型一实施方式基于视觉的抬头显示器控制系统的结构示意图；

图2示出图1中处理装置输出的指令方式示意图。

图3示出图1中一种优选实施例的结构示意图。

801—图像采集装置、802—光照感应装置、803—光照源、804—处理装置、805—HUD、806—近红外LED、807—通讯接口、808—显示界面。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

请参考图1，是按照本实用新型一实施方式基于视觉的抬头显示器控制系统的结构示意图。

在本实施例中的基于视觉的抬头显示器控制系统，包括：图像采集装置801、光照感应装置802、光照源803和处理装置804，所述图像采集装置801与处理装置804连接，用以将驾驶环境中获取的图像数据输入；所述光照感应装置802与处理装置804连接，用以将驾驶环境中获取的光照值输入；所述处理装置804与所述光照源803连接，用以根据从所述光照感应装置接收到的光照值进行补偿光照调节。作为本实施例中的优选，所述处理装置804与图像采集装置801连接，用以输入驾驶员的静态图像数据手势，并通过所述处理装置804输出得到唤醒指令、音乐切换指令、接听或拒绝来电指令或者切换页面指令。即在图像采集装置801中的手势图像数据通过所述处理装置804后得到对应的操作指令，比如得到唤醒指令、音乐切换指令、接听或拒绝来电指令或者切换页面指令。由于使用图像采集装置801作为抬头显示器手势控制系统的传感器，图像采集装置包括至少一个摄像头，该摄像头采集到二维手型形成静态图像数据，在所述处理装置中进行匹配成功后输出唤醒指令、音乐切换指令、接听或拒绝来电指令、切换页面指令。作为本实施例中的优选，所述光照感应装置802包括电荷耦合CCD器件或者互补金属氧化物导体CMOS器件。

请参考图2，为图1中处理装置输出的指令方式示意图。

在本实施例中的基于视觉的抬头显示器控制系统，包括：图像采集装置801、光照感应装置802、光照源803和处理装置804，所述图像采集装置801与处理装置804连接，用以将驾驶环境中获取的图像数据输入；所述光照感应装置802与处理装置804连接，用以将驾驶环境中获取的光照值输入；所述处理装置804与所述光照源803连接，用以根据从所述光照感应装置802接收到的光照值进行补偿光照调节。在本实施例中由操作指令包括：唤醒指令、导航指令，电话指令，音乐指令，微信指令中的一种或者多种，能够通过手势方便地进行上述的指令操作。

请参考图3，为图1中一种优选实施例的结构示意图。

基于视觉的抬头显示器控制系统，其特征在于包括：图像采集装置801、光照感应装置802、光照源803和处理装置804，所述图像采集装置801与处理装置804连接，用以将驾驶环境中获取的图像数据输入；所述光照感应装置802与处理装置804连接，用以将驾驶环境中获取的光照值输入；所述处理装置804与所述光照源803连接，用以根据从所述光照感应装置接收到的光照值进行补偿光照调节。作为本实施例中的优选，所述图像采集装置801至少包括一个摄像头，所述摄像头通过连接线与所述处理装置连接，用以采集车内的图像，所述图像采集装置801，用于获取驾驶环境中的图像数据；本领域技术人员能够明了，图像采集装置801可以包括一个或者两个摄像头，所述摄像头为彩色图像摄像头和/或红外摄像头，且图像采集装置801可以设置于所述HUD 805的正前端。作为本实施例中的优选，所述光照感应装置802与所述光照源803连接，用以将不同的光照值输入到光照感应装置802中，所述光照感应装置802，用于获取驾驶环境中的光照值；本领域技术人员能够明了，光照感应装置802可以采用光照感应器，或者光敏元件。作为本实施例中的优选，所述处理装置804，还用以在光照值小于设定阈值时，控制所述光照源803打开为图像采集装置801提供光照，所述处理装置804，在与图像采集装置801连接时，用于根据上述的图像数据，形成静态或者动态的图像数据，其中静态或者动态是手势的运动状态或者手势的静止状态；如果上述的图像数据不满足预定的手势图像标准，则不对上述的图像数据进行储存；若满足，则对上述的图像数据进行储存后输出手势指令；在与光照感应装置连接时，用于根据上述的光照值，判断是否开启补偿光照；若是，则开启补偿光照射并再次获取驾驶环境中的图像数据。所述处理装置804可提供高速的处理能力，可采用ARM 4核处理器单元，同时支持micro SD储存卡最大支持32GB。HUD 805，用以提供上述装置的载体。作为本实施例中的优选，所述处理装置804与图像采集装置801连接，用以输入驾驶员的静态图像数据手势，并通过所述处理装置804输出得到唤醒指令、音乐切换指令、接听或拒绝来电指令或者切换页面指令。作为本实施例中的优选，所述光照源803包括近红外LED806，所述近红外LED806与处理装置804连接，用以接收所述处理装置804的开关信号。优选地，所述处理装置804与OBD通讯接口807，用以读取车辆CAN总线上的车辆信息，可以提供处理装置804的上电电源，通过采集得到车辆信息。优选地，所述处理装置804还与显示界面808连接，用于显示车辆CAN总线上的车辆信息，所述显示界面808可以包括但不限于车载的中控。

请再参考图2，在本实施例中，所述处理装置804与HUD805连接，用以根据在所述图像采集装置801中提取得到的手势的静止状态或者手势的运动状态信息，在所述HUD805上输出：唤醒指令、导航指令，电话指令，音乐指令，微信指令中的一种或者多种。其中，唤醒指令、导航指令，电话指令，音乐指令，微信指令中的一种或者多种，导航指令，包括用语音指令选择目的地指定、判断是否躲避拥堵路线指令、导航来源指令、行车路况指令、电子狗指令。所述电子狗指令，包括但不限于全频反测速雷达、GPS电子狗、GPS雷达电子狗。作用是提前提醒车主电子眼或测速雷达的存在，可防止因为超速或违规而被罚款和扣分，让驾驶者有防备的尽享驾驶乐趣。唤醒指令，用以唤醒休眠的抬头显示器；本领域技术人员能够明了，可以将手势与所述唤醒指令提前进行关联，这样在作出手势后，就可以实现对抬头显示器的唤醒。电话指令，可发出电话指令进行语音控制接听、拨出电话，当被呼叫方存号多于一个的时候，可以语音选择；比如当手机与抬头显示器蓝牙连接后，外接来电时，可以直接通过手势的静止状态，比如“手掌”，亦可用手势的运动状态，比如“握拳向右滑动”，来拒绝或者接受该通来电。音乐指令，根据语音操作，可以播放SD卡的音乐，或者播放电台内容；比如使用播放电台内容时，可以直接通过手势的静止状态，比如“剪刀手”，亦可用手势的运动状态，比如“握拳向左滑动”，来切换音乐、增大声音等。微信指令，可提前通过扫码登陆微信，收到微信时会有语音提示是否播报，回复时通过语音输入、识别转换成问文字。可以直接通过手势的运动状态，比如“向右滑动食指”来发送微信信息。

在本实施例中的基于视觉的抬头显示器控制系统，包括：图像采集装置801、光照感应装置802、光照源803和处理装置804，所述图像采集装置801与处理装置804连接，用以将驾驶环境中获取的图像数据输入；所述光照感应装置802与处理装置804连接，用以将驾驶环境中获取的光照值输入；所述处理装置804与所述光照源803连接，用以根据从所述光照感应装置接收到的光照值进行补偿光照调节，所述处理装置804与HUD805连接，用以根据在所述图像采集装置801中提取得到的手势的静止状态或者手势的运动状态信息，具体实施时，可以按照如下的手势的静止状态，手势的运动状态，或者手势的运动状态+手势的静止状态，通过处理装置804对图像采集装置801中的手势信号数据进行识别，且在识别时通过光照感应装置802、光照源803，提供补偿光照，优选地，使用近红外LED806在不干扰人眼的情况下在黑暗中提供照明，使得HUD805操作方便、指令明确无歧义、无需附加设备，满足全天候、不同光照条件下手势指令输出。

表1

手势的静止状态	电话指令	音乐指令	微信指令
				五指手掌(张开)	×	○	×
一根食指	○	×	×
				握拳	×	×	○
剪刀手	○	×	×
				五指手掌(合拢)	○	×	×
“OK”手势	○	○	○

其中，“○”positive(即可激活手势操作指令)，“×”negative(即不激活手势操作指令)。

表2

手势的运动状态	电话指令	音乐指令	微信指令
				五指手掌(张开)上下滑动	×	○	×
一根食指左右、上下滑动	○	○	○
				握拳左右滑动	×	×	○
剪刀手左右滑动	○	×	×
				五指手掌(合拢)上下滑动	○	×	×
“OK”手势左右滑动	○	○	○

表3

所属领域的普通技术人员应当理解：以上，所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于视觉的抬头显示器控制系统，其特征在于包括：图像采集装置(801)、光照感应装置(802)、光照源(803)和处理装置(804)，

所述图像采集装置(801)与处理装置(804)连接，用以将驾驶环境中获取的图像数据输入；

所述光照感应装置(802)与处理装置(804)连接，用以将驾驶环境中获取的光照值输入；

所述处理装置(804)与所述光照源(803)连接，用以根据从所述光照感应装置接收到的光照值进行补偿光照调节。

2.根据权利要求1所述的基于视觉的抬头显示器控制系统，其特征在于，所述图像采集装置(801)至少包括一个摄像头，所述摄像头通过连接线与所述处理装置连接，用以采集车内的图像。

3.根据权利要求1所述的基于视觉的抬头显示器控制系统，其特征在于，所述光照感应装置(802)与所述光照源(803)连接，用以将不同的光照值输入到光照感应装置(802)中。

4.根据权利要求3所述的基于视觉的抬头显示器控制系统，其特征在于，所述处理装置(804)，还用以在光照值小于设定阈值时，控制所述光照源(803)打开为图像采集装置(801)提供光照。

5.根据权利要求1所述的基于视觉的抬头显示器控制系统，其特征在于，所述光照源(803)包括近红外LED(806)，所述近红外LED(806)与处理装置(804)连接，用以接收所述处理装置(804)的开关信号。

6.根据权利要求1所述的基于视觉的抬头显示器控制系统，其特征在于，所述处理装置(804)与OBD通讯接口(807)，用以读取车辆CAN总线上的车辆信息。

7.根据权利要求6所述的基于视觉的抬头显示器控制系统，其特征在于，所述处理装置(804)还与显示界面(808)连接，用于显示车辆CAN总线上的车辆信息。

8.根据权利要求1所述的基于视觉的抬头显示器控制系统，其特征在于，所述处理装置(804)与图像采集装置(801)连接，用以输入驾驶员的静态图像数据手势，并通过所述处理装置(804)输出得到唤醒指令、音乐切换指令、接听或拒绝来电指令或者切换页面指令。

9.根据权利要求1所述的基于视觉的抬头显示器控制系统，其特征在于，所述处理装置(804)与HUD(805)连接，用以根据在所述图像采集装置(801)中提取得到的手势的静止状态或者手势的运动状态信息，在所述HUD(805)上输出：唤醒指令、导航指令，电话指令，音乐指令，微信指令中的一种或者多种。

10.根据权利要求1所述的基于视觉的抬头显示器控制系统，其特征在于，所述光照感应装置(802)包括电荷耦合CCD器件或者互补金属氧化物导体CMOS器件。