CN209738940U - 基于红外成像的车载一体化交互装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于红外成像的车载一体化交互装置，所述车载一体化交互装置安装在汽车内；包括：取像范围覆盖驾驶位上驾驶员的面部、上半身及手部的红外摄像装置，以及向所述红外摄像装置的取像范围内发射光线进行照明的照明光源。基于红外成像的车载一体化交互装置能对驾驶员的面部、上半身及手部等部位同时监控，可以将人脸识别、疲劳监控DMS、手势交互、司乘安全监控等几个以前要至少两个装置才能实现的功能集成在一个交互装置上，一方面降低成本、提高产品的性价比，另外一方面通过一体化设计，更便于交互装置在车内布置，这样就使得在汽车上运用起来更加便捷。

Description

基于红外成像的车载一体化交互装置

技术领域

本实用新型涉及汽车交互领域，更具体地说，涉及一种基于红外成像的车载一体化交互装置。

背景技术

相关技术中的传统的车载交互装置主要是机械式交互装置，比如按键式(控制空调、音响、天窗、蓝牙电话、定速行航、座椅调节、变速器等)，还有手柄式(控制变速器、雨刮、转向灯、远近光等)；另外还有方向盘控制转向、踏板控制加减速及停车；目前新兴的交互装置有语音(控制音响、蓝牙电话、天窗、导航系统等)，触摸屏(控制导航系统、音响、座椅调节等)；此外，还有新近基于光学成像模组的交互方式(人脸识别、疲劳监控DMS、手势交互等)。

传统的机械式交互装置由于其高可靠性，仍然是汽车安全行车系统的首选；但随着汽车车载电子配置越来越丰富，单靠传统的机械式交互装置越来越力不从心，新型的交互方式越来越多地被汽车采用，一方面大大减轻驾驶者的负担、增加行车安全，另外也极大地提高驾车的乐趣和乘坐舒适性。

目前基于光学成像模组的车载交互运用主要是人脸识别、疲劳监控DMS、手势交互等；这些装置相互独立，而且由于其以光学成像为基础，所以在车内必须布置在特定的位置，势必会造成汽车总布置困难；另外单个模组只有单一的功能，这就造成整车物料采购成本增加、性价比不高，而且不同模组的照明光源还会相互干扰，影响功能，导致整车厂采用的积极性不高，阻碍了这类交互装置的推广和普及。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种基于红外成像的车载一体化交互装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于红外成像的车载一体化交互装置，所述车载一体化交互装置安装在车内，包括：

取像范围覆盖驾驶位上驾驶员的面部、上半身及手部的红外摄像装置，以及向所述红外摄像装置的取像范围内发射光线进行照明的照明光源。

优选地，所述红外摄像装置包括至少一个红外摄像头。

优选地，所述红外摄像装置包括第一红外摄像头、第二红外摄像头，所述第一红外摄像头、第二红外摄像头分别覆盖所述驾驶位上驾驶员的不同部位。

优选地，所述照明光源包括进行发光的发光体，所述发光体为红外LED光源和/或垂直腔面发射激光器光源。

优选地，所述发光体包括分别对所述驾驶位驾驶员的不同部位进行照明的第一光源、第二光源。

优选地，所述第一光源、第二光源为车规级、且波长为850nm或940nm的大功率红外LED。

优选地，所述照明光源还包括对所述发光体的照射角度及光照均匀度进行调节的透镜。

优选地，所述透镜为带散光棱镜的透镜，调整所述发光体的光线的照射角度及光照均匀度。

优选地，所述红外摄像装置、照明光源安装在车内后视镜壳体内或安装在车内后视镜固定底座内；

或，所述红外摄像装置、照明光源集成到同一模组布置在邻近车内后视镜的区域；

或，所述红外摄像装置、照明光源分开布置，所述红外摄像装置布置在车内后视镜壳体内或安装在车内后视镜固定底座内或布置在邻近车内后视镜的区域，所述照明光源布置在顶灯处。

优选地，所述车载一体化交互装置与所述汽车的主机通信连接，以通过交互方式控制所述汽车的电子部件。

实施本实用新型的基于红外成像的车载一体化交互装置，具有以下有益效果：基于红外成像的车载一体化交互装置能对驾驶员的面部、上半身及手部等部位同时监控，可以将人脸识别、疲劳监控DMS、手势交互、司乘安全监控等几个以前要至少两个装置才能实现的功能集成在一个交互装置上，一方面降低成本、提高产品的性价比，另外一方面通过一体化设计，更便于交互装置在车内布置，这样就使得在汽车上运用起来更加便捷。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例中的基于红外成像的车载一体化交互装置安装在后视镜底座时的结构示意图；

图2是图1中的照明光源的分解结构示意图；

图3是图1中的基于红外成像的车载一体化交互装置安装在后视镜底座时的水平方向正面视图；

图4是图3中的基于红外成像的车载一体化交互装置安装在后视镜底座时的水平方向侧面视图；

图5是其他实施例中基于红外成像的车载一体化交互装置独立设置时的结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型一个优选实施例中的基于红外成像的车载一体化交互装置安装在车内，基于红外成像的车载一体化交互装置包括取像范围覆盖驾驶位上驾驶员的面部、上半身及手部(比如右手、左舵车或左手、右舵车)的红外摄像装置1，以及向红外摄像装置1的取像范围内发射光线进行照明的照明光源2，驾驶员可以通过动作、表情与基于红外成像的车载一体化交互装置交互互动。

基于红外成像的车载一体化交互装置能对驾驶员的面部、上半身及手部等部位同时监控，可以将人脸识别、疲劳监控DMS、手势交互、司乘安全监控等几个以前要至少两个装置才能实现的功能集成在一个交互装置上，一方面降低成本、提高产品的性价比，另外一方面通过一体化设计，更便于交互装置在车内布置，这样就使得在汽车上运用起来更加便捷。

车载一体化交互装置基于红外成像模组捕捉驾驶者的脸部、上半身以及手部图像供算法解析运用，该装置布置在汽车内后视镜3附近区域，如后视镜3的固定座内、内后视镜3壳体内，或布置在车内的顶灯处，也可布置在遮阳板和后视镜3之间的区域，朝驾驶员方向进行拍摄；还可以单独做一模组布置在内后视镜3附近区域，比如和行车记录仪一体等，以便捕捉驾驶员脸部、上半身以及右手图像。

在一些实施例中，红外摄像装置1只包括一个红外摄像头，即采用单目模组，在上述车内位置安装，红外摄像头的光学镜头的视场角覆盖驾驶员从脸部到手部活动区域整个范围，同时根据单目模组在车上的安装位置以及镜头的视场角来确定摄像头的安装角度，以便能够完全捕捉到驾驶员脸部、上半身及手部活动区域的图像。

结合图2所示，照明光源2包括进行发光的发光体21，发光体21为红外LED光源，也可为垂直腔面发射激光器光源，即VCSEL。发光体21也可设置红外LED光源、垂直腔面发射激光器光源两种发光光源进行照射。

照明光源2根据红外摄像装置1的成像芯片的感光效率可以采用850nm或950nm的大功率红外LED光源，该照明光源2可以和红外摄像装置1做成一体，根据与拍摄对象距离的远近，照明光源2和红外摄像装置1也可以分开布置，以便更好起到照明效果，红外LED光源的LED灯的数量可以为单颗或多颗。

照明光源2还包括对发光体21的照射角度和光照均匀度进行调节的透镜22，透镜22为带散光棱镜的透镜，调整发光体21的光线的照射角度和光照均匀度。

利用透镜22在发光体21上加二次光学，以满足红外摄像装置1对照明光源2照明的亮度、角度及光照均匀度的要求。

当红外摄像装置1采用单目红外摄像头时，可以匹配一组或多组红外LED光源，每组照明光源包含一颗或多颗红外LED灯，如果照明光源2和红外摄像装置1一体，照明光源2照射方向可以和红外摄像装置1镜头的拍摄方向一致,也可以两组照明光源2分别照脸部和手部；照明光源2和红外摄像装置1分离布置时，一组照脸部、一组照手部；也可以只用一组(颗)照射范围覆盖人脸和手的红外LED。

如图1所示，红外摄像装置1采用单目红外成像模组的车载一体化交互装置，装置安装在内后视镜3壳体内或内后视镜3固定底座31内，采用两个半功率角为45±5度波长为850nm的红外LED光源，与红外摄像装置1布置在一起，分别为人脸和手势成像提供照明。

该实施例中，结合图3、图4所示，红外摄像头的FOV视场角为H122度、V75度，红外摄像头的成像H轴与水平面角度40.6度，最大识别距离人脸：650mm，手势：600mm；成像角度：与垂直方向成37±4度(向后、向下)并向左侧倾斜28±4度。

和摄像头模组安装在一体的两组(颗)红外led,其中手势成像照明LED向后与垂直面成13±4度向下照射，照射距离510；人脸成像照明LED灯照射方向和摄像头的成像方向一致，照射距离550。

交互装置与后视镜3一体，优点是整体性好，缺点是装置布置的局限性大，底座31的尺寸会比较大，有遮挡驾驶员视野的风险，为避免驾驶员调整后视镜3遮挡照明光源2和红外摄像装置1视角，可以将照明光源2和红外摄像装置1集成到同一模组布置在邻近车内后视镜的区域。或者将照明光源2和红外摄像装置1分开，将红外摄像装置1布置在车内后视镜壳体内或安装在车内后视镜固定底座内或布置在邻近车内后视镜的区域，将照明光源2布置在顶灯处。

如图5所示，交互装置也可以为独立设置在车内，比如和行车记录仪一体等，红外摄像装置1采用一个红外摄像头，发光体21包括分别对驾驶位驾驶员的不同部位进行照明的第一光源、第二光源，第一光源、第二光源为车规级、且波长为850nm或940nm的大功率红外LED，其中一组红外LED光源为脸部成像照明，另一组红外LED光源为手势成像照明，照射方向分别是驾驶员脸部及手部；该车载一体化交互装置安装在驾驶员遮阳板和后视镜3之间的区域，交互装置在独立位置安装的优点是可以在车内选择最优的位置安装。

在其他实施例中，红外摄像装置1包括第一红外摄像头、第二红外摄像头两个摄像头，第一红外摄像头、第二红外摄像头分别覆盖驾驶位上驾驶员的不同部位。

进一步地，当采用两个摄像头时，可以一个拍摄脸部、一个拍摄手部，摄像头镜头的视场角也要分别覆盖上述拍摄范围，根据在车内的安装位置及镜头的视场角，实际确定两个摄像头的安装角度。

采用双摄像头时，如发光体21和摄像头一体，一个摄像头模组匹配一组发光体21，拍摄方向和照射方向一致，也可以两个摄像头共用一组发光体21，发光体21和摄像头分离布置时，一组照脸部、另外一组照手部；也可以只用一组照射范围覆盖人脸和手的发光体21。

进一步地，车载一体化交互装置与汽车的主机通信连接，以通过交互方式控制汽车的电子部件。

车载一体化交互装置可以采用本地运算也可以通过数据线将数据传送到车机进行运算。

利用车载一体化交互装置可以基于人脸识别对驾驶员做个性化设置，比如通过识别驾驶员，根据驾驶员的个人喜好来对座椅上下、前后和靠背角度的自动调节，后视镜3角度的自动调节，空调温度及风量大小的自动调节，天窗开合大小及角度的自动调节，甚至调频广播、音乐播放的自动调节，这样大大提高驾驶舱的智能化。

驾驶员疲劳监控系统可以对驾驶者的注意力状况实时监控，手势操作可以帮助驾驶者对车载多媒体、蓝牙电话、空调、天窗等进行盲操作，从而大大提高行车安全。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于红外成像的车载一体化交互装置，其特征在于，所述车载一体化交互装置安装在车内，包括：

取像范围覆盖驾驶位上驾驶员的面部、上半身及手部的红外摄像装置(1)，以及向所述红外摄像装置(1)的取像范围内发射光线进行照明的照明光源(2)；

所述红外摄像装置(1)包括至少一个红外摄像头；

所述红外摄像装置(1)包括第一红外摄像头、第二红外摄像头，所述第一红外摄像头、第二红外摄像头分别覆盖所述驾驶位上驾驶员的不同部位。

2.根据权利要求1所述的基于红外成像的车载一体化交互装置，其特征在于，所述照明光源(2)包括进行发光的发光体(21)，所述发光体(21)为红外LED光源和/或垂直腔面发射激光器光源。

3.根据权利要求2所述的基于红外成像的车载一体化交互装置，其特征在于，所述发光体(21)包括分别对所述驾驶位驾驶员的不同部位进行照明的第一光源、第二光源。

4.根据权利要求3所述的基于红外成像的车载一体化交互装置，其特征在于，所述第一光源、第二光源为车规级、且波长为850nm或940nm的大功率红外LED。

5.根据权利要求2项所述的基于红外成像的车载一体化交互装置，其特征在于，所述照明光源(2)还包括对所述发光体(21)的照射角度和光照均匀度进行调节的透镜(22)。

6.根据权利要求5所述的基于红外成像的车载一体化交互装置，其特征在于，所述透镜(22)为带散光棱镜的透镜(22)，调整所述发光体(21)的光线的照射角度及光照均匀度。

7.根据权利要求1所述的基于红外成像的车载一体化交互装置，其特征在于，所述红外摄像装置(1)、照明光源(2)安装在车内后视镜壳体内或安装在车内后视镜固定底座(31)内；

或，所述红外摄像装置(1)、照明光源(2)集成到同一模组布置在邻近车内后视镜的区域；

或，所述红外摄像装置(1)、照明光源(2)分开布置，所述红外摄像装置(1)布置在车内后视镜壳体内或安装在车内后视镜固定底座内或布置在邻近车内后视镜的区域，所述照明光源(2)布置在顶灯处。

8.根据权利要求1所述的基于红外成像的车载一体化交互装置，其特征在于，所述车载一体化交互装置与汽车的主机通信连接，以通过交互方式控制所述汽车的电子部件。