一種車載屏幕開關控制方法
【專利摘要】本發明屬于汽車控制【技術領域】，具體涉及一種車載屏幕開關控制方法。其控制過程為：步驟1，設定標定信息；步驟2，車內監控攝像頭采集當前駕駛員面部圖像；步驟3，獲得當前駕駛員面部圖像信息；步驟4，計算當前駕駛員眼球在整車坐標系內的坐標；步驟5，確定當前駕駛員視線方向；步驟6，判斷駕駛員是否需要開啟或關閉車載屏幕；步驟7，若駕駛員視線方向位于車載屏幕范圍內，且停留一定時間，則車載屏幕控制器控制車載屏幕開關開啟；若駕駛員視線方向離開車載屏幕范圍一定時間，則車載屏幕控制器控制車載屏幕開關關閉。本發明可實現自動根據駕駛員視線變化控制車載屏幕的開啟和關閉，不需要駕駛員手動操作，大大提高了駕駛員行車安全性。
【專利說明】一種車載屏幕開關控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于汽車控制【技術領域】，具體涉及一種車載屏幕開關控制方法。
【背景技術】
[0002]車載屏幕由于其具有智能化程度高，屏幕大，顯示信息多，界面靚麗等特點，在車輛上的應用越來越廣泛。然而車載屏幕尺寸較大、亮度較高，在行車時容易分散駕駛員的注意力，尤其在夜間行車時，車載屏幕作為強光源，會嚴重影響駕駛員視野和分散駕駛員注意力，存在很大的安全隱患。現有車載屏幕的控制開關是由面板按鍵或者點觸屏幕控制，需要駕駛員手動操作來關閉，在駕駛員手動操作車載屏幕關閉時，會短暫的轉移駕駛員注意力，存在一定安全隱患。
【發明內容】
[0003]本發明的目的就是為了解決上述【背景技術】存在的不足，提供一種車載屏幕開關控制方法。
[0004]本發明采用的技術方案是:一種車載屏幕開關控制方法，包括以下步驟:
[0005]步驟1，設定整車坐標系、車內監控攝像頭的標定信息、駕駛員基準位置信息和車載屏蒂--圍；
[0006]步驟2，車內監控攝像頭采集當前駕駛員面部圖像，將視頻信號傳輸給車內視頻處理器；
[0007]步驟3，車內視頻處理器接收到視頻信號后，通過人臉關鍵點檢測算法獲得當前駕駛員面部圖像信息；
[0008]步驟4，根據步驟3的當前駕駛員面部圖像信息，結合攝像頭的標定信息和駕駛員基準位置信息，根據計算機視覺三維透視比例原理計算當前駕駛員眼球在整車坐標系內的坐標；
[0009]步驟5，根據當前駕駛員眼球在整車坐標系內坐標以及當前駕駛員面部圖像信息，確定當前駕駛員視線方向；
[0010]步驟6，視頻處理器根據駕駛員視線方向與車載屏幕范圍之間的位置關系判斷駕駛員是否需要開啟或關閉車載屏幕，通過車載CAN網絡發送開啟或關閉控制信號至車載屏幕控制器；
[0011]步驟7，若當前駕駛員視線方向位于車載屏幕范圍內，且停留一定時間，則確定需要開啟車載屏幕，車載屏幕控制器接收到開啟控制信號后控制車載屏幕開關開啟；若當前駕駛員視線方向離開車載屏幕范圍一定時間，則確定需要關閉車載屏幕，車載屏幕控制器接收到關閉控制信號后控制車載屏幕開關關閉。
[0012]進一步地，所述確定當前駕駛員視線方向的方法為:
[0013]1)設定參照視線:人眼平視前方時，參照視線為以眼球為起點、人臉輪廓平面法線方向的直線；
[0014]2)根據駕駛員基準位置信息和當前駕駛員面部圖像信息得到眼球焦點與眼眶中心之間的距離、眼眶中心與眼球之間的距離，眼球焦點與眼眶中心以及眼球三點形成直角三角形，根據正切函數確定當前駕駛員視線中心偏離參照視線的角度；
[0015]3)以眼球為起點、偏移參照視線角度方向的直線即為當前駕駛員視線方向。
[0016]進一步地，所述當前駕駛員視線方向位于車載屏幕范圍內，且停留時間大于2S，則確定需要開啟車載屏幕；若當前駕駛員視線方向離開車載屏幕范圍時間大于5S，則確定需要關閉車載屏幕。
[0017]進一步地，所述攝像頭的標定信息為攝像頭的焦距。
[0018]進一步地，所述駕駛員基準位置信息包括設定的人臉輪廓、左右眼眶以及左右眼球在整車坐標系內的坐標。
[0019]進一步地，所述當前駕駛員面部圖像信息包括人臉輪廓、左右眼眶、左右眼球在當前攝像頭拍攝的圖像內的坐標。
[0020]更進一步地，所述車載屏幕為矩形平面，矩形平面在整車坐標系內所覆蓋的范圍為所述車載屏幕范圍。
[0021]本發明的控制方法可實現自動根據駕駛員視線變化控制車載屏幕的開啟和關閉，不需要駕駛員手動操作，大大提高了駕駛員行車安全性。該方法可以和基于監控攝像頭的疲勞駕駛預警系統共用硬件，無需增加新的硬件成本，采用CAN網絡發送控制信號，進行車載屏幕開關的控制，方便快捷。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明的控制流程示意圖。
[0023]圖2為本發明拍攝的駕駛員臉部圖像的坐標示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明，便于清楚地了解本發明，但它們不對本發明構成限定。
[0025]本發明控制方法的硬件平臺控制系統和基于監控攝像頭的疲勞駕駛預警系統共用硬件，控制系統包括車內監控攝像頭、視頻處理器和車載屏幕主機，車載屏幕主機包括車載屏幕控制器和車載屏幕液晶屏，視頻處理器與車載屏幕控制器之間通過整車CAN網絡連接。
[0026]車內監控攝像頭布置于車內頂棚及后視鏡中間，實時監控、采集駕駛員臉部圖像，并將采集視頻信號通過視頻輸出線傳送至視頻處理器中。
[0027]視頻處理器內集成有人眼識別系統，用于采集、處理車內監控攝像頭視頻，并解析駕駛員視線方向。
[0028]優選地，駕駛員視線方向發生改變(如從觀看前方到觀看屏幕)，人眼監控攝像頭捕捉到這段視頻，首先傳至視頻處理MCU進行處理后，再將控制信號傳至整車CAN網絡中。
[0029]如圖1所示，通過上述系統實現自動控制車載屏幕開啟和關閉的方法過程如下:
[0030]步驟I，設定標定信息，包括設定整車坐標系、車內監控攝像頭的標定信息、駕駛員基準位置信息和車載屏幕范圍，其中:[0031 ] 攝像頭的標定信息為攝像頭的焦距。
[0032]駕駛員基準位置信息包括設定的人臉輪廓、左右眼眶以及左右眼球在整車坐標系內的坐標。
[0033]車載屏幕為一個矩形平面，矩形平面在整車坐標系內所覆蓋的范圍為所述車載屏幕范圍。當人眼視線穿過該矩形平面時，與該平面交點落在該矩形內部，則認為駕駛員視線方向位于車載屏幕范圍內。
[0034]步驟2，車內監控攝像頭采集當前駕駛員面部圖像，將視頻信號傳輸給車內視頻處理器；
[0035]步驟3，車內視頻處理器接收到視頻信號后，其內人眼識別系統的通過人臉關鍵點檢測算法獲得當前駕駛員面部圖像信息，當前駕駛員面部圖像信息包括人臉輪廓、左右眼眶、左右眼球在當前攝像頭拍攝的圖像內的坐標。
[0036]步驟4，根據步驟3的當前駕駛員面部圖像信息，結合攝像頭的標定信息和駕駛員基準位置信息，根據計算機視覺三維透視比例原理計算當前駕駛員眼球在整車坐標系內的坐標；
[0037]步驟5，根據當前駕駛員眼球在整車坐標系內坐標以及當前駕駛員面部圖像信息(左右眼眶在當前攝像頭拍攝的圖像內的坐標)，確定當前駕駛員視線方向，具體過程為:
[0038]5.1)設定參照視線:眼球以及人臉輪廓在整車坐標系內的坐標已經確定，人眼平視前方時，參照視線為以眼球(眼眶中心)為起點、人臉輪廓平面法線方向的直線；
[0039]5.2)根據駕駛員基準位置信息和當前駕駛員面部圖像信息可以得到眼球焦點與眼眶中心之間的距離、眼眶中心與眼球之間的距離，眼球焦點與眼眶中心以及眼球三點形成直角三角形，根據正切函數確定當前駕駛員視線中心偏離參照視線的角度。
[0040]人眼的視野范圍定義為:雙眼，頭不可動，眼球可以轉動，視覺中心可以到達的范圍，則人眼最大的視野范圍為:上面40度，下面50度，左右各55度，因此按照當前眼球在眼眶范圍內的比例(水平、垂直方向與眼眶邊的距離比)，可以得出人眼視線中心相對于參照視線的水平、垂直偏移角度，即可以得到當前的人眼視線方向。
[0041]如圖2所示，假設xy平面為攝像頭拍攝到的臉部圖像平面，0點為眼眶中心點；S點為眼球焦點，位于z軸上，N點為眼球在攝像頭拍攝到的臉部圖像平面坐標系內的坐標，位于xy平面內，攝像頭拍攝到的臉部圖像平面坐標系與整車坐標系之間有對應的轉換關系，故眼球即N點在整車坐標系內也有對應的坐標，定義OS直線所在方向為參照視線，則N直線與OS直線之間的夾角即為當前駕駛員視線中心偏離參照視線的角度。OS為眼軸長度，該數據為駕駛員已知參數，ON為眼球與眼眶中心之間的距離，該距離可根據眼球在當前攝像頭拍攝的圖像內的坐標確定，0SN形成的是直角三角形，根據正切函數可計算出SN與SO之間的夾角，即確定當前駕駛員視線中心偏離參照視線的角度。
[0042]5.3)以眼球為起點、偏移參照視線角度方向的直線即為當前駕駛員視線方向。
[0043]步驟6，視頻處理器根據駕駛員視線方向與車載屏幕范圍之間的位置關系判斷駕駛員是否需要開啟或關閉車載屏幕，通過車載CAN網絡發送開啟或關閉控制信號至車載屏幕控制器；
[0044]步驟7，若當前駕駛員視線方向位于車載屏幕范圍內，且停留時間大于2S，則確定需要開啟車載屏幕，車載屏幕控制器接收到開啟控制信號后控制車載屏幕開關開啟；
[0045]若當前駕駛員視線方向離開車載屏幕范圍時間大于5S，則確定需要關閉車載屏幕，車載屏幕控制器接收到關閉控制信號后控制車載屏幕開關關閉。
[0046]車載屏幕控制器內可以通過駕駛員開關選擇開啟或者關閉該控制功能，以防止副駕駛或后排乘客需要使用影音娛樂系統時無法操作屏幕的現象。
[0047]本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員公知的現有技術。
【權利要求】
1.一種車載屏幕開關控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，設定整車坐標系、車內監控攝像頭的標定信息、駕駛員基準位置信息和車載屏蒂沮圍； 步驟2，車內監控攝像頭采集當前駕駛員面部圖像，將視頻信號傳輸給車內視頻處理器; 步驟3，車內視頻處理器接收到視頻信號后，通過人臉關鍵點檢測算法獲得當前駕駛員面部圖像信息； 步驟4，根據步驟3的當前駕駛員面部圖像信息，結合攝像頭的標定信息和駕駛員基準位置信息，根據計算機視覺三維透視比例原理計算當前駕駛員眼球在整車坐標系內的坐標； 步驟5，根據當前駕駛員眼球在整車坐標系內坐標以及當前駕駛員面部圖像信息，確定當前駕駛員視線方向； 步驟6，視頻處理器根據駕駛員視線方向與車載屏幕范圍之間的位置關系判斷駕駛員是否需要開啟或關閉車載屏幕，通過車載CAN網絡發送開啟或關閉控制信號至車載屏幕控制器； 步驟7，若當前駕駛員視線方向位于車載屏幕范圍內，且停留一定時間，則確定需要開啟車載屏幕，車載屏幕控制器接收到開啟控制信號后控制車載屏幕開關開啟；若當前駕駛員視線方向離開車載屏幕范圍一定時間，則確定需要關閉車載屏幕，車載屏幕控制器接收到關閉控制信號后控制車載屏幕開關關閉。
2.根據權利要求1所述的一種車載屏幕開關控制方法，其特征在于:所述確定當前駕駛員視線方向的方法為: 1)設定參照視線:人眼平視前方時，參照視線為以眼球為起點、人臉輪廓平面法線方向的直線； 2)根據駕駛員基準位置信息和當前駕駛員面部圖像信息得到眼球焦點與眼眶中心之間的距離、眼眶中心與眼球之間的距離，眼球焦點與眼眶中心以及眼球三點形成直角三角形，根據正切函數確定當前駕駛員視線中心偏離參照視線的角度； 3)以眼球為起點、偏移參照視線角度方向的直線即為當前駕駛員視線方向。
3.根據權利要求1所述的一種車載屏幕開關控制方法，其特征在于:所述當前駕駛員視線方向位于車載屏幕范圍內，且停留時間大于2S，則確定需要開啟車載屏幕；若當前駕駛員視線方向離開車載屏幕范圍時間大于5S，則確定需要關閉車載屏幕。
4.根據權利要求1所述的一種車載屏幕開關控制方法，其特征在于:所述攝像頭的標定信息為攝像頭的焦距。
5.根據權利要求1所述的一種車載屏幕開關控制方法，其特征在于:所述駕駛員基準位置信息包括設定的人臉輪廓、左右眼眶以及左右眼球在整車坐標系內的坐標。
6.根據權利要求1所述的一種車載屏幕開關控制方法，其特征在于:所述當前駕駛員面部圖像信息包括人臉輪廓、左右眼眶、左右眼球在當前攝像頭拍攝的圖像內的坐標。
7.根據權利要求1所述的一種車載屏幕開關控制方法，其特征在于:所述車載屏幕為矩形平面，矩形平面在整車坐標系內所覆蓋的范圍為所述車載屏幕范圍。
【文檔編號】G06F3/01GK104461005SQ201410778133
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月15日 優先權日:2014年12月15日
【發明者】張帆, 涂琛杰, 石教學, 于永彥 申請人:東風汽車公司