一种基于人脸识别的汽车座椅自主记忆系统和方法与流程

本发明涉及数字图像处理与计算机视觉领域，特别涉及一种基于人脸识别的汽车座椅自主记忆系统和方法。

背景技术：

汽车座椅是汽车上非常重要的零件，其便利性和舒适性往往关系到驾驶员的视野，体验与精神状态。通过对交通事故数据的调查分析，我们发现不良的驾驶坐姿会增加身体的疲惫感进而影响驾驶状态，如果座椅调整不当外加长时间的驾驶，车主就会很容易的出现疲劳，甚至影响脊椎。而且一个好的驾驶坐姿能够使驾驶者获得最好视野，得到易于操纵方向盘、踏板、变速杆等操纵件的便利，还可以获得最舒适和最习惯的乘坐角度。当身高不同的用户使用同一辆车时，必须重新调节座椅，因此一款能够实现记忆功能的汽车座椅急需研究。

目前在市场上主要是按键式可记忆座椅和遥控钥匙式可记忆座椅，但这些类型的座椅由于其记忆或调节的操作必须要人工干预才能完成，并没有实现自主记忆。对于按键式记忆座椅，要通过手动按按键进行记忆、恢复和储存座椅位置参数。而对于遥控钥匙式记忆座椅，虽然能够在打开车辆的同时自动调节好座椅，但是人工将座椅位置信息录入到钥匙中记忆存储的过程却十分繁琐，且一把钥匙只能记忆一个人的位置信息。无论是采用钥匙记忆还是按键记忆，其记忆过程或者自动调节过程需要人工干预才能完成，这势必会影响驾驶员本来熟悉的驾驶习惯，而且这样的设计会导致可记忆人数被硬件所限制。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种结构简单的基于人脸识别的汽车座椅自主记忆系统，该系统能够在没有人工干预的情况下实现汽车座椅的调整，驾驶员只需第一次坐上座椅时将其调节至符合自身习惯的位置，记忆过程会自动完成，无需其他任何操作，下次再次驾驶时座椅将会自动调节，不会影响驾驶员已形成的驾驶习惯，方便快捷。

本发明的第二目的在于提供一种上述系统实现的基于人脸识别的汽车座椅自主记忆方法。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种基于人脸识别的汽车座椅自主记忆系统，包括图像采集单元、上位机、下位机、编码器测控单元、座椅控制单元和座椅调节机构；

所述图像采集单元连接上位机，用于采集人脸图像并且将采集的人脸图像传送给上位机；

所述上位机连下位机，用于针对获取的人脸图像生成面纹编码，并且建立存储面纹编码的档案库；用于通过下位机获取当前座椅位置信息；用于将当前面纹编码与档案库中的面纹编码进行比对，检测档案库中是否有该面纹编码；用于将不存在于档案库中的当前面纹编码存储进档案库中，并且与当前座椅位置信息进行匹配存储；用于更新当前面纹编码匹配的座椅位置信息；用于将当前面纹编码匹配的座椅位置信息发送至下位机；

所述下位机连接编码器测控单元和座椅控制单元，用于从编码器测控单元中获取座椅位置信息，并且传送给上位机；用于接收上位机发送的当前面纹编码匹配的座椅位置信息；用于根据上位机发送的当前面纹编码匹配的座椅位置信息以及从编码器测控单元获取到的座椅位置信息生成座椅控制信号，然后发送给座椅控制单元；

所述编码器测控单元，用于采集座椅位置信息并且传送给下位机；

所述座椅控制单元连接座椅调节机构，用于根据下位机发送的座椅控制信号控制座椅调节机构工作；

所述座椅调节机构，用于调节座椅的位置。

优选的，所述上位机为嵌入式系统，所述下位机为微控制处理单元。

优选的，还包括压力传感器，所述压力传感器安装于座椅上并且连接下位机，用于采集座椅的压力信号，并且将采集到的压力信号传送给下位机，下位机检测接收到压力传感器发送的压力信号后，发送驱动信号至上位机，通过上位机驱动图像采集单元工作。

优选的，所述图像采集单元为安装在座椅前端的摄像头。

优选的，所述编码器测控单元为设置在座椅上用于采集座椅位置信息的拉绳编码器测控单元。

优选的，所述座椅调节机构包括分别与座椅控制单元连接的座椅水平调节机构、座椅前后调节机构、座椅上下调节机构和座椅靠背调节机构。

本发明的第二目的通过下述技术方案实现：一种基于上述系统实现的基于人脸识别的汽车座椅自主记忆方法，步骤如下：

S1、图像采集单元采集人脸图像并且将采集的人脸图像传送给上位机；同时编码器测控单元检测座椅位置信息，并且通过下位机传送到上位机；

S2、上位机针对于获取到的人脸图像生成面纹编码，并且将当前面纹编码与档案库的面纹编码进行比对，检测档案库中是否存在当前面纹编码；

若否，则将当前面纹编码存储于上位机中建立的档案库中，并与上位机获取的当前座椅位置信息进行匹配及存储；

若是，则上位机发送当前面纹编码匹配的座椅位置信息至下位机；

S3、下位机接收到上位机发送的当前面纹编码匹配的座椅位置信息后，根据上位机发送的当前面纹编码匹配的座椅位置信息以及从编码器测控单元获取到的座椅位置信息生成座椅控制信号，然后发送给座椅控制单元；

S4、座椅控制单元接收到下位机发送的座椅控制信号后，控制座椅调节机构工作，使得座椅位置根据当前面纹编码匹配的座椅位置信息进行自动调节；同时上位机实时检测当前面纹编码匹配的座椅位置信息与上位机当前获取的座椅位置信息是否一致，若否，则进行匹配更新，将当前面纹编码与上位机当前获取的座椅位置信息相匹配后存储。

优选的，安装在座椅上的压力传感器采集座椅的压力信号，并且将采集到的压力信号传送给下位机，下位机接收到压力传感器发送的压力信号后，发送驱动信号至上位机，通过上位机驱动图像采集单元工作。

优选的，所述步骤S2中将当前面纹编码与上位机当前获取的座椅位置信息进行匹配后存入匹配表中。

优选的，所述座椅控制信号包括座椅水平调节控制信号、座椅前后调节控制信号、座椅上下调节控制信号以及座椅靠背调节控制信号。本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明系统主要由与上位机连接的图像采集单元以及与下位机连接的编码器测控单元、座椅控制单元和座椅调节机构组成，组成结构非常简单。其中下位机通过编码器测控单元获取到座椅位置信息并且传送给上位机，图像采集单元采集人脸图像，上位机将人脸图像转换成面纹编码，针对于不存在档案库中的当前面纹编码，将当前面纹编码存储并且与当前座椅位置信息进行匹配后存储，针对存在档案库中的当前面纹编码，则将当前面纹编码匹配的座椅位置信息发送给下位机；下位机根据从上位机接收到的座椅位置信息以及从编码器测控单元获取到的座椅位置信息发送座椅控制信号给座椅控制单元，座椅控制单元根据座椅控制信号控制座椅调节机构工作，使得座椅的位置根据当前面纹编码匹配的座椅位置信息进行调整，调整后座椅的座椅位置信息即为上位机中当前编码所匹配的座椅位置信息。可见本发明系统能够在没有人工干预的情况下实现汽车座椅的调整，驾驶员只需第一次坐上座椅时将其调节至符合自身习惯的位置，此时上位机会自动对该座椅位置进行记忆，无需其他任何操作，下次再次驾驶时座椅将会自动调节，不会影响驾驶员已形成的驾驶习惯，方便快捷。相比于传统记忆方式中，可记忆人数受限于硬件，本发明实现了可扩充的记忆人数，提高了实用性。

(2)本发明系统采用上位机和下位机的这种分布式系统，由上位机针对人脸图像进行处理，而由下位机实现座椅的调节控制，这种分布式的处理方式，使得本发明系统针对人脸图像处理的精度能够做的更好，而针对座椅位置的调节速度可以更快，保证了本发明系统座椅调节的速度和图像处理的精度。

(3)本发明系统中上位机实时检测当前面纹编码匹配的座椅位置信息与上位机当前获取的座椅位置信息是否一致，若否，则说明此时驾驶员自身对座椅进行了调节，即改变了驾驶习惯，此时将当前面纹匹配的座椅位置信息更新为调节后的座椅位置信息。因此本发明系统能够针对同一驾驶员改变的驾驶习惯进行自动的记忆，非常的实用。

(4)本发明系统中还设置有安装在座椅上且与下位机连接压力传感器，压力传感器用于检测座椅上是否有人坐下，当有人坐下时，发送压力信号至下位机，再由下位机发送驱动信号至上位机，上位机接收到下位机发送的驱动信号后，驱动图像采集单元进行采集。本发明系统通过压力传感器来驱动图像采集单元的采集，在座椅没有人时，图像采集单元不进行采集工作，有效降低了上位机的图像处理量，并且提高了本发明硬件系统的使用寿命。

附图说明

图1是本发明系统结构框图。

图2是本发明方法中上位机工作流程图。

图3是本发明方法中下位机工作流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本实施例公开了一种基于人脸识别的汽车座椅自主记忆系统，包括图像采集单元、上位机、下位机、压力传感器、编码器测控单元、座椅控制单元和座椅调节机构；

所述图像采集单元连接上位机，用于采集人脸图像并且将采集的人脸图像传送给上位机；本实施例中图像采集单元为安装在座椅前端的摄像头。

所述上位机连下位机，用于针对获取的人脸图像生成面纹编码，并且生成档案库；用于通过下位机获取当前座椅位置信息；用于将当前面纹编码与档案库中的面纹编码进行比对，检测档案库中是否存在该面纹编码，其中当比对结果在一定范围内时，就定义存在该面纹编码；用于将不存在于档案库中的当前面纹编码存储于档案库中，并且与当前座椅位置信息进行匹配存储；用于更新当前面纹编码匹配的座椅位置信息；用于将当前面纹编码匹配的座椅位置信息发送至下位机；本实施例中上位机可以是嵌入式系统，如pcDuino。

所述下位机连接编码器测控单元和座椅控制单元，用于从编码器测控单元中获取座椅位置信息，并且传送给上位机；用于接收上位机发送的当前面纹编码匹配的座椅位置信息；用于根据上位机发送的当前面纹编码匹配的座椅位置信息以及从编码器测控单元获取到的座椅位置信息生成座椅控制信号，然后发送给座椅控制单元；本实施例中下位机可以为微控制处理单元，如STM32。

所述压力传感器安装于座椅上并且连接下位机，用于采集座椅的压力信号，并且将采集到的压力信号传送给下位机，下位机检测接收到压力传感器发送的压力信号后，发送驱动信号至上位机，通过上位机驱动图像采集单元工作。

所述编码器测控单元，用于采集座椅位置信息并且传送给下位机；本实施例中编码器测控单元为设置在座椅上用于采集座椅位置信息的拉绳编码器测控单元。

所述座椅控制单元连接座椅调节机构，用于根据下位机发送的座椅控制信号控制座椅调节机构工作；

所述座椅调节机构，用于调节座椅的位置。本实施例中座椅调节机构包括分别与座椅控制单元连接的座椅水平调节机构、座椅前后调节机构、座椅上下调节机构和座椅靠背调节机构，通过座椅调节机构实现座椅的水平、前后、上下以及靠背的调节。

本实施例系统的工作原理如下：下位机通过编码器测控单元获取到座椅位置信息并且传送给上位机，图像采集单元采集人脸图像，上位机将人脸图像转换成面纹编码，针对于不存在档案库中的当前面纹编码，将当前面纹编码存储并且与当前座椅位置信息进行匹配后存储，针对存在档案库中的当前面纹编码，则将当前面纹编码匹配的座椅位置信息发送给下位机；下位机根据从上位机接收到的座椅位置信息以及从编码器测控单元获取到的座椅位置信息发送座椅控制信号给座椅控制单元，座椅控制单元根据座椅控制信号控制座椅调节机构工作，使得座椅的位置根据当前面纹编码匹配的座椅位置信息进行调整，调整后座椅的座椅位置信息即为上位机中当前编码所匹配的座椅位置信息。

由上述可见，本实施例系统能够在没有人工干预的情况下实现汽车座椅的调整，驾驶员只需第一次坐上座椅时将其调节至符合自身习惯的位置，此时上位机会自动对该座椅位置进行记忆，无需其他任何操作，下次再次驾驶时座椅将会自动调节，不会影响驾驶员已形成的驾驶习惯，方便快捷。

本实施例系统采用上位机和下位机的这种分布式系统，由上位机针对人脸图像进行处理，而由下位机实现座椅的调节控制，这种分布式的处理方式，使得本实施例系统针对人脸图像处理的精度能够做的更好，而针对座椅位置的调节速可以度更快，保证了本发明系统座椅调节的速度和图像处理的精度。

本实施例系统中的压力传感器用于检测座椅上是否有人坐下，当有人坐下时，发送压力信号至下位机，再由下位机发送驱动信号至上位机，上位机接收到下位机发送的驱动信号后，驱动图像采集单元进行采集。可见，本实施例系统通过压力传感器来驱动图像采集单元的采集，在座椅没有人时，图像采集单元不进行采集工作，有效降低了上位机的图像处理量，并且提高了本发明硬件系统的使用寿命。

本实施例还公开了一种基于上述系统实现的基于人脸识别的汽车座椅自主记忆方法，如图2和3所示，步骤如下：

S1、安装在座椅上的压力传感器采集座椅的压力信号，并且将采集到的压力信号传送给下位机，下位机接收到压力传感器发送的压力信号后，发送驱动信号至上位机，通过上位机驱动图像采集单元工作。图像采集单元采集人脸图像并且将采集的人脸图像传送给上位机；同时编码器测控单元检测座椅位置信息，并且通过下位机传送到上位机；

S2、上位机针对于获取到的人脸图像生成面纹编码，并且将当前面纹编码与档案库的面纹编码进行比对，检测档案库中是否存在当前面纹编码；

若否，则将当前面纹编码存储于档案库中，并与上位机获取的当前座椅位置信息进行匹配并存储；本步骤中当前面纹编码与上位机获取的当前座椅位置信息进行匹配后存入匹配表中。

若是，则上位机发送当前面纹编码匹配的座椅位置信息至下位机。

S3、下位机接收到上位机发送的当前面纹编码匹配的座椅位置信息后，根据上位机发送的当前面纹编码匹配的座椅位置信息以及从编码器测控单元获取到的座椅位置信息生成座椅控制信号，然后发送给座椅控制单元；座椅控制信号包括座椅水平调节控制信号、座椅前后调节控制信号、座椅上下调节控制信号以及座椅靠背调节控制信号。

S4、座椅控制单元接收到下位机发送的座椅控制信号后，控制座椅调节机构工作，使得座椅的位置根据当前面纹编码匹配的座椅位置信息进行调节；同时上位机实时检测当前面纹编码匹配的座椅位置信息与上位机当前获取的座椅位置信息是否一致，若否，则进行匹配更新，将当前面纹编码与上位机当前获取的座椅位置信息相匹配后存储，即更新匹配表。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。