本发明是申请号为201610478131.x、申请日为2016年6月27日、发明名称为“自动化风扇驱动系统”的专利的分案申请。
本发明涉及图像分析领域，尤其涉及一种自动化风扇驱动系统。
背景技术：
随着交通的发达和交通工具制造的日趋完善，交通工具越来越普及，各种交通工具的驾驶员也越来越多，为了提高自身产品的市场占有率，各大交通工具制造商都希望人们购买自己的产品，因而愿意在驾驶舒适性上大造文章，提高自身产品的舒适性。其中，驾驶过程中的遮阳是他们考虑的因素之一。
在晴朗天气下，阳光对交通工具的驾驶员可能造成诸多不利影响，例如影响驾驶员视野，以及导致驾驶员皮肤损害或导致驾驶员中暑情况发生，给驾驶员的驾驶带来隐患，同时，对驾驶员的身体带来了伤害。
现有技术中，一种解决方式是在驾驶位置的前方设置一个遮阳板，在阳光照射过强或阳光照射面积较大的情况下，驾驶员可以自行手动放下遮阳板，对面部皮肤进行保护，同时避免强光直接照射眼睛而带来视野受阻的情况发生。
很显然，上述手动遮阳方式遮阳范围较小，无法对驾驶员整个面部乃至整个躯干进行有效保护。为此，现有技术中，一些交通工具制造商在驾驶位置附近设置了阳光强度的电子检测设备或阳光范围的电子检测设备，根据检测结果确定相关设备的保护操作模式。
但是，上述电子遮阳方式也过于简单，一方面，没有考虑到交通工具行驶方向对阳光照射带来的影响，导致遮阳效果不高，另一方面，没有考虑到在遮阳策略选择时，驾驶员的选择和一般乘客的选择存在冲突之处，导致对于整个交通工具的遮阳手段是一致的，无法兼顾驾驶员和其他乘客的需求，例如可能在阳光过强时，加大交通工具的空调温度和风量，从而导致驾驶员获得舒适而其他乘客体感过凉的情况发生。
因此，需要一种新的遮阳技术方案，完善现有的电子遮阳机制，通过对驾驶位置的阳光强度和阳光范围进行检测，将检测结果结合交通工具行驶方向以确定遮阳策略，最为关键的是，确定的遮阳策略是为驾驶员定制的，充分考虑到驾驶员和其他乘客的不同遮阳需求，从而为乘坐交通工具的所有人员提供更好的用户体验。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种自动化风扇驱动系统，通过实时检测驾驶位置的具体阳光照射情况，引入多个图像处理设备对具体阳光照射情况进行定量分析，同时对交通工具的行驶方向进行判断，从而根据行驶方向、阳光子图像对应的位置以及对应的面积比率确定驾驶位置附近遮阳或除热设备的驱动控制信号。
根据本发明的一方面，提供了一种自动化风扇驱动系统，所述系统包括msp430单片机、惯性导航设备、图像内容分析设备和风扇驱动设备，msp430单片机分别与惯性导航设备和图像内容分析设备连接，用于基于惯性导航设备的输出和图像内容分析设备的输出确定发送给风扇驱动设备的驱动控制信号。
更具体地，在所述自动化风扇驱动系统中，包括：惯性导航设备，设置在汽车的前端仪表盘内，用于实时检测并输出汽车行驶方向；msp430单片机，设置在汽车的前端仪表盘内，分别与惯性导航设备和阳光区域数据提取设备连接，用于接收汽车行驶方向、各个阳光子图像分别对应的位置以及分别对应的面积比率，并基于汽车行驶方向、各个阳光子图像分别对应的位置以及分别对应的面积比率确定驱动控制信号；高清图像采集设备，设置在汽车内、驾驶位置前方，用于以预设图像采集速率对驾驶位置场景进行图像采集以输出高清图像，其中预设图像采集速率为每秒10帧；预检测设备，与高清图像采集设备连接，用于接收高清图像，计算高清图像的平均亮度值，当高清图像的平均亮度值大于等于预设亮度阈值时，发出阳光过强预警信号，将高清图像发送给灰度化处理设备，否则，发出阳光强度正常信号，停止将高清图像发送给灰度化处理设备；灰度化处理设备，与预检测设备连接，包括通道参数提取单元、加权值存储单元和灰度值计算单元，通道参数提取单元与高清图像采集设备连接，用于接收高清图像以提取出高清图像中每一个像素点的r通道像素值、g通道像素值和b通道像素值，加权值存储单元用于预先存储了r通道加权值、g通道加权值和b通道加权值，灰度值计算单元分别与通道参数提取单元和加权值存储单元连接，针对高清图像中每一个像素点，将r通道像素值与r通道加权值的乘积、g通道像素值与g通道加权值的乘积以及b通道像素值与b通道加权值的乘积相加以获取针对的像素点的灰度值，并基于高清图像中各个像素点的灰度值获得高清图像对应的灰度化图像；其中，r通道加权值取值为0.298839，g通道加权值取值为0.586811，b通道加权值取值为0.114350；直方图分布检测设备，与灰度化处理设备连接，用于接收灰度化图像，并对灰度化图像进行灰度直方图处理以获得对应的直方图图像，在直方图图像呈现双峰分布时，发出全局阈值选择信号，否则，发出非全局阈值选择信号；阈值选择设备，与直方图分布检测设备连接，用于在接收到全局阈值选择信号时，将全局阈值128作为阈值数据输出，在接收到非全局阈值选择信号时，将相邻像素点灰度差阈值40作为阈值数据输出；二值化处理设备，分别与阈值选择设备和直方图分布检测设备连接，用于在接收到全局阈值选择信号时，针对灰度化图像中的每一个像素点，当灰度值大于等于阈值数据时，将针对的像素点设置为白电平像素点，当灰度值小于阈值数据时，将针对的像素点设置为黑电平像素点，并输出灰度化图像对应的二值化图像；二值化处理设备还用于在接收到非全局阈值选择信号时，针对灰度化图像中的每一个像素点，计算垂直方向向上距离其3个像素点的像素点的灰度值作为上像素灰度值，计算垂直方向向下距离其3个像素点的像素点的灰度值作为下像素灰度值，计算水平方向向左距离其3个像素点的像素点的灰度值作为左像素灰度值，计算水平方向向右距离其3个像素点的像素点的灰度值作为右像素灰度值，当上像素灰度值和下像素灰度值之差的绝对值小于等于阈值数据且左像素灰度值和右像素灰度值之差的绝对值小于等于阈值数据时，将针对的像素点设置为白电平像素点，当上像素灰度值和下像素灰度值之差的绝对值大于阈值数据或左像素灰度值和右像素灰度值之差的绝对值大于阈值数据时，将针对的像素点设置为黑电平像素点，并输出灰度化图像对应的二值化图像；图像平滑处理设备，与二值化处理设备连接，用于接收二值化图像，针对二值化图像中的每一个像素点，当相邻的所有像素点中存在一半以上的跳变点时，则将针对的像素点的灰度值保留，否则，将针对的像素点的灰度值设置为白电平像素点，并输出二值化图像对应的平滑图像；中值滤波设备，与图像平衡处理设备连接，用于接收平滑图像，对于平滑图像内每一个像素点作为目标像素点进行以下处理以获得滤波图像：以目标像素点在平滑图像内的位置作为选择的滤波模块的形心在平滑图像内取出多个像素点作为多个参考像素点，取多个参考像素点的像素值中的最大值和最小值以作为像素最大值和像素最小值，确定像素最大值和像素最小值的平均值以作为像素平均值，针对每一个参考像素点，如果其像素值小于像素平均值，则用0代替其像素值，如果其像素值大于等于像素平均值，则保留其像素值，最后将多个参考像素点的像素值的平均值作为目标像素点的像素值输出；阳光区域数据提取设备，与中值滤波设备连接以获得滤波图像；针对滤波图像中的每一个像素点，当其灰度值在预设阳光上限灰度值和预设阳光下限灰度值之间时，确定其为阳光像素点；将滤波图像中的所有阳光像素点组成的区域从滤波图像中分割出来以获得各个阳光子图像；并基于每一个阳光子图像确定其在滤波图像中的位置以及计算其占据滤波图像的面积比率；输出各个阳光子图像分别对应的位置以及分别对应的面积比率；太阳能检测设备，用于实时检测当前的太阳能强度；供电设备，包括太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，切换开关分别与太阳能检测设备、太阳能供电器件和蓄电池连接，当蓄电池的剩余电量不足且当前的太阳能强度高于等于预设强度阈值时，切换到太阳能供电器件以由太阳能供电器件供电，电压转换器与切换开关连接，以将通过切换开关输入的5v电压转换为3.3v电压，其中太阳能供电器件包括太阳能光伏板；无线充电设备，分别与太阳能检测设备和蓄电池连接，当蓄电池的剩余电量不足且当前的太阳能强度低于预设强度时，与附近的无线充电终端建立连接以启动无线充电操作，无线充电设备还与电压转换器连接以实现电压转换；多个风扇，分别设置汽车驾驶位置附近的不同安装点上；多个风扇电子开关，每一个风扇电子开关对应一个风扇，用于控制对应风扇的开关状态；风扇驱动设备，与多个风扇电子开关连接，还与msp430单片机连接，用于接收驱动控制信号，并基于驱动控制信号对多个风扇电子开关进行控制。
更具体地，在所述自动化风扇驱动系统中，还包括：无线通信设备，与msp430单片机连接，用于无线发送汽车行驶方向、各个阳光子图像分别对应的位置以及分别对应的面积比率。
更具体地，在所述自动化风扇驱动系统中：无线通信设备设置在汽车顶部。
更具体地，在所述自动化风扇驱动系统中：无线通信设备为gprs通信设备或3g通信设备。
更具体地，在所述自动化风扇驱动系统中：阳光区域数据提取设备设置在汽车的前端仪表盘内。
更具体地，在所述自动化风扇驱动系统中：太阳能检测设备设置在汽车的车顶上。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明实施方案示出的自动化风扇驱动系统的结构方框图。
附图标记：1msp430单片机；2惯性导航设备；3图像内容分析设备；4风扇驱动设备
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的自动化风扇驱动系统的实施方案进行详细说明。
在驾驶员驾驶车辆或轮船的行驶过程中，如果天气是晴天，不可避免地受到阳光照射的干扰。一般地，为了保证驾驶员的视野良好，驾驶位置通过不设置固定的遮阳设备，这样，在强光照射下容易给驾驶员带来如下问题。
如果阳光过强，而手动遮板板无法覆盖阳光对驾驶员的照射区域，则容易给驾驶员在行驶过程中造成视线受阻的情况发生，这样，一旦驾驶员误判了前端交通情况，或者误判了周围交通工具的行驶间距，容易导致交通事故发生，给驾驶员、乘客以及交通工具造成一定的人身伤害及财产损失。
在阳光照射下，驾驶员的皮肤容易被晒黑，严重情况下可能导致脱皮，同时，给驾驶员的旅程带来不舒适的驾驶体验，这点，是交通工具的制造商所不愿意看到的。
而且，由于驾驶员所在的驾驶位置一般处于交通工具的前端，而其他乘客所处于的乘坐位置一般处于交通工具的后端，因此，驾驶员所承受的阳光照射面积要大于一般乘客所承受的阳光照射面积，而且，驾驶员所承受的阳光照射强度要大于一般乘客所承受的阳光照射强度。由此可见，在对于阳光遮挡的决策上，驾驶员的选择和一般乘客的选择是存在冲突的可能性的。
然而，现有技术中对于驾驶员的阳光遮挡机制通常只是简单地设置一个遮阳板，由驾驶员在阳光强度过高的情况下，手动选择推下遮阳板进行防护，这种方式过于落后。同时，现有技术中的电子遮阳手段比较简单，没有考虑到驾驶员的选择和一般乘客的选择的冲突之处。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种自动化风扇驱动系统，能够考虑到驾驶员的选择和一般乘客的选择的冲突之处，根据驾驶位置的具体阳光照射情况，专门为驾驶员设置一套自适应的遮阳机制，从而解决了驾驶员的选择和一般乘客的选择之间的矛盾。
图1为根据本发明实施方案示出的自动化风扇驱动系统的结构方框图，所述系统包括msp430单片机、惯性导航设备、图像内容分析设备和风扇驱动设备，msp430单片机分别与惯性导航设备和图像内容分析设备连接，用于基于惯性导航设备的输出和图像内容分析设备的输出确定发送给风扇驱动设备的驱动控制信号。
接着，继续对本发明的自动化风扇驱动系统的具体结构进行进一步的说明。
所述系统包括：惯性导航设备，设置在汽车的前端仪表盘内，用于实时检测并输出汽车行驶方向。
所述系统包括：msp430单片机，设置在汽车的前端仪表盘内，分别与惯性导航设备和阳光区域数据提取设备连接，用于接收汽车行驶方向、各个阳光子图像分别对应的位置以及分别对应的面积比率，并基于汽车行驶方向、各个阳光子图像分别对应的位置以及分别对应的面积比率确定驱动控制信号；高清图像采集设备，设置在汽车内、驾驶位置前方，用于以预设图像采集速率对驾驶位置场景进行图像采集以输出高清图像，其中预设图像采集速率为每秒10帧。
所述系统包括：预检测设备，与高清图像采集设备连接，用于接收高清图像，计算高清图像的平均亮度值，当高清图像的平均亮度值大于等于预设亮度阈值时，发出阳光过强预警信号，将高清图像发送给灰度化处理设备，否则，发出阳光强度正常信号，停止将高清图像发送给灰度化处理设备。
所述系统包括：灰度化处理设备，与预检测设备连接，包括通道参数提取单元、加权值存储单元和灰度值计算单元，通道参数提取单元与高清图像采集设备连接，用于接收高清图像以提取出高清图像中每一个像素点的r通道像素值、g通道像素值和b通道像素值，加权值存储单元用于预先存储了r通道加权值、g通道加权值和b通道加权值，灰度值计算单元分别与通道参数提取单元和加权值存储单元连接，针对高清图像中每一个像素点，将r通道像素值与r通道加权值的乘积、g通道像素值与g通道加权值的乘积以及b通道像素值与b通道加权值的乘积相加以获取针对的像素点的灰度值，并基于高清图像中各个像素点的灰度值获得高清图像对应的灰度化图像；其中，r通道加权值取值为0.298839，g通道加权值取值为0.586811，b通道加权值取值为0.114350。
所述系统包括：直方图分布检测设备，与灰度化处理设备连接，用于接收灰度化图像，并对灰度化图像进行灰度直方图处理以获得对应的直方图图像，在直方图图像呈现双峰分布时，发出全局阈值选择信号，否则，发出非全局阈值选择信号；阈值选择设备，与直方图分布检测设备连接，用于在接收到全局阈值选择信号时，将全局阈值128作为阈值数据输出，在接收到非全局阈值选择信号时，将相邻像素点灰度差阈值40作为阈值数据输出。
所述系统包括：二值化处理设备，分别与阈值选择设备和直方图分布检测设备连接，用于在接收到全局阈值选择信号时，针对灰度化图像中的每一个像素点，当灰度值大于等于阈值数据时，将针对的像素点设置为白电平像素点，当灰度值小于阈值数据时，将针对的像素点设置为黑电平像素点，并输出灰度化图像对应的二值化图像；二值化处理设备还用于在接收到非全局阈值选择信号时，针对灰度化图像中的每一个像素点，计算垂直方向向上距离其3个像素点的像素点的灰度值作为上像素灰度值，计算垂直方向向下距离其3个像素点的像素点的灰度值作为下像素灰度值，计算水平方向向左距离其3个像素点的像素点的灰度值作为左像素灰度值，计算水平方向向右距离其3个像素点的像素点的灰度值作为右像素灰度值，当上像素灰度值和下像素灰度值之差的绝对值小于等于阈值数据且左像素灰度值和右像素灰度值之差的绝对值小于等于阈值数据时，将针对的像素点设置为白电平像素点，当上像素灰度值和下像素灰度值之差的绝对值大于阈值数据或左像素灰度值和右像素灰度值之差的绝对值大于阈值数据时，将针对的像素点设置为黑电平像素点，并输出灰度化图像对应的二值化图像。
所述系统包括：图像平滑处理设备，与二值化处理设备连接，用于接收二值化图像，针对二值化图像中的每一个像素点，当相邻的所有像素点中存在一半以上的跳变点时，则将针对的像素点的灰度值保留，否则，将针对的像素点的灰度值设置为白电平像素点，并输出二值化图像对应的平滑图像。
所述系统包括：中值滤波设备，与图像平衡处理设备连接，用于接收平滑图像，对于平滑图像内每一个像素点作为目标像素点进行以下处理以获得滤波图像：以目标像素点在平滑图像内的位置作为选择的滤波模块的形心在平滑图像内取出多个像素点作为多个参考像素点，取多个参考像素点的像素值中的最大值和最小值以作为像素最大值和像素最小值，确定像素最大值和像素最小值的平均值以作为像素平均值，针对每一个参考像素点，如果其像素值小于像素平均值，则用0代替其像素值，如果其像素值大于等于像素平均值，则保留其像素值，最后将多个参考像素点的像素值的平均值作为目标像素点的像素值输出。
所述系统包括：阳光区域数据提取设备，与中值滤波设备连接以获得滤波图像；针对滤波图像中的每一个像素点，当其灰度值在预设阳光上限灰度值和预设阳光下限灰度值之间时，确定其为阳光像素点；将滤波图像中的所有阳光像素点组成的区域从滤波图像中分割出来以获得各个阳光子图像；并基于每一个阳光子图像确定其在滤波图像中的位置以及计算其占据滤波图像的面积比率；输出各个阳光子图像分别对应的位置以及分别对应的面积比率。
所述系统包括：太阳能检测设备，用于实时检测当前的太阳能强度；供电设备，包括太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，切换开关分别与太阳能检测设备、太阳能供电器件和蓄电池连接，当蓄电池的剩余电量不足且当前的太阳能强度高于等于预设强度阈值时，切换到太阳能供电器件以由太阳能供电器件供电，电压转换器与切换开关连接，以将通过切换开关输入的5v电压转换为3.3v电压，其中太阳能供电器件包括太阳能光伏板。
所述系统包括：无线充电设备，分别与太阳能检测设备和蓄电池连接，当蓄电池的剩余电量不足且当前的太阳能强度低于预设强度时，与附近的无线充电终端建立连接以启动无线充电操作，无线充电设备还与电压转换器连接以实现电压转换。
所述系统包括：多个风扇，分别设置汽车驾驶位置附近的不同安装点上；多个风扇电子开关，每一个风扇电子开关对应一个风扇，用于控制对应风扇的开关状态；风扇驱动设备，与多个风扇电子开关连接，还与msp430单片机连接，用于接收驱动控制信号，并基于驱动控制信号对多个风扇电子开关进行控制。
可选地，在所述系统中，还包括：无线通信设备，与msp430单片机连接，用于无线发送汽车行驶方向、各个阳光子图像分别对应的位置以及分别对应的面积比率；无线通信设备设置在汽车顶部；无线通信设备为gprs通信设备或3g通信设备；阳光区域数据提取设备设置在汽车的前端仪表盘内；以及太阳能检测设备可设置在汽车的车顶上。
另外，通用分组无线服务技术(generalpacketradioservice)的简称，他是gsm移动电话用户可用的一种移动数据业务。gprs可说是gsm的延续。gprs和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包(packet)式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。gprs的传输速率可提升至56甚至114kbps。
gprs经常被描述成“2.5g”，也就是说这项技术位于第二代(2g)和第三代(3g)移动通讯技术之间。他通过利用gsm网络中未使用的tdma信道，提供中速的数据传递。gprs突破了gsm网只能提供电路交换的思维方式，只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换，这种改造的投入相对来说并不大，但得到的用户数据速率却相当可观。而且，因为不再需要现行无线应用所需要的中介转换器，所以连接及传输都会更方便容易。如此，使用者既可联机上网，参加视讯会议等互动传播，而且在同一个视讯网络上(vrn)的使用者，甚至可以无需通过拨号上网，而持续与网络连接。
gprs分组交换的通信方式在分组交换的通信方式中，数据被分成一定长度的包(分组)，每个包的前面有一个分组头(其中的地址标志指明该分组发往何处)。数据传送之前并不需要预先分配信道，建立连接。而是在每一个数据包到达时，根据数据报头中的信息(如目的地址)，临时寻找一个可用的信道资源将该数据报发送出去。在这种传送方式中，数据的发送和接收方同信道之间没有固定的占用关系，信道资源可以看作是由所有的用户共享使用。由于数据业务在绝大多数情况下都表现出一种突发性的业务特点，对信道带宽的需求变化较大，因此采用分组方式进行数据传送将能够更好地利用信道资源。例如一个进行www浏览的用户，大部分时间处于浏览状态，而真正用于数据传送的时间只占很小比例。这种情况下若采用固定占用信道的方式，将会造成较大的资源浪费。
采用本发明的自动化风扇驱动系统，针对现有技术无法为驾驶位置的驾驶员提供定制遮阳策略的技术问题，通过对驾驶位置的阳光照射情况进行图像采集，引入一系列图像处理设备对采集到的图像进行准确分析，将分析结果结合交通工具行驶方向以确定驾驶位置处的遮阳模式，确定的遮阳模式是专门针对驾驶员而非全体乘客。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。