本发明涉及汽车零配件技术领域，尤其涉及一种基于TOF手势识别的车窗控制装置及其控制方法。
背景技术：
随着触摸屏技术的不断推广，用户已经适应并逐渐熟悉了与机器的互动。现在，人机互动技术已迈上了更高的台阶，进入了手势识别时代。随着手势识别技术支持人机互动的不断深入发展，以及3D传感器技术的出现，其应用也变得日益广泛并多样化。
在汽车安全驾驶方面，传统的人机交互技术需要用户通过按键车辆进行交互，使得驾驶员不得不从前方道路转移视线且至少占用单手进行触摸输入，从而导致危险的“盲目”驾驶，目前因驾驶时进行触摸式输入导致的交通事故率已经上升到第4位；相比之下，手势交互只需驾驶员自然地做出手势，无需转移注意力就能获得车辆的反馈，实现了基于自然人机交互技术的安全驾驶辅助系统，使驾驶时所有操控符合“手眼同向”的安全驾驶原则，极大地保障了行车安全。
TOF是飞行时间(Time of Flight)技术的缩写，即传感器发出经调制的近红外光，遇物体后反射，传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来换算被拍摄景物的距离，以产生深度信息，此外再结合传统的相机拍摄，就能将物体的三维轮廓以不同颜色代表不同距离的地形图方式呈现出来。
技术实现要素：
本发明提供了一种提高驾驶安全性的基于TOF手势识别的车窗控制装置及其控制方法。
为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：一种基于TOF手势识别的车窗控制装置，包括图像识别模块、图像处理模块、TOF控制模块和执行模块，图像识别模块将接收到的控制车窗手势的模拟量信号转换为数字信号，图像处理模块将图像识别模块传输来的控制车窗手势的数字信号转换为控制车窗手势的图像信息，图像处理模块将控制车窗手势的图像信息传输给TOF控制模块，TOF控制模块提取并识别控制车窗手势的图像信息中的控制车窗手势，TOF控制模块根据控制车窗手势控制执行模块执行相应操作车窗的动作。
作为本发明的优化方案，图像识别模块包括若干个近红外发射器、TOF摄像头和TOF传感器，近红外发射器和TOF摄像头均安装在车门扶手板上，近红外发射器向驾驶员侧发射红外波，TOF摄像头用于捕捉反射回来的控制车窗手势的红外波，TOF传感器将控制车窗手势的模拟量信号转换为数字信号。
作为本发明的优化方案，图像处理模块包括TOF控制芯片，TOF控制芯片将控制车窗手势的数字信号转换为控制车窗手势的图像信息。
作为本发明的优化方案，TOF控制芯片为OPT9221芯片。
作为本发明的优化方案，执行模块包括电机驱动芯片和步进电机，电机驱动芯片接收TOF控制模块传输来的控制车窗手势，电机驱动芯片控制步进电机执行相应操作车窗的动作。
作为本发明的优化方案，电机驱动芯片为L9942芯片。
作为本发明的优化方案，图像处理模块和TOF控制模块通过以太网连接，TOF控制模块与执行模块通过LIN总线连接。
为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：一种基于TOF手势识别的车窗控制装置进行车窗控制的方法，包括如下步骤：
1)图像识别模块将接收到的控制车窗手势的模拟量信号转换为数字信号；
2)图像处理模块将图像识别模块传输来的控制车窗手势的数字信号转换为控制车窗手势的图像信息，图像处理模块将控制车窗手势的图像信息传输给TOF控制模块；
3)TOF控制模块提取并识别控制车窗手势的图像信息中的控制车窗手势，TOF控制模块根据控制车窗手势控制执行模块执行相应操作车窗的动作。
作为本发明的优化方案，控制车窗手势信息包括激活车窗调节功能命令、驾驶位车窗控制命令、副驾驶位车窗控制命令、驾驶位后排车窗控制命令、副驾驶位后排车窗控制命令、一键升降窗命令中的一种或几种组合。
本发明具有积极的效果：1)本发明通过手势识别的方式代替了传统的车窗按键，使得驾驶员不必在车辆的行驶途中低头操作或是盲操作，提高了驾驶的安全性；
2)本发明结构简单，通过不同的手势实现车窗的操控，更加方便和快捷，本发明使用TOF技术，使得手势识别精度更高，操控更加准确。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的整体原理框图；
图2为控制车窗手势图解。
其中：1、图像识别模块，2、图像处理模块，3、TOF控制模块，4、执行模块。
具体实施方式
如图1所示，本发明公开了一种基于TOF手势识别的车窗控制装置，包括图像识别模块1、图像处理模块2、TOF控制模块3和执行模块4，图像识别模块1将接收到的控制车窗手势的模拟量信号转换为数字信号，图像处理模块2将图像识别模块1传输来的控制车窗手势的数字信号转换为控制车窗手势的图像信息，图像处理模块2将控制车窗手势的图像信息传输给TOF控制模块3，TOF控制模块3提取并识别控制车窗手势的图像信息中的控制车窗手势，TOF控制模块3根据控制车窗手势控制执行模块4执行相应操作车窗的动作。
图像识别模块1包括若干个近红外发射器、TOF摄像头和TOF传感器，近红外发射器和TOF摄像头均安装在车门扶手板上，近红外发射器向驾驶员侧发射红外波，TOF摄像头用于捕捉反射回来的控制车窗手势的红外波，TOF传感器将控制车窗手势的模拟量信号转换为数字信号。其中，近红外发射器为四个，近红外发射器和TOF摄像头方向朝上，TOF传感器为OPT8241芯片，OPT8241芯片控制近红外发射器的发射和TOF摄像头对反射回来的控制车窗手势的红外波的接收。
图像处理模块2包括TOF控制芯片，TOF控制芯片将控制车窗手势的数字信号转换为控制车窗手势的图像信息。TOF控制芯片为OPT9221芯片。OPT9221芯片负责时序和控制。
TOF控制模块3包括MCU控制器、电源控制单元和外围接口电路，MCU控制器可以选用AM437x系列。电源控制单元可以选用TPS659122芯片。
执行模块4包括电机驱动芯片和步进电机，电机驱动芯片接收TOF控制模块3传输来的控制车窗手势，电机驱动芯片控制步进电机执行相应操作车窗的动作。电机驱动芯片为L9942芯片。
图像处理模块2和TOF控制模块3通过以太网连接，TOF控制模块3与执行模块4通过LIN总线连接。其中，LIN总线配合LIN收发器使用，LIN收发器可以使用TJA1021芯片。
一种基于TOF手势识别的车窗控制装置进行车窗控制的方法，包括如下步骤：
1)图像识别模块1将接收到的控制车窗手势的模拟量信号转换为数字信号；
2)图像处理模块2将图像识别模块1传输来的控制车窗手势的数字信号转换为控制车窗手势的图像信息，图像处理模块2将控制车窗手势的图像信息传输给TOF控制模块3；
3)TOF控制模块3提取并识别控制车窗手势的图像信息中的控制车窗手势，TOF控制模块3根据控制车窗手势控制执行模块4执行相应操作车窗的动作。
控制车窗手势信息包括激活车窗调节功能命令、驾驶位车窗控制命令、副驾驶位车窗控制命令、驾驶位后排车窗控制命令、副驾驶位后排车窗控制命令、一键升降窗命令中的一种或几种组合。
如图2所示，驾驶员可通过“手势-1”来激活车窗调节功能。驾驶员可通过“手势-2”和“手势-3”来实时调节驾驶位车窗的“升”与“降”。依次类推，驾驶员可分别通过“手势-4”和“手势-5”来实时调节副驾驶位车窗的升降，“手势-6”和“手势-7”来实时调节驾驶位后排车窗的升降，“手势-8”和“手势-9”来实时调节副驾驶位后排车窗的升降。
驾驶员还能通过“手势-10”来实现“一键升窗”功能，即同时升起所有车窗。当激活车窗调节功能后，10秒检测不到任何手势命令时，则会自动退出车窗调节功能。
工作原理方面，首先，车辆启动上电，各模块初始化；近红外发射器向驾驶员侧发射红外波，TOF摄像头用于捕捉反射回来的红外波，并将信息发送给TOF传感器；TOF传感器通过处理接收到的模拟量信号并将其转换为数字信号，然后将该图像的数字信号实时发送给图像处理模块2；图像处理模块2接收到图像的数字信号后将其整合成图像信息，再将图像信息传送给TOF控制模块3；TOF控制模块3通过处理和分析接收到的图像信息，提取并识别图像中的手势的信息，并进行控制判断再将控制命令通过LIN总线发送给执行模块4，执行模块4根据接收到的控制命令来执行相应操作车窗的动作。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。