一种眼动行为分析及车辆屏幕控制装置的制作方法

本实用新型涉及一种眼动行为分析及车辆屏幕控制装置，属于车辆屏幕控制技术领域。

背景技术：
：

以往，大部分的汽车前挡风玻璃仅仅起到将车内环境与车外环境进行分隔的作用，而随着技术的不断发展，可以将相应的内容投射到汽车前挡风玻璃，汽车前挡风玻璃逐渐成为汽车的新型屏幕。将前挡风玻璃作为新的车内屏幕可以大大扩大车内屏幕的面积，当驾驶员在堵车、等人、查询地图等时间内，提供更加清晰的图像指示和娱乐信息。

现有的汽车前挡风玻璃投射技术主要是应用了抬头显示器(Head Up Display，简称HUD)，这种显示器最早使用在飞行器上，现在已经应用在很多高级汽车上。

现有的汽车抬头显示器主要是将汽车仪表板信息、预警提示信息进行投射，提供的信息十分有限，并且，当驾驶员需要切换投射的信息，或者取消信息的显示时，仍然需要手动操作才可以完成，容易造成行车过程中的风险。

技术实现要素：
：

针对上述问题，本实用新型要解决的技术问题是提供一种眼动行为分析及车辆屏幕控制装置。

本实用新型的眼动行为分析及车辆屏幕控制装置。它包含驾驶员视线检测装置1、车辆状态采集单元2、驾驶员注视点检测模块3、前挡风玻璃屏幕触发模块4、前挡风玻璃屏幕显示位置判断模块5和前挡风玻璃屏幕退出模块6，驾驶员视线检测装置1和车辆状态采集单元2分别与前挡风玻璃屏幕触发模块4连接，前挡风玻璃屏幕触发模块4和前挡风玻璃屏幕显示位置判断模块5的一端连接，前挡风玻璃屏幕显示位置判断模块5的另一端与前挡风玻璃屏幕退出模块6连接。

作为优选，所述的驾驶员视线检测装置1为眼动仪，所述的驾驶员视线检测装置1中包含驶员注视点检测模块3。

本实用新型的有益效果：在前挡风玻璃处设置眼动仪，用于检测驾驶人眼睛的注视点；可选择观看的屏幕包括娱乐类、地图类、文件类别等；当驾驶员的视线落在不同的区域时，利用神经网络的方法，分析驾驶员的行为习惯，从而确定内容显示的具体位置和显示的内容。此装置能够使得驾驶员在驾驶的过程中更为方便的查看到自己想得到的信息，同时双手不用离开方向盘、视线不用离开前方，通过视线即可方便的控制前挡风玻璃屏幕的开启和结束，并且屏幕显示面积更大、内容更加丰富，使驾驶员在较短的时间内得到更多的信息。

附图说明：

为了易于说明，本实用新型由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型的工作原理流程结构示意图；

图3为通过本实用新型建立的神经网络模型图。

1-驾驶员视线检测装置；2-车辆状态采集单元；3-驾驶员注视点检测模块；4-前挡风玻璃屏幕触发模块；5-前挡风玻璃屏幕显示位置判断模块；6-前挡风玻璃屏幕退出模块。

具体实施方式：

如图1所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它包含驾驶员视线检测装置1、车辆状态采集单元2、驾驶员注视点检测模块3、前挡风玻璃屏幕触发模块4、前挡风玻璃屏幕显示位置判断模块5和前挡风玻璃屏幕退出模块6，驾驶员视线检测装置1和车辆状态采集单元2分别与前挡风玻璃屏幕触发模块4连接，前挡风玻璃屏幕触发模块4和前挡风玻璃屏幕显示位置判断模块5的一端连接，前挡风玻璃屏幕显示位置判断模块5的另一端与前挡风玻璃屏幕退出模块6连接。

作为优选，所述的驾驶员视线检测装置1为眼动仪，所述的驾驶员视线检测装置1中包含驶员注视点检测模块3。

本具体实施方式的工作原理为：驾驶员视线检测装置1主要指眼动仪，眼动仪利用摄像头拍摄驾驶员的眼睛，并通过分析视频中驾驶员双眼瞳孔的位置，找出双眼视线的交点即为驾驶员的注视点。眼动仪中的驾驶员注视点检测模块3能够实时检测出驾驶员的注视点，并且将注视点的位置输出，供后续分析使用。在驾驶员驾车的过程中，驾驶员注视点检测模块对驾驶员的注视点不间断的进行实时检测，并将检测结果发送至前挡风玻璃屏幕触发模块4。

在前挡风玻璃处设置驾驶员注视点触发区域，当驾驶员注视该区域达到5秒以上时，则将该触发信息发送至前挡风玻璃屏幕触发模块4。以为如果驾驶员注视的时间达到5秒及以上，说明驾驶员有足够的空余时间来观看屏幕的内容，而不会影响到正常的驾车。注视区域应该选择在前挡风玻璃的边界处，位于驾驶员正常驾驶时很少观看的区域。

当驾驶员注视触发区域的时间超过5秒时，通过汽车的CAN总线获取速度传感器、加速度传感器等采集到的车辆的运行状态信息，车辆的运行状态信息包括车辆的速度和加速度，并将采集来的数据实时发送给前挡风玻璃屏幕触发模块4。

前挡风玻璃触发模块4用于对驾驶员的注视信息和车辆的运行状态信息进行分析，并决定是否对屏幕进行触发。具体的触发分析过程为：首先，如果前挡风玻璃屏幕触发模块4接收到驾驶员注视点检测模块3发出的信息，该信息特指如果驾驶员注视触发区域的时间达到5秒及以上，驾驶员注视点检测模块3就向前挡风玻璃屏幕触发模块4发送的触发信息。前挡风玻璃屏幕触发模块4接收到该信息后，即对车辆的运行状态信息进行分析。如果车辆处于高速行驶状态，或者正处于加速状态，则无法触发屏幕；如果车辆的速度低于30km/h或者车辆的速度为0，并且没有明显加速趋势(加速度低于3m/s²)，则开启屏幕。具体的分析过程如图2所示。

前挡风玻璃屏幕触发模块5根据驾驶员的注视信息和车辆的运行状态信息对屏幕进行开启后，需要对屏幕显示位置进行判断。具体的判断方法为神经网络的方法，在屏幕的位置和显示的内容之间建立关联关系，使得驾驶员想观看不同的内容时，只需将视线移动到相关的位置即可。由于神经网络具有自学习的能力，因此本方法能够根据不同驾驶员的不同习惯和喜好改变屏幕的位置和内容的关系。

(a)得到训练样本集

首先将前挡风玻璃均匀的分成9个区域，驾驶员的注视点在单位时间内落在不同的区域的时间能够用眼动仪统计出来，当驾驶员在注视的同时，询问驾驶员想要在此区域内看到的内容，如地图、娱乐信息、文件信息等。驾驶员多次观看后，记录驾驶员观看的区域和对应的希望观看的内容并进行记录，便得到了一组训练样本集。

假设有P个训练样本集，即有P个输入输出对，(Ip，Tp)，p＝1，…，P。

其中，输入向量为I_p＝(i_p1，…，i_pm)^T，实际的目标输出向量为T_p＝(t_p1，…，t_pn)^T，理论输出向量为O_p＝(o_p1，…，o_pn)^T。

(b)神经网络建模

根据对本方法的分析，该神经网络模型属于没有中间层的简单网络，其模型如图3所示。

(c)知识学习过程

记wij为从输入向量的第j(j＝1，…，m)个分量到输出向量的第i(i＝1，…，n)个分量的权重。通常理论值与实际值有一误差，知识学习则是指不断地把理论值与实际值比较，并根据极小原则修改参数wij，使误差平方和达最小：

用Δw_ij表示递推一次的修改量，则有，

其中η为学习速率。

通过知识学习过程将权值进行确定，即可确定输入量与输出量之间的函数关系，即可根据驾驶员注视点的位置确定驾驶员想看的内容。即可在驾驶员注视点所在区域内进行屏幕内容的播放。

针对不同的驾驶员，其观看的习惯和喜好各不相同，可以对每个驾驶员的注视点和想观看的屏幕的内容进行训练，即可得到个性化的屏幕显示方式。

如果驾驶员想要退出屏幕观看模式，则可以注视屏幕触发区域，注视时间达到5秒钟及以上时，屏幕便自动退出。

需要注意的是，当前挡风玻璃屏幕正在显示时，前挡风玻璃屏幕触发模块也在不断的检测车辆的状态，如果车辆的速度超出了30km/h，或者车辆的加速度超过了3m/s²，则立刻停止屏幕显示。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。