一种车载屏幕开关控制方法
【专利摘要】本发明属于汽车控制【技术领域】，具体涉及一种车载屏幕开关控制方法。其控制过程为：步骤1，设定标定信息；步骤2，车内监控摄像头采集当前驾驶员面部图像；步骤3，获得当前驾驶员面部图像信息；步骤4，计算当前驾驶员眼球在整车坐标系内的坐标；步骤5，确定当前驾驶员视线方向；步骤6，判断驾驶员是否需要开启或关闭车载屏幕；步骤7，若驾驶员视线方向位于车载屏幕范围内，且停留一定时间，则车载屏幕控制器控制车载屏幕开关开启；若驾驶员视线方向离开车载屏幕范围一定时间，则车载屏幕控制器控制车载屏幕开关关闭。本发明可实现自动根据驾驶员视线变化控制车载屏幕的开启和关闭，不需要驾驶员手动操作，大大提高了驾驶员行车安全性。
【专利说明】一种车载屏幕开关控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于汽车控制【技术领域】，具体涉及一种车载屏幕开关控制方法。
【背景技术】
[0002]车载屏幕由于其具有智能化程度高，屏幕大，显示信息多，界面靓丽等特点，在车辆上的应用越来越广泛。然而车载屏幕尺寸较大、亮度较高，在行车时容易分散驾驶员的注意力，尤其在夜间行车时，车载屏幕作为强光源，会严重影响驾驶员视野和分散驾驶员注意力，存在很大的安全隐患。现有车载屏幕的控制开关是由面板按键或者点触屏幕控制，需要驾驶员手动操作来关闭，在驾驶员手动操作车载屏幕关闭时，会短暂的转移驾驶员注意力，存在一定安全隐患。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是为了解决上述【背景技术】存在的不足，提供一种车载屏幕开关控制方法。
[0004]本发明采用的技术方案是:一种车载屏幕开关控制方法，包括以下步骤:
[0005]步骤1，设定整车坐标系、车内监控摄像头的标定信息、驾驶员基准位置信息和车载屏蒂--围；
[0006]步骤2，车内监控摄像头采集当前驾驶员面部图像，将视频信号传输给车内视频处理器；
[0007]步骤3，车内视频处理器接收到视频信号后，通过人脸关键点检测算法获得当前驾驶员面部图像信息；
[0008]步骤4，根据步骤3的当前驾驶员面部图像信息，结合摄像头的标定信息和驾驶员基准位置信息，根据计算机视觉三维透视比例原理计算当前驾驶员眼球在整车坐标系内的坐标；
[0009]步骤5，根据当前驾驶员眼球在整车坐标系内坐标以及当前驾驶员面部图像信息，确定当前驾驶员视线方向；
[0010]步骤6，视频处理器根据驾驶员视线方向与车载屏幕范围之间的位置关系判断驾驶员是否需要开启或关闭车载屏幕，通过车载CAN网络发送开启或关闭控制信号至车载屏幕控制器；
[0011]步骤7，若当前驾驶员视线方向位于车载屏幕范围内，且停留一定时间，则确定需要开启车载屏幕，车载屏幕控制器接收到开启控制信号后控制车载屏幕开关开启；若当前驾驶员视线方向离开车载屏幕范围一定时间，则确定需要关闭车载屏幕，车载屏幕控制器接收到关闭控制信号后控制车载屏幕开关关闭。
[0012]进一步地，所述确定当前驾驶员视线方向的方法为:
[0013]1)设定参照视线:人眼平视前方时，参照视线为以眼球为起点、人脸轮廓平面法线方向的直线；
[0014]2)根据驾驶员基准位置信息和当前驾驶员面部图像信息得到眼球焦点与眼眶中心之间的距离、眼眶中心与眼球之间的距离，眼球焦点与眼眶中心以及眼球三点形成直角三角形，根据正切函数确定当前驾驶员视线中心偏离参照视线的角度；
[0015]3)以眼球为起点、偏移参照视线角度方向的直线即为当前驾驶员视线方向。
[0016]进一步地，所述当前驾驶员视线方向位于车载屏幕范围内，且停留时间大于2S，则确定需要开启车载屏幕；若当前驾驶员视线方向离开车载屏幕范围时间大于5S，则确定需要关闭车载屏幕。
[0017]进一步地，所述摄像头的标定信息为摄像头的焦距。
[0018]进一步地，所述驾驶员基准位置信息包括设定的人脸轮廓、左右眼眶以及左右眼球在整车坐标系内的坐标。
[0019]进一步地，所述当前驾驶员面部图像信息包括人脸轮廓、左右眼眶、左右眼球在当前摄像头拍摄的图像内的坐标。
[0020]更进一步地，所述车载屏幕为矩形平面，矩形平面在整车坐标系内所覆盖的范围为所述车载屏幕范围。
[0021]本发明的控制方法可实现自动根据驾驶员视线变化控制车载屏幕的开启和关闭，不需要驾驶员手动操作，大大提高了驾驶员行车安全性。该方法可以和基于监控摄像头的疲劳驾驶预警系统共用硬件，无需增加新的硬件成本，采用CAN网络发送控制信号，进行车载屏幕开关的控制，方便快捷。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明的控制流程示意图。
[0023]图2为本发明拍摄的驾驶员脸部图像的坐标示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
[0025]本发明控制方法的硬件平台控制系统和基于监控摄像头的疲劳驾驶预警系统共用硬件，控制系统包括车内监控摄像头、视频处理器和车载屏幕主机，车载屏幕主机包括车载屏幕控制器和车载屏幕液晶屏，视频处理器与车载屏幕控制器之间通过整车CAN网络连接。
[0026]车内监控摄像头布置于车内顶棚及后视镜中间，实时监控、采集驾驶员脸部图像，并将采集视频信号通过视频输出线传送至视频处理器中。
[0027]视频处理器内集成有人眼识别系统，用于采集、处理车内监控摄像头视频，并解析驾驶员视线方向。
[0028]优选地，驾驶员视线方向发生改变(如从观看前方到观看屏幕)，人眼监控摄像头捕捉到这段视频，首先传至视频处理MCU进行处理后，再将控制信号传至整车CAN网络中。
[0029]如图1所示，通过上述系统实现自动控制车载屏幕开启和关闭的方法过程如下:
[0030]步骤I，设定标定信息，包括设定整车坐标系、车内监控摄像头的标定信息、驾驶员基准位置信息和车载屏幕范围，其中:[0031 ] 摄像头的标定信息为摄像头的焦距。
[0032]驾驶员基准位置信息包括设定的人脸轮廓、左右眼眶以及左右眼球在整车坐标系内的坐标。
[0033]车载屏幕为一个矩形平面，矩形平面在整车坐标系内所覆盖的范围为所述车载屏幕范围。当人眼视线穿过该矩形平面时，与该平面交点落在该矩形内部，则认为驾驶员视线方向位于车载屏幕范围内。
[0034]步骤2，车内监控摄像头采集当前驾驶员面部图像，将视频信号传输给车内视频处理器；
[0035]步骤3，车内视频处理器接收到视频信号后，其内人眼识别系统的通过人脸关键点检测算法获得当前驾驶员面部图像信息，当前驾驶员面部图像信息包括人脸轮廓、左右眼眶、左右眼球在当前摄像头拍摄的图像内的坐标。
[0036]步骤4，根据步骤3的当前驾驶员面部图像信息，结合摄像头的标定信息和驾驶员基准位置信息，根据计算机视觉三维透视比例原理计算当前驾驶员眼球在整车坐标系内的坐标；
[0037]步骤5，根据当前驾驶员眼球在整车坐标系内坐标以及当前驾驶员面部图像信息(左右眼眶在当前摄像头拍摄的图像内的坐标)，确定当前驾驶员视线方向，具体过程为:
[0038]5.1)设定参照视线:眼球以及人脸轮廓在整车坐标系内的坐标已经确定，人眼平视前方时，参照视线为以眼球(眼眶中心)为起点、人脸轮廓平面法线方向的直线；
[0039]5.2)根据驾驶员基准位置信息和当前驾驶员面部图像信息可以得到眼球焦点与眼眶中心之间的距离、眼眶中心与眼球之间的距离，眼球焦点与眼眶中心以及眼球三点形成直角三角形，根据正切函数确定当前驾驶员视线中心偏离参照视线的角度。
[0040]人眼的视野范围定义为:双眼，头不可动，眼球可以转动，视觉中心可以到达的范围，则人眼最大的视野范围为:上面40度，下面50度，左右各55度，因此按照当前眼球在眼眶范围内的比例(水平、垂直方向与眼眶边的距离比)，可以得出人眼视线中心相对于参照视线的水平、垂直偏移角度，即可以得到当前的人眼视线方向。
[0041]如图2所示，假设xy平面为摄像头拍摄到的脸部图像平面，0点为眼眶中心点；S点为眼球焦点，位于z轴上，N点为眼球在摄像头拍摄到的脸部图像平面坐标系内的坐标，位于xy平面内，摄像头拍摄到的脸部图像平面坐标系与整车坐标系之间有对应的转换关系，故眼球即N点在整车坐标系内也有对应的坐标，定义OS直线所在方向为参照视线，则N直线与OS直线之间的夹角即为当前驾驶员视线中心偏离参照视线的角度。OS为眼轴长度，该数据为驾驶员已知参数，ON为眼球与眼眶中心之间的距离，该距离可根据眼球在当前摄像头拍摄的图像内的坐标确定，0SN形成的是直角三角形，根据正切函数可计算出SN与SO之间的夹角，即确定当前驾驶员视线中心偏离参照视线的角度。
[0042]5.3)以眼球为起点、偏移参照视线角度方向的直线即为当前驾驶员视线方向。
[0043]步骤6，视频处理器根据驾驶员视线方向与车载屏幕范围之间的位置关系判断驾驶员是否需要开启或关闭车载屏幕，通过车载CAN网络发送开启或关闭控制信号至车载屏幕控制器；
[0044]步骤7，若当前驾驶员视线方向位于车载屏幕范围内，且停留时间大于2S，则确定需要开启车载屏幕，车载屏幕控制器接收到开启控制信号后控制车载屏幕开关开启；
[0045]若当前驾驶员视线方向离开车载屏幕范围时间大于5S，则确定需要关闭车载屏幕，车载屏幕控制器接收到关闭控制信号后控制车载屏幕开关关闭。
[0046]车载屏幕控制器内可以通过驾驶员开关选择开启或者关闭该控制功能，以防止副驾驶或后排乘客需要使用影音娱乐系统时无法操作屏幕的现象。
[0047]本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【权利要求】
1.一种车载屏幕开关控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1，设定整车坐标系、车内监控摄像头的标定信息、驾驶员基准位置信息和车载屏蒂沮围； 步骤2，车内监控摄像头采集当前驾驶员面部图像，将视频信号传输给车内视频处理器; 步骤3，车内视频处理器接收到视频信号后，通过人脸关键点检测算法获得当前驾驶员面部图像信息； 步骤4，根据步骤3的当前驾驶员面部图像信息，结合摄像头的标定信息和驾驶员基准位置信息，根据计算机视觉三维透视比例原理计算当前驾驶员眼球在整车坐标系内的坐标； 步骤5，根据当前驾驶员眼球在整车坐标系内坐标以及当前驾驶员面部图像信息，确定当前驾驶员视线方向； 步骤6，视频处理器根据驾驶员视线方向与车载屏幕范围之间的位置关系判断驾驶员是否需要开启或关闭车载屏幕，通过车载CAN网络发送开启或关闭控制信号至车载屏幕控制器； 步骤7，若当前驾驶员视线方向位于车载屏幕范围内，且停留一定时间，则确定需要开启车载屏幕，车载屏幕控制器接收到开启控制信号后控制车载屏幕开关开启；若当前驾驶员视线方向离开车载屏幕范围一定时间，则确定需要关闭车载屏幕，车载屏幕控制器接收到关闭控制信号后控制车载屏幕开关关闭。
2.根据权利要求1所述的一种车载屏幕开关控制方法，其特征在于:所述确定当前驾驶员视线方向的方法为: 1)设定参照视线:人眼平视前方时，参照视线为以眼球为起点、人脸轮廓平面法线方向的直线； 2)根据驾驶员基准位置信息和当前驾驶员面部图像信息得到眼球焦点与眼眶中心之间的距离、眼眶中心与眼球之间的距离，眼球焦点与眼眶中心以及眼球三点形成直角三角形，根据正切函数确定当前驾驶员视线中心偏离参照视线的角度； 3)以眼球为起点、偏移参照视线角度方向的直线即为当前驾驶员视线方向。
3.根据权利要求1所述的一种车载屏幕开关控制方法，其特征在于:所述当前驾驶员视线方向位于车载屏幕范围内，且停留时间大于2S，则确定需要开启车载屏幕；若当前驾驶员视线方向离开车载屏幕范围时间大于5S，则确定需要关闭车载屏幕。
4.根据权利要求1所述的一种车载屏幕开关控制方法，其特征在于:所述摄像头的标定信息为摄像头的焦距。
5.根据权利要求1所述的一种车载屏幕开关控制方法，其特征在于:所述驾驶员基准位置信息包括设定的人脸轮廓、左右眼眶以及左右眼球在整车坐标系内的坐标。
6.根据权利要求1所述的一种车载屏幕开关控制方法，其特征在于:所述当前驾驶员面部图像信息包括人脸轮廓、左右眼眶、左右眼球在当前摄像头拍摄的图像内的坐标。
7.根据权利要求1所述的一种车载屏幕开关控制方法，其特征在于:所述车载屏幕为矩形平面，矩形平面在整车坐标系内所覆盖的范围为所述车载屏幕范围。
【文档编号】G06F3/01GK104461005SQ201410778133
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】张帆, 涂琛杰, 石教学, 于永彦 申请人:东风汽车公司