一种用于操作车辆的车辆操作系统及一种电动车的制作方法

本申请要求2015年3月16日提交的美国临时专利申请号62/133,991和2015年4月22日提交的美国临时专利申请号62/150,848的优先权，所述临时申请的全部公开内容为了所有目的以引用的方式并入本文。

技术领域

本实用新型的示例性实施例涉及使用图像和/或姿态捕捉技术的车辆操作系统、使用这些系统的相关方法和车辆。

背景技术：

当操作传统车辆时，启动或关闭空调系统、启动或关闭多媒体系统等等通常通过直接触摸按钮或是通过屏幕选择来实现。然而，如果驾驶者在驾驶车辆时采用这样的操作方法，则操作不便、容易造成驾驶者分心，并且对车辆的安全操作具有整体不利的影响。

技术实现要素：

本实用新型的示例性实施例可以解决上述问题中的至少一些问题。例如，根据本实用新型的第一方面，车辆操作系统、相关的车辆操作方法以及使用这些车辆操作系统的车辆可以提供一种相对安全、可靠且方便的操作环境、减少驾驶者分心并实现较少的集中注意力的需求。

在实施例中，提供一种车辆操作系统(用于操作包括用于车辆驾驶者的驾驶座椅和用于乘客的至少一个乘客座椅的车辆)。该车辆操作系统可以包括：一个或多个摄像装置，所述摄像装置用于捕捉和/或“拍摄”驾驶者的姿态(诸如头部、手臂、手部和/或手指动作等等)的图像和/或乘客的姿态的图 像。实施例可以包括存储装置，所述存储装置用于存储对应于姿态和/或多个姿态的标记(诸如形状、动作等)的操作信号。

可以包括处理装置，所述处理装置被配置成用于例如选择驾驶者和乘客中的一位作为姿态命令操作者，并控制摄像装置以捕捉所选择的姿态命令操作者的手部或其他动作图像。这可以包括例如改变摄像机的方向或其他参数以更好地捕捉所选择的姿态命令操作者的姿态。在实施例中，处理装置可以被配置成至少部分地基于存储在存储装置中的操作信号将捕捉的姿态图像(诸如手部动作等)转换为对应的操作信号，并将操作信号发出到相关的执行装置，诸如导航、娱乐、气候控制或其他车辆系统。

根据本实用新型的又一些方面，还可以提供一种电动车辆，该电动车辆包括如本文描述的车辆操作系统。

根据本实用新型的又一些方面，一种车辆操作方法可以包括以下步骤中的一个或多个：存储对应于姿态的操作信号；选择驾驶者和乘客中的一位作为姿态命令操作者；拍摄姿态命令操作者的姿态动作图像；根据所存储的操作信号将姿态动作图像转换为对应的操作信号；以及通过执行装置根据操作信号来执行对应的操作。

根据本实用新型的又一些方面，可以自动地(或手动地)从驾驶者或乘客中选择姿态命令操作者，并且可以自动地(或手动地)将姿态命令操作者从驾驶者切换到乘客，例如，当驾驶者需要集中注意力时，从而使得可以根据乘客的手部动作来操作车辆。这可以包括例如重新定向摄像机、在不同的摄像机之间切换等。因此，可以避免对驾驶者的干扰，并且提高驾驶安全性。同时，可以通过姿态动作来操作车辆部件，避免直接按钮触摸或屏幕选择，由此更方便地、更少注意力高度集中地并且整体安全性提高地进行操作。

本实用新型的附加特征、优点和实施例可以从以下的详细描述、附图和权利要求的考虑来阐述或是显而易见。此外，应理解，本实用新型的以上概述和以下详细描述均是示例性的，并且旨在提供进一步说明而非限制所要求的本实 用新型的范围。然而，详细描述和具体实例仅指示本实用新型的优选实施例。通过此详细描述，本实用新型的精神和范围内的各种改变和修改对于本领域技术人员是显而易见。

附图说明

附图被包括以提供对本实用新型的进一步理解，其被并入此说明书中并构成此说明书的一部分、图示本实用新型的实施例并且与详细描述一起用来解释本实用新型的原理。并未试图更详细地展示对于本实用新型的基本理解而言可能不必要的本实用新型的结构细节和可能实践本实用新型的各种方式。附图中：

图1示出根据本实用新型主题的方面的示例性车辆客舱的结构示意图；

图2示出根据本实用新型主题的又一些方面的示例性车辆操作的模块图；

图3示出根据本实用新型主题的又一些方面的示例性摄像装置的结构示意图；

图4示出根据本实用新型主题的又一些方面的示例性车辆操作方法的流程图；以及

图5A和图5B示出当根据本实用新型主题的方面的中央控制台执行操作信号时的示例性状态变化的示意图。

具体实施方式

以下将参考构成说明书的一部分的附图对本实用新型的各种示例性实施例进行描述。应该理解，虽然在本实用新型中使用表示方向的术语，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等来描述本实用新型的各种示例性结构部分和部件，但是本文使用这些术语仅用于方便说明的目的，并且这些术语是基于附图中展示的示例性方位来确定。由于本实用新型所公开的实施例可以根据不同的方向来布置，所以这些表示方向的术语仅用于说明而不 应视作为限制。在可能的情况下，本实用新型中使用的相同或者相类似的附图标记指代相同的部件。

除非另有定义，否则本文使用的所有技术术语具有与本实用新型所属领域的普通技术人员通常理解的意义相同的意义。本实用新型的实施例以及其各种特征和优点细节参照在附图中描述和/或示出并在以下描述中详述的非限制性实施例和实例来被更完整地解释。应注意，附图中所示出的特征不一定按比例绘制，并且如技术人员将认识到的那样，即使本文并未明确陈述，一个实施例的特征也可以用于其他实施例。可以省略熟知部件和处理技术的描述以免不必要地使本实用新型的实施例变得晦涩难懂。本文使用的实例仅旨在促进对可以实践本实用新型的方式的理解和进一步使得本领域技术人员能够实践本实用新型的实施例。因此，本文的实例和实施例不应解释为限制本实用新型的范围，本实用新型的范围仅由随附权利要求和适用法律限定。此外，应注意，相同附图标记在附图的几个图中指代类似部分。

以下将参照附图来描述本实用新型的车辆操作系统的实施例。

图1示出根据第一实施例的车辆客舱的结构示意图，而图2示出根据本实用新型的又一些方面的车辆操作系统的模块图。如图1中所示，车辆客舱内布置有用于车辆驾驶者的驾驶座椅102以及用于乘客的前排乘客座椅103和后排乘客座椅104和105。在驾驶车辆之前，可以将对应于手部动作的操作信号存储在存储装置203中。如图2中所示，车辆操作系统包括存储装置203、处理装置202、摄像装置101以及各种执行装置，所述执行装置包括中央控制台205、空调系统206、多媒体系统207、加油口开关208、蓝牙设备209、车门开关210、内灯开关211以及任何数量的其他类似系统和/或子系统。

在车辆行驶时，处理装置202可以选择驾驶者或乘客中的一位作为姿态命令操作者，姿态命令操作者具有通过姿态(诸如手部动作等)操作上述执行装置的的权利。也就是说，姿态命令操作者可以在驾驶者与乘客之间进行切换。在一些实例中，系统可以允许用户设置用于姿态命令操作者的默认值，系统可以响应于设置姿态命令操作者的具体命令，和/或系统可以基于若干输入来推 断姿态命令操作者。可以将一个或多个摄像装置101布置在客舱内，以用于拍摄来自姿态命令操作者的姿态的图像并将姿态图像传送到处理装置202。

可以将对应于各种姿态的操作信号预先存储在存储装置203中。处理装置202可以根据存储在存储装置203中的对应于手部动作的操作信号来将由摄像装置101捕捉的姿态动作图像转换为对应的操作信号，并将操作信号发送给对应的执行装置。执行装置随后可以根据操作信号执行对应的操作。

在一些实例中，可以解读来自多个摄像装置101的姿态动作图像以确定对应的操作信号。例如，朝向一个摄像机移动的手部可以产生仅仅稍微不同的图像，而来自垂直指向于运动方向的摄像机的图像可以提供具有显著的且易于辨别的改变的图像。通过评估来自多个摄像机的图像，系统可以能够更好地判断三维姿态、更容易地从所需角度检测运动等。

根据本文描述的方法，可以在驾驶者或者乘客中选择一位作为姿态命令操作者，并且当驾驶者需要集中注意力进行驾驶时，可以将操作执行装置的权利转移给乘客，从而避免驾驶者分心，并提高车辆驾驶安全性。

摄像装置101的示例性结构如图3所示。摄像装置101包括摄像机301和用于摄像机301的驱动装置，驱动装置包括马达302和齿轮组303，并且马达302控制齿轮组303以驱动摄像机301在如图3的箭头所示的方向上左右移动或转动。由于摄像机301可以移动或转动，因此当选择驾驶者为姿态命令操作者时，摄像机301可以对准驾驶者进行拍摄，并且当将姿态命令操作者从驾驶者切换为乘客时，摄像机301可以通过左右移动和/或转动来对准乘客进行拍摄。

通常，系统可以被设置成使得坐在前排乘客座椅103上的乘客(下文称为“前排乘客”)充当可成为姿态命令操作者的乘客。当前排乘客充当可成为姿态命令操作者的乘客时，仅需要将一个拍摄装置101布置在驾驶座椅102前方，本文的驾驶座椅102前方并不限于驾驶座椅102的正前方，例如如图1中所示在驾驶座椅102与前排乘客座椅103的之间的前方也在此范围内，并且摄 像装置101可以通过移动或转动方便地捕捉驾驶者的手部动作以及前排乘客的手部动作。然而，还应了解，可以使用具有不同位置和/或方向的多个摄像机来在不同的姿态命令操作者之间进行切换。此外，用于各个摄像机的不同指向机构(pointing mechanism)也是可能的，诸如数字裁剪、转动镜头、球形(或半球形)摄像机等。

在一些实施例中，系统也可以将坐在后排乘客座椅104或后排乘客座椅105上的乘客设置为姿态命令操作者。在这些状况下，(除了摄像装置101之外)还可以布置另一个摄像装置。这些额外的摄像机可以布置在例如车辆客舱前部上方(此处的客舱前部指指客舱的前排乘客座椅103和驾驶座椅102之前的部分，并且上方指客舱中高于座椅的部分)、布置在前排座椅与后排座椅之间的门框上、布置在车顶中等等。当姿态命令操作者为驾驶者时，可以使用驾驶座椅102前方的摄像装置101，并且当姿态命令操作者被切换为后排乘客座椅104或后排乘客座椅105中的乘客时，使用着的摄像装置可以被切换为更好地定位以捕捉后排乘客的姿态的另一个摄像机(例如，如果驾驶座椅102前方的摄像装置101不能清楚且完整地捕捉后排乘客座椅104或后排乘客座椅105中的乘客的手部动作或其他姿态)。

图4示出根据本实用新型的方面的车辆操作方法的流程图。本文描绘的每个操作可以代表能够在硬件中实施的一系列操作或者在硬件中实施的计算机指令。在计算机指令的背景下，操作代表被存储在一个或多个计算机可读存储介质上的计算机可执行指令，所述指令在由一个或多个物理处理器执行时执行所述的操作。通常，计算机可执行指令包括执行特定功能或实施特定数据类型的例程、程序、对象、组件等。其中描述操作的次序并不旨在解释为限制，并且任何数量的所述操作可以以任何次序组合和/或并行以实施过程。此外，对于能够以不同次序执行的一个或多个操作的任何具体引述不应理解为暗示不可以按另一种次序执行其他操作。

如401中所示，在驾驶车辆之前，可以将对应于各种姿态(诸如手部动作)的操作信号存储在例如存储装置203中。这也可以包括存储任何数量的标 记，所述标记用来基于所捕捉的姿态动作图像来判断是否正在执行特定姿态。例如，各种形状、运动或其他参数可以被存储并且由命令系统使用以基于所捕捉的图像来执行各种姿态识别技术。此步骤可以在车辆出厂前由制造商在车辆内预先设置，或者可以是车辆售出后并且在第一次(或随后)驾驶之前由用户通过引导程序来设置。在一些实例中，可以允许用户将特定姿态与某些操作信号相关联，例如，通过进入“记录模式”和/或通过从系统可以识别的预先配置的姿态的菜单进行选择。

处理装置202选择驾驶者和乘客中的一位作为姿态命令操作者。在此实施例中，如在402中，在每次车辆启动时，处理装置202默认选择驾驶者作为姿态命令操作者，并控制摄像装置101对准驾驶者，从而捕捉驾驶者的手部动作或其他预先定义的姿态。随后，处理装置202例如根据是否接收到切换或其他指定的命令来判断是否切换姿态命令操作者。

继续到403至406，它们展示了用于切换姿态命令操作者的子例程。403至406中所描绘的子例程不仅可以描述在当前姿态命令操作者为驾驶者时，可以如何将姿态命令操作者切换为乘客，而且也可以用来表示在当前姿态命令操作者为乘客时，如何将姿态命令操作者切换为驾驶者。

在403中，处理装置(诸如202)可以确定是否接收到切换指令，并且如果接收到切换指令，则执行404至406以切换姿态命令操作者。否则，流程可以进行407以便继续捕捉当前姿态命令操作者的姿态动作。在一些实例中，切换指令可以通过按压按钮来进行。在其他实施例中，切换指令可以(额外地或可替代地)为当前姿态命令操作者的手部动作。例如，在当前姿态命令操作者的手部动作为五指展开，手掌与前臂大体上垂直，然后再握拳，五指再次展开并且手掌小幅度左右摇晃时，即认为姿态命令操作者发出切换指令。当然，任何数量的其他姿态是可能的，包括使用各个手指、手部、手臂、头部和躯干运动等的姿态。在一些实例中，可以例如存储来自摄像机的多个帧，以便在识别出动作的特定部分之后识别先前姿态运动。

当接收到切换指令时，流程可以进行404以判断姿态命令操作者是否为驾驶者，并且如果为驾驶者，则流程可以继续406以将姿态命令操作者切换为乘客。否则，姿态命令操作者为乘客，并且流程可以进行405以将姿态命令操作者切换为驾驶者。在一些实例中，在每次车辆启动时，处理装置202可以默认选择驾驶者作为姿态命令操作者，并且在首次切换期间，处理装置202可以将姿态命令操作者从驾驶者切换为乘客，并且在二次切换期间，处理装置202可以将姿态命令操作者从乘客切换为驾驶者。

如果在403中未接收到切换指令，或者在切换操作405/406完成之后，则流程可以继续407至409，其中由摄像装置101拍摄的姿态(诸如手部动作)例如通过处理装置202转换为对应的操作信号。

在一些实例中，为了防止姿态命令操作者以外的人或是其他因素对操作的干扰，可以采用诸如407和408中所示的核对功能。在此状况下，可以核对所捕捉的手部动作，以确定该手部动作是否来自姿态命令操作者，从而排除来自姿态命令操作者以外的人或其他因素的干扰。当然，也可以使用类似的技术来核对其他姿态。

如407中所示，摄像装置101不仅仅拍摄相关的手部动作，而且拍摄从姿态命令操作者的身体部位点至其手部的图像。如本文所论述的身体部位点可以是例如头部或胸部，例如，可以完整地捕捉从姿态命令操作者的头部或胸部至其手部的身体部分的图像。接着，在408中，处理装置202判断在所拍摄的图像中，手部图像与身体部位点图像是否是图像连续的，即图像中的手部是否连续地延伸至身体部位点以形成操作者的身体部分。如果连续，则表明所拍摄的手部图像是来自姿态命令操作者，否则表明所拍摄的手部图像可能是来自姿态命令操作者以外的人或是其他因素的干扰，并随后再次执行步骤407以重新捕捉图像。为了提高判断的准确性，身体部位点可以至少在做出动作的手部的上臂的上方。

在核对手部动作(或其他姿态)之后，流程可以继续409，其中可以将手部动作转换为对应的操作信号。由于在401中已经将对应于各种姿态的操作信 号存储在存储装置203中，所以处理装置202可以例如基于与所存储的操作信号相关的姿态图像信息和所捕捉的姿态动作图像之间的比较，将姿态动作图像转换为对应的操作信号。这可包括各种类型的模式、解剖结构和/或运动识别技术。

在示例性实施例中，每个操作信号可以对应于两步式手部动作，手部动作的第一步是选择执行装置，而手部动作的第二步是指示所选的执行装置进行具体操作。用于选择执行装置的手部动作的第一步可以为通过姿态表示的阿拉伯数字，例如通过姿态表示的阿拉伯数字1表示选择中央控制台205，通过姿态表示的阿拉伯数字2表示选择空调系统206，等等。用于指示所选的执行装置进行具体操作的手部动作的第二步可以包括用于指示执行装置开启或关闭的动作(例如，食指与拇指呈圈状相碰触并且另外三指竖起表示开启)、用于指示执行装置的参数(温度、音量等)调高或调低的动作(例如，食指顺时针或逆时针转动)、用于指示在执行装置的各选项之间切换的动作(例如，五指向上并上移代表移至上一选项，五指向下并下移代表移至下一选项)，等等。以将空调温度调高的操作为例，对应于操作信号的手部动作可以包括：通过由姿态表示的阿拉伯数字2选择空调系统206，并且随后通过表示调高温度的姿态来调高温度。任何数量的其他姿态和姿态组合可能用于识别执行装置和功能或者其他命令技术，诸如导致多个装置执行的功能驱动的命令。

在一些实例中，系统可以在不同的模式之间过渡，其中类似姿态可以与不同的执行命令相关。例如，第一模式可以是音频控制模式，其中向上和向下手部姿态与音量控制相关，而第二模式可以是环境控制模式，其中相同的向上和向下手部姿态与温度控制相关。与当前姿态命令模式相关的不同模式指示可以显示在中央控制台等上以通知用户当前姿态命令模式，或者可以投影在挡风玻璃或其他透明表面上，并且/或者可以提供通知用户当前模式的声音提示，而无需它们集中于显示器上。

在手部动作被转换为对应的操作信号之后，流程可以进行410，其中处理装置(例如，202)可以确定对应于操作信号的执行装置，并将操作信号发送 给对应的执行装置。这可以各种方式来进行，包括通过车辆中的线路来将命令发送给与之集成的装置、将无线命令发送给蓝牙或其他外围装置等。在一些实例中，命令也可以被发送给车辆外的执行装置，诸如自动车库门、家门锁、家用灯等。

流程可以进行411，其中对应的执行装置接收操作信号，并根据操作信号执行对应的操作。如以上所提及的，执行装置包括以下装置中的至少一个：中央控制台205、多媒体系统207、车门开关210、加油口开关208、蓝牙设备209、内灯开关211、空调系统206以及被配置成与控制系统通信的任何其他车载、外围或远程装置。

以用于移动中央控制台205中的触屏操作界面502的动作为例，以下描述将手部姿态动作转换为对应的操作信号、将操作信号发送给执行装置并由执行装置执行对应的操作的过程。

如图1、图5A以及图5B中所示，中央控制台205布置在客舱前部，并且配备触摸屏501。在此实例中，触摸屏501沿中央控制台205至少部分地在驾驶座椅102与前排乘客座椅103之间延伸。此实施例中采用完整的触摸屏501，而在其他实施例中也可以使用多个触摸屏。触摸屏501被通电以显示触屏操作界面502，并且在触屏操作界面502上提供有多个触控按钮。车辆部件可以常规地通过触摸触屏操作界面502上的触控按钮来控制，或者根据本实用新型的一些方面通过姿态命令操作者的姿态来控制。

此实施例中的中央控制台205的触屏操作界面502可以在触摸屏501上移动，并且触摸屏501至少从驾驶座椅102与前排乘客座椅103之间的前方延伸至前排乘客座椅103前方，因此当驾驶者需要使用中央控制台205时，如图5A中所示，触屏操作界面502可以移动至触摸屏501更靠近驾驶者的部分；并且当前排乘客座椅103的乘客需要使用中央控制台205时(例如，乘客是姿态命令操作者)，如图5B中所示，触屏操作界面502可以移动至触摸屏501更靠近前排乘客座椅103的乘客的部分。

在一些实例中，触屏操作界面502在触摸屏501上的移动可以基于姿态命令操作者的姿态动作(如本文所描述)，和/或可以基于切换姿态命令操作者来自动地发起。

在一个实例中，姿态命令操作者做出通过姿态表示的阿拉伯数字1，并且随后做出五指伸展且手掌向右滑动的动作，处理装置202将该姿态和动作转换为操作信号，并且对应于该操作信号的操作为中央控制台205上的触屏操作界面502在触摸屏501上向右移动。处理装置202将操作信号发送给中央控制台205，并且最后中央控制台205接收操作信号，并使得触屏操作界面502能够在触摸屏501上向右移动。

在一些实例中，诸如本文所描述的车辆命令系统也可以被配置成允许在车辆的操作期间通常被禁用的某些操作信号，如果这些操作信号通过姿态命令发起。例如，当车辆在运动中时，某些蓝牙电话命令可能被禁用，但是可以允许姿态命令发起该命令，由此允许驾驶者或乘客以比常规方法较少分心的方式来使用该功能。同样，当驾驶者是姿态命令操作者时某些功能可以被禁用，并且在乘客是姿态命令操作者时某些功能可以被启用(或反之亦然)。这种情况的一个实例是，当驾驶者是姿态命令操作者时允许驾驶者使用姿态命令容易地调整车辆的驾驶者侧的气候控制温度，并且在乘客是姿态命令操作者时重新配置命令系统以允许乘客使用姿态命令控制车辆的乘客侧的气候控制温度。应进一步了解，在一些情况下，多个摄像机或者具有宽视角的摄像机可以允许多个用户同时充当姿态命令操作者。例如，在不矛盾的命令的情况下(诸如，不同的气候控制区域)，不同的摄像机可以被配置成同时从驾驶者和乘客接收命令，并且命令系统可以实施两组命令。在矛盾的命令的情况下，系统也可以被配置成分配等级，例如由此驾驶者的姿态命令可以被给予优先考虑。

本实用新型进一步提供一种使用如本文描述的车辆操作系统的车辆(诸如电动汽车)，其中车辆的其他部分使用现有车辆的构架。车辆操作系统可以与如本文描述的大致相同，且因此不再赘述。

尽管已参考附图中示出的具体实施例对本实用新型进行描述，但是应当理解，在不背离本实用新型的精神、范围和背景的情况下，本实用新型提供的轻量级紧固方法可以具有多种变化。以上提供的描述仅是说明性的，而并不意味着是本实用新型的所有可能实施例、应用或修改的详尽列表。本领域普通技术人员还应意识到可以用不同的方式来改变本实用新型所公开的实施例中的参数，并且这些改变均落入本实用新型和权利要求的精神和范围内。因此，在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，本实用新型的所描述的方法和系统的各种修改和变化对本领域技术人员将是显而易见的。