CN112406730B - 自适应式避免反光炫目的汽车中控屏调节装置和调节方法 - Google Patents

自适应式避免反光炫目的汽车中控屏调节装置和调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及自适应式避免反光炫目的汽车中控屏调节装置和调节方法，调节装置包括中控屏、光线传感器、摄像头、旋转机构、驱动电机和行车电脑，光线传感器设置于中控屏的边框上沿，摄像头对准驾驶员的眼部，驱动电机通过旋转机构与中控屏连接，光线传感器和摄像头的信号输出端分别与行车电脑的信号输入端连接，行车电脑的信号输出端与驱动电机的控制信号输入端连接，行车电脑与云平台通讯。调节方法包括：建立典型天气工况下入射光亮度与中控屏亮度的数据矩阵；建立眼点与中控屏最优布置角度的矩阵数据；调节屏幕亮度；调整最优中控屏的布置角度；驾驶员个性化调节屏幕亮度和中控屏角度。本发明灵活性强、适用面宽。

Description

自适应式避免反光炫目的汽车中控屏调节装置和调节方法
技术领域
本发明涉及汽车安全驾驶，具体而言是自适应式避免反光炫目的汽车中控屏调节装置和调节方法。
背景技术
中控大屏已越来越广泛地应用于汽车开发中，然而，与大屏并存的风险也越来越突出，由于屏幕对外界阳光形成高亮反光，一方面影响信息的读取，另一方面则直接影响驾驶员的行车安全。
屏幕的反光炫目主要取决于三个方面：第一，屏幕的亮度上限是否足以抵抗外界强光的干扰；第二，是否采用了AR/AG膜来减弱外界光的反光炫目；第三，调整屏幕布置角度来改善反光炫目，但同时必须考虑屏幕同时满足可视角的要求。
CN104494529A公开了一种基于TOLED屏幕的车载抬头显示器及安装应用方法，TOLED屏幕根据光敏传感器的数据信息自动调整屏幕亮，汽车启动时，控制器驱动电机使TOLED 屏幕翻转至可视范围。该方案无法根据用户特点实现个性化调节，特别是当光线很强时，仅仅依靠调节屏幕亮度往往无法解决反光炫目的问题，而且，当屏幕被调得过亮时，既影响屏幕中所显示内容的观感，又容易使驾驶员疲劳。
CN110406458A公开了一种汽车安全智能辅助***及其工作方法，通过具有红外功能的视觉传感器、测距传感器和智能辅助控制器的汽车智能安全辅助***，对交通事故及时自动干预或警示，减轻驾驶员的劳动强度，改善安全。该方案局限于后车远光灯的强度以及与本车的距离。
针对现有技术的上述不足，本发明提出了灵活性强、适用面宽的自适应式避免反光炫目的汽车中控屏调节装置和调节方法。
发明内容
本发明的目的是提供灵活性强、适用面宽的自适应式避免反光炫目的汽车中控屏调节装置和调节方法。
为实现上述目的，本发明提出了一种自适应式避免反光炫目的汽车中控屏调节装置，包括中控屏、光线传感器、摄像头、旋转机构、驱动电机和行车电脑，其特征是光线传感器设置于中控屏的边框上沿，摄像头对准驾驶员的眼部，驱动电机通过旋转机构与中控屏连接，光线传感器和摄像头的信号输出端分别与行车电脑的信号输入端连接，行车电脑的信号输出端与驱动电机的控制信号输入端连接，行车电脑与云平台通讯。
进一步地，所述旋转机构为空心柱，空心柱与中控屏硬连接，驱动电机的旋转轴与空心柱通过花键同轴连接。
进一步地，所述摄像头为两个并且分别布置在左A柱和右A柱上。
本发明还提出了用上述装置之一进行汽车中控屏自适应式避免反光炫目调节的方法，其特征是驾驶员入座车辆后，感知装置感知驾驶员的眼点位置信息和入射光的亮度信息后，自适应调节中控屏或手动调节中控屏。
进一步地，所述自适应调节方法包括：基于入射光的亮度数据与设定的屏幕亮度的数据比对，调节屏幕亮度的数据或调节屏幕布置角度。
进一步地，所述基于入射光的亮度数据与设定的屏幕亮度的数据比对，调节屏幕亮度的数据的方法包括：当入射光亮度数据小于第一设定Ya亮度数据时，屏幕亮度调节为第一屏幕亮度值Xa；当入射光亮度介于第一设定Ya和第二设定Yb之间时，屏幕亮度调节为第二屏幕亮度值Xb；当入射光亮度介于第二设定Yb和第三设定Yc之间并且第三屏幕亮度值Xc小于屏幕亮度设定极值时，屏幕亮度调节为Xc。
进一步地，所述的汽车中控屏自适应式避免反光炫目调节方法，其特征是当入射光亮度介于第二设定Yb和第三设定Yc之间并且第三屏幕亮度值Xc大于或等于屏幕亮度设定极值时，调整屏幕布置角度。
进一步地，所述调整屏幕布置角度的方法包括感知装置实时获取的驾驶员眼点位置信息，确定与驾驶员眼点位置信息一致的矩阵数据库中对应的屏幕布置角度数据，转动调整屏幕角度，使屏幕角度与矩阵数据库中对应的屏幕布置角度一致。
进一步地，所述的汽车中控屏自适应式避免反光炫目调节方法，其特征是它还包括矩阵数据库的建立；所述矩阵数据库的建立方法包括：
S1.建立典型天气工况下入射光亮度与屏幕亮度的数据矩阵；
S1.1.阴天工况下，通过光线传感器获取入射光亮度并记为Ya；
S1.2.将中控屏亮度由暗调亮，直至中控屏亮度能满足所有评测人员的可视性要求，将此时的屏幕亮度记为Xa；
S1.3. 按照步骤S1.1- S1.2的方法，得到阳光不直射况下光线传感器的入射光亮度Yb和能满足所有评测人员可视性要求的屏幕亮度Xb；
S1.4. 按照步骤S1.1- S1.2的方法，得到阳光直射况下光线传感器的入射光亮度Yc和能满足所有评测人员可视性要求的屏幕亮度Xc；
S1.5.将Ya、Yb、Yc、Xa、Xb和Xc存入行车电脑；
S2.建立眼点+中控屏最优布置角度的矩阵数据；
S2.1.在测试者的眼椭圆中，确定n个等分眼点；
S2.2.确定第1个眼点的最优屏幕布置角度；
S2.2.1.将第1个眼点与中控屏的中心点相连，将该连线与中控屏的夹角记为α1，利用平面镜成像原理，依次求出α1分别为80°、81°、...、99°和100°时所对应的屏幕反光区域以及该反光区域的屏幕占比大小；
S2.2.2. 逐一比较步骤S2.2.1的结果，从中筛选出屏幕反光比例最小所对应的布置角度，并记为β1；
S2.3. 确定第2至第n个眼点的最优屏幕布置角度；
按照步骤S2.2.的方法，分别确定第2至第n个眼点的最优屏幕布置角度，并分别记为β2、β3、...、βn；
S2.4.将β1、β2、...、βn存入行车电脑；
进一步地，所述的汽车中控屏自适应式避免反光炫目调节的方法，其特征是所述方法还包括在建立完成典型天气工况下入射光亮度与屏幕亮度的数据矩阵、眼点与中控屏最优布置角度的矩阵数据后，建立神经网络作为迭代数据，迭代数据包括训练集和验证集，训练集的构建方法包括：将前述样本数据输入神经网络中，通过卷积层对其编码，再经过池化层和全连接层后，返回一系列连接权值；根据连接权值计算出不同光亮度照射场景下应调节的屏幕亮度及屏幕角度，即得到不同场景下的通用中控屏幕调整方案；验证集的构建方法包括：用户进行手动调节，云平台基于所述手动调整信息，对所述通用中控屏幕调整方案进行验证，获取损失值最小时的神经网络的超参数，该最小损失值为中控屏调节屏幕亮度的差值、以及屏幕布置角度的差值，并以此为基础进行通用中控屏幕调整方案的优化，得到优化中控屏幕调整方案；同时，对超出通用中控屏调节方案和优化中控屏幕调整方案而进行个性化调节的用户设置进行记录。
采用本发明，行车电脑根据光线传感器的信号和预存的入射光亮度与屏幕亮度的数据矩阵，实时自动调节中控屏的屏幕亮度，当入射光亮度介于Yb和Yc之间并且Xc等于或大于1000cd/cm2时，则进而调整最优屏幕布置角度。另外，辅以驾驶员手动调节，可满足绝大部分用户避免反光炫目的需求。
本发明通过收集的驾驶员的调节数据等信息对神经网络进行训练，后续可得到与各个场景适配的中控屏调节方案，相对于直接根据驾驶员个人相关数据进行训练，整体上较大地节省了训练时间。
本发明灵活性强、适用面宽。
附图说明
图1是本发明的调节装置结构示意图；
图2是本发明的调节方法流程示意图；
图3是对贴和不贴AR\AG膜前提下调整屏幕亮度进行多轮组合方案评价的数据矩阵图；
图4是中控屏基于某一眼点的反光炫目区域示意图；
图5是中控屏基于某一眼点的屏幕可视角及调节示意图；
图6是对调整屏幕角度以减小反光区域并同时保证屏幕可视角进行多轮组合方案计算的数据矩阵图。
图中：1-中控屏； 2-光线传感器；3-摄像头；4-旋转机构；5-驱动电机；6-行车电脑；7-99%眼椭圆；8-第一个眼点；9-第一个眼点的虚像；10-右车窗虚像；11-屏幕反光区域；12-右车窗边界；13-屏幕可视角；14-眼点矩阵。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明，但该实施例不应理解为对本发明的限制，实施例中的屏幕亮度设定极值为1000cd/cm2，实施例中的“一致”所指为“相同”或“靠近”。
如图所示的一种自适应式避免反光炫目的汽车中控屏调节装置，包括中控屏1、光线传感器2、摄像头3、旋转机构4、驱动电机5和行车电脑6，光线传感器2设置于中控屏1的边框上沿，摄像头3对准驾驶员的眼部，驱动电机5通过旋转机构4与中控屏1连接，光线传感器2和摄像头3的信号输出端分别与行车电脑6的信号输入端连接，行车电脑6的信号输出端与驱动电机5的控制信号输入端连接，行车电脑6与云平台通讯。
优选的实施例是：在上述方案中，所述旋转机构4为空心柱，空心柱与中控屏1硬连接，驱动电机5的旋转轴与空心柱通过花键同轴连接。
优选的实施例是：在上述方案中，所述摄像头3为两个并且分别布置在左A柱和右A柱上。
一种汽车中控屏自适应式避免反光炫目调节的方法：驾驶员入座车辆后，感知装置感知驾驶员的眼点位置信息和入射光的亮度信息后，自适应调节中控屏1或手动调节中控屏1。
优选的实施例是：在上述方案中，所述自适应调节方法包括：基于入射光的亮度数据与设定的屏幕亮度的数据比对，调节屏幕亮度的数据或调节屏幕布置角度。
优选的实施例是：在上述方案中，基于入射光的亮度数据与设定的屏幕亮度的数据比对，调节屏幕亮度的数据的方法包括：当入射光亮度数据小于第一设定Ya亮度数据时，屏幕亮度调节为第一屏幕亮度值Xa；当入射光亮度介于第一设定Ya和第二设定Yb之间时，屏幕亮度调节为第二屏幕亮度值Xb；当入射光亮度介于第二设定Yb和第三设定Yc之间并且第三屏幕亮度值Xc小于屏幕亮度设定极值1000cd/cm2时，屏幕亮度调节为Xc。
优选的实施例是：在上述方案中，当入射光亮度介于第二设定Yb和第三设定Yc之间并且第三屏幕亮度值Xc大于或等于屏幕亮度设定极值1000cd/cm2时，调整屏幕布置角度。
优选的实施例是：在上述方案中，所述调整屏幕布置角度的方法包括感知装置实时获取的驾驶员眼点位置信息，确定与驾驶员眼点位置信息一致的矩阵数据库中对应的屏幕布置角度数据，转动调整屏幕角度，使屏幕角度与矩阵数据库中对应的屏幕布置角度一致。
优选的实施例是：在上述方案中，所述的汽车中控屏自适应式避免反光炫目调节方法还包括矩阵数据库的建立；所述矩阵数据库的建立方法包括：
S1.建立典型天气工况下入射光亮度与屏幕亮度的数据矩阵，该矩阵数据对应中控屏1的屏幕贴膜或不贴膜两种状态，分别定义为第一要素和第二要素方案；
S1.1.阴天工况下，通过光线传感器2获取入射光亮度并记为Ya；
S1.2.将中控屏亮度由暗调亮，直至中控屏亮度能满足所有评测人员的可视性要求，将此时的屏幕亮度记为Xa；
S1.3. 按照步骤S1.1- S1.2的方法，得到阳光不直射况下光线传感器2的入射光亮度Yb和能满足所有评测人员可视性要求的屏幕亮度Xb；
S1.4. 按照步骤S1.1- S1.2的方法，得到阳光直射况下光线传感器2的入射光亮度Yc和能满足所有评测人员可视性要求的屏幕亮度Xc；
S1.5.将Ya、Yb、Yc、Xa、Xb和Xc存入行车电脑6；
S2.建立眼点与中控屏最优布置角度的矩阵数据，该矩阵数据定义为第三要素方案；
S2.1.在测试者的眼椭圆7中，确定n个等分眼点；
S2.2.确定第1个眼点8的最优屏幕布置角度；
S2.2.1.将第1个眼点8与中控屏1的中心点相连，该连线与中控屏1的夹角即为屏幕可视角13，记为α1，其推荐范围为80°-100°，利用平面镜成像原理，依次求出α1分别为80°、81°、...、99°和100°时所对应的屏幕反光区域以及该反光区域的屏幕占比大小；
S2.2.2. 逐一比较步骤S2.2.1的结果，从中筛选出屏幕反光比例最小所对应的布置角度，即最优的屏幕布置角度，记为β1；
S2.3. 确定第2至第n个眼点的最优屏幕布置角度；
按照步骤S2.2.的方法，分别确定第2至第n个眼点的最优屏幕布置角度，并分别记为β2、β3、...、βn；
S2.4.将β1、β2、...、βn存入行车电脑6。
需要说明的是:上述步骤“ S1”、“S2”仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示执行顺序。
优选的实施例是：在上述方案中，所述的汽车中控屏自适应式避免反光炫目调节的方法还包括在建立完成典型天气工况下入射光亮度与屏幕亮度的数据矩阵、眼点与中控屏最优布置角度的矩阵数据后，建立神经网络作为迭代数据，迭代数据包括训练集和验证集，训练集的构建方法包括：将前述样本数据输入神经网络中，通过卷积层对其编码，再经过池化层和全连接层后，返回一系列连接权值；根据连接权值计算出不同光亮度照射场景下应调节的屏幕亮度及屏幕角度，即得到不同场景下的通用中控屏幕调整方案；验证集的构建方法包括：用户进行手动调节，云平台基于所述手动调整信息，对所述通用中控屏幕调整方案进行验证，获取损失值最小时的神经网络的超参数，该最小损失值为中控屏调节屏幕亮度的差值、以及屏幕布置角度的差值，并以此为基础进行通用中控屏幕调整方案的优化，得到优化中控屏幕调整方案；同时，对超出通用中控屏调节方案和优化中控屏幕调整方案而进行个性化调节的用户设置进行记录。
本说明书中未作详细描述的内容，属于本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种自适应式避免反光炫目的汽车中控屏调节装置，包括中控屏（1）、光线传感器（2）、摄像头（3）、旋转机构（4）、驱动电机（5）和行车电脑（6），其特征在于：所述中控屏（1）上贴有或者不贴AR/AC膜；所述行车电脑（6）中建立有矩阵数据库；所述矩阵数据库包括典型天气工况下入射光亮度与屏幕亮度的数据矩阵和眼点与中控屏最优布置角度的矩阵数据；所述典型天气工况下入射光亮度与屏幕亮度的数据矩阵包括阳光不直射况下光线传感器（2）的入射光亮度Yb和能满足所有评测人员可视性要求的屏幕亮度Xb，还包括阳光直射况下光线传感器（2）的入射光亮度Yc和能满足所有评测人员可视性要求的屏幕亮度Xc；所述矩阵数据库还包括贴AR/AC膜时调整屏幕亮度的数据矩阵和不贴AR/AC膜时调整屏幕亮度的数据矩阵；光线传感器（2）设置于中控屏（1）的边框上沿，摄像头（3）对准驾驶员的眼部，驱动电机（5）通过旋转机构（4）与中控屏（1）连接，光线传感器（2）和摄像头（3）的信号输出端分别与行车电脑（6）的信号输入端连接，行车电脑（6）的信号输出端与驱动电机（5）的控制信号输入端连接，行车电脑（6）与云平台通讯；所述旋转机构（4）为空心柱，空心柱与中控屏（1）硬连接，驱动电机（5）的旋转轴与空心柱通过花键同轴连接；所述摄像头（3）为两个并且分别布置在左A柱和右A柱上。
2.一种汽车中控屏自适应式避免反光炫目调节的方法，其特征在于：驾驶员入座车辆后，感知装置感知驾驶员的眼点位置信息和入射光的亮度信息后，自适应调节中控屏（1）；所述自适应调节方法包括：基于入射光的亮度数据与设定的屏幕亮度的数据比对，调节屏幕亮度的数据或调节屏幕布置角度；它还包括通过收集的驾驶员的调节数据等信息对神经网络进行训练，得到与各个场景适配的中控屏调节方案数据库；它还包括矩阵数据库的建立；所述矩阵数据库还包括贴AR/AC膜时调整屏幕亮度的数据矩阵和不贴AR/AC膜时调整屏幕亮度的数据矩阵；所述矩阵数据库的建立方法包括：
S1.建立典型天气工况下入射光亮度与屏幕亮度的数据矩阵；
S1.1.阴天工况下，通过光线传感器（2）获取入射光亮度并记为Ya；
S1.2.将中控屏亮度由暗调亮，直至中控屏亮度能满足所有评测人员的可视性要求，将此时的屏幕亮度记为Xa；
S1.3. 按照步骤S1.1- S1.2的方法，得到阳光不直射况下光线传感器（2）的入射光亮度Yb和能满足所有评测人员可视性要求的屏幕亮度Xb；
S1.4. 按照步骤S1.1- S1.2的方法，得到阳光直射况下光线传感器（2）的入射光亮度Yc和能满足所有评测人员可视性要求的屏幕亮度Xc；
S1.5.将Ya、Yb、Yc、Xa、Xb和Xc存入行车电脑（6）；
S2.建立眼点与中控屏最优布置角度的矩阵数据；
S2.1.在测试者的眼椭圆中，确定n个等分眼点；
S2.2.确定第1个眼点的最优屏幕布置角度；
S2.2.1.将第1个眼点与中控屏（1）的中心点相连，将连线与中控屏的夹角记为α1，利用平面镜成像原理，依次求出α1分别为80°、81°、...、99°和100°时所对应的屏幕反光区域以及该反光区域的屏幕占比大小；
S2.2.2. 逐一比较步骤S2.2.1的结果，从中筛选出屏幕反光比例最小所对应的布置角度，并记为β1；
S2.3. 确定第2至第n个眼点的最优屏幕布置角度；
按照步骤S2.2.的方法，分别确定第2至第n个眼点的最优屏幕布置角度，并分别记为β2、β3、...、βn；
S2.4.将β1、β2、...、βn存入行车电脑（6）。
3.如权利要求2所述的汽车中控屏自适应式避免反光炫目调节的方法，其特征在于：基于入射光的亮度数据与设定的屏幕亮度的数据比对，调节屏幕亮度的数据的方法包括：当入射光亮度数据小于第一设定Ya亮度数据时，屏幕亮度调节为第一屏幕亮度值Xa；当入射光亮度介于第一设定Ya和第二设定Yb之间时，屏幕亮度调节为第二屏幕亮度值Xb；当入射光亮度介于第二设定Yb和第三设定Yc之间并且第三屏幕亮度值Xc小于屏幕亮度设定极值时，屏幕亮度调节为Xc。
4.如权利要求2所述的汽车中控屏自适应式避免反光炫目调节的方法，其特征在于：当入射光亮度介于第二设定Yb和第三设定Yc之间并且第三屏幕亮度值Xc大于或等于屏幕亮度设定极值时，调节屏幕布置角度。
5.如权利要求2或4所述的汽车中控屏自适应式避免反光炫目调节的方法，其特征在于：所述调节屏幕布置角度的方法包括感知装置实时获取的驾驶员眼点位置信息，确定与驾驶员眼点位置信息一致的矩阵数据库中对应的屏幕布置角度数据，转动调节屏幕角度，使屏幕角度与矩阵数据库中对应的屏幕布置角度一致。
6.如权利要求2所述的汽车中控屏自适应式避免反光炫目调节的方法，其特征在于：所述方法还包括在建立完成典型天气工况下入射光亮度与屏幕亮度的数据矩阵、眼点与中控屏最优布置角度的矩阵数据后，建立神经网络作为迭代数据，迭代数据包括训练集和验证集，训练集的构建方法包括：将样本数据输入神经网络中，通过卷积层对其编码，再经过池化层和全连接层后，返回一系列连接权值；根据连接权值计算出不同光亮度照射场景下应调节的屏幕亮度及屏幕角度，即得到不同场景下的通用中控屏幕调整方案；验证集的构建方法包括：用户进行手动调节，云平台基于所述手动调节信息，对所述通用中控屏幕调整方案进行验证，获取最小损失值时的神经网络的超参数，该最小损失值为中控屏调节屏幕亮度的差值、以及屏幕布置角度的差值，并以此为基础进行通用中控屏幕调节方案的优化，得到优化中控屏幕调节方案；同时，对超出通用中控屏调节方案和优化中控屏幕调节方案而进行个性化调节的用户设置进行记录。
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