CN208149176U - 基于眼球定位的后视镜调节*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及汽车技术领域，具体涉及一种基于眼球定位的后视镜调节***，所述***包括：核心运算模块以及分别与所述核心运算模块连接的图像采集装置、后视镜驱动装置，所述后视镜驱动装置与车辆后视镜连接，所述核心运算模块获取所述图像采集装置的信息，根据所述图像采集装置的信息通过人眼定位算法对驾驶员进行人眼定位得到驾驶员空间坐标，根据所述空间坐标使所述后视镜驱动装置调节所述车辆后视镜转动。通过本实用新型，可以快速、准确地找到人眼观察后视镜的最佳视域。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车技术领域，具体涉及一种基于眼球定位的后视镜调节***。
背景技术
随着时代的发展，越来越多的家庭开始拥有自己的汽车，汽车的普及给人们出行带来极大的方便，与此同时也带来了不可避免的交通事故的发生，且在逐年增长。汽车在行驶或者泊车的过程中，由于驾驶员没有及时了解汽车周围的环境时常会造成交通事故，后视镜作为辅助驾驶员观察后方及两侧情况的工具，它是安全行车和泊车时必不可少的。
目前大部分汽车上普遍安装的是电动后视镜，它有着便捷的优势，但依然有不足之处，如当更换不同身材的驾驶员时，驾驶员需要在车内通过按钮多次进行调节以获得认为合适的后方视域，如果在驾驶过程中进行调节将分散驾驶员的注意力，存在很大的危险性，另外，有些驾驶员特别是新驾驶员，在调节后视镜时并不掌握最佳后视镜视野的调节原理，可能导致后视镜视野范围不合理，从而埋下行车的安全隐患。
实用新型内容
针对上述缺点与不足，本实用新型提供了一种基于眼球定位的后视镜调节***，以快速、准确地找到人眼观察后视镜的最佳视域。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
一种基于眼球定位的后视镜调节***，所述***包括：核心运算模块以及分别与所述核心运算模块连接的图像采集装置、后视镜驱动装置，所述后视镜驱动装置与车辆后视镜连接，所述核心运算模块获取所述图像采集装置的信息，根据所述图像采集装置的信息通过人眼定位算法对驾驶员进行人眼定位得到驾驶员空间坐标，根据所述空间坐标使所述后视镜驱动装置调节所述车辆后视镜转动。
优选地，所述核心运算模块包括：
核心处理器以及分别与所述核心处理器电连接的电源转换电路、数据存储器；
所述电源转换电路与汽车蓄电池电连接；
所述核心处理器还分别与所述图像采集装置、后视镜驱动装置连接。
优选地，所述***还包括：
与所述核心处理器电连接的开关；所述核心处理器接收到开关信号后，控制所述图像采集装置工作，并通过所述数据存储器存储所述图像采集装置的信息。
优选地，所述图像采集装置的型号为：OV9655。
优选地，所述后视镜驱动装置包括：
电机驱动器以及与所述电机驱动器电连接的后视镜电机；所述电机驱动器与所述核心处理器电连接，所述后视镜电机与所述车辆后视镜机械连接。
优选地，所述车辆后视镜包括：左后视镜与右后视镜；
所述电机驱动器有四个，包括：第一左驱动器、第二左驱动器、第一右驱动器、第二右驱动器；
所述后视镜电机有四个，包括：第一左后视镜电机、第二左后视镜电机、第一右后视镜电机、第二右后视镜电机。
优选地，所述电机驱动器的型号为：UIM240。
优选地，所述核心处理器的型号为：S3C2440。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型提供的基于眼球定位的后视镜调节***，核心运算模块获取图像采集装置的信息，根据所述图像采集装置的信息通过人眼定位算法对驾驶员进行人眼定位，得到驾驶员空间坐标；所述核心运算模块根据所述空间坐标使所述后视镜驱动装置调节车辆后视镜转动。通过本实用新型，可以快速、准确地找到人眼观察后视镜的最佳视域。
附图说明
图1是本实用新型实施例基于眼球定位的后视镜调节***的第一种结构示意图。
图2是本实用新型实施例基于眼球定位的后视镜调节***的第二种结构示意图。
图3是本实用新型实施例基于眼球定位的后视镜调节***的第三种结构示意图。
图4是左后视镜内外移动范围示意图。
图5是左后视镜上下移动范围示意图。
图6是本实用新型实施例中UIM240与电机连接示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，下面结合附图和实施方式对本实用新型实施例作详细说明。
如图1所示是本实用新型实施例基于眼球定位的后视镜调节***的第一种结构示意图，所述***包括：核心运算模块以及分别与所述核心运算模块连接的图像采集装置、后视镜驱动装置，所述后视镜驱动装置与车辆后视镜连接，所述核心运算模块获取所述图像采集装置的信息，根据所述图像采集装置的信息通过人眼定位算法对驾驶员进行人眼定位得到驾驶员空间坐标，根据所述空间坐标使所述后视镜驱动装置调节所述车辆后视镜转动。
需要说明的是，本实施例中，人眼定位算法是常规的算法，具体地，图像采集装置(比如，红外摄像头)采集到驾驶员的人脸图像，核心运算模块可选用较为稳定的灰度投影的人眼定位算法实现人眼定位，并验证其效果，进一步，核心运算模块首先对驾驶员的人脸图像进行相似度计算，将驾驶员的人脸图像的像素点灰度值变得更加均匀，从而可以降低环境因素的影响提高检测的准确率。具体相似度计算公式为：
其中，式中f1(x,y)是原始图像中目标点的像素点对应的灰度值，f(x,y)为相似度计算后所得到的灰度值，a、b、c为根据环境需求调整的参数值。在得到相似度计算后的图像后，进行二值化处理，即把图像中所有的像素点均设置成白色或者黑色，其主要作用是将人脸图像和图像中的背景进行差异化处理，使人脸区域更加明显，提高识别率。二值化后需图像在垂直方向和水平方向分别进行灰度投影，其主要作用在于得到人脸的垂直方向和水平方向的区域，这样就可以粗略的确定一个矩形区域，该区域即为人脸区域。在得到人脸区域后，定位范围更加明确，这样使算法的准确率相对提高。因此在人脸区域的基础上，对该区域进行边缘检测，其主要功能是删除这片区域的无关信息，只保留脸部区域的重要特实现灰度投影的人眼定位算法。通过这些特征与人眼特征进行对比、遍历等操作找到明显的眼部特征点，那么该点即为人脸眼部位置，从而实现灰度投影的人眼定位算法。
具体地，如图2所示，所述核心运算模块包括：
核心处理器以及分别与所述核心处理器电连接的电源转换电路、数据存储器；所述电源转换电路与汽车蓄电池电连接；所述核心处理器还分别与所述图像采集装置、后视镜驱动装置连接。
所述电源转化电路，用于将所述汽车蓄电池的电压转化为所述核心处理器的需求电压。比如，核心处理器的需求电压为5V，汽车蓄电池为12V，则电源转化电路将12V转化为5V。
具体地，所述数据存储器可以包括SDRAM(Synchronous Dynamic Random AccessMemory，同步动态随机存储器)和NandFlash。
SDRAM是为Linux***程序及定位应用程序的运行提供临时数据存放空间，SDRAM是可以为***的应用程序提供运行场所和临时的数据处理空间，对于驾驶员的人脸图像处理等程序均在该同步动态存储器当中进行。因此它的主要负责的工作内容是运行人眼定位代码处理驾驶员图像。
NandFlash存储Linux***主程序及本发明所设计的应用程序和需要记录的调节数据。Nand-flash存储器是flash存储器的一种，其内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。Nand-flash存储器具有容量较大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储，因而在业界得到了越来越广泛的应用，如嵌入式产品中包括数码相机、MP3随身听记忆卡、体积小巧的U盘等。Nand Flash的容量足够大，并且读写速度快，其内部结构是用与非门组成存储单元，其具有很高的密度单元，有非易失性。本实用新型主要选用Nand Flash作为***的只读存储器，Nand Flash具体型号可以为K9F1208UOM。
具体地，本实用新型实施例中，所述核心处理器的型号可以为S3C2440。核心处理器可以完成图像采集、图像定位运算、控制指令的发送及驱动调节等功能。
进一步，如图2所示，所述***还包括：
与所述核心处理器电连接的开关；所述核心处理器接收到开关信号后，控制所述图像采集装置工作，并通过所述数据存储器存储所述图像采集装置的信息。
具体地，本实用新型实施例中，所述图像采集装置的型号可以为：OV9655。本实用新型实施例中，图像采集是将驾驶员模拟图像进行数字化后传送至核心处理器的一个过程，该过程作为***自动调节功能实现的第一步骤，具有重要的影响作用。图像采集设备要保证能够在供其嵌入式***驱动运行的前提下，能够实现实时地为驾驶员在行驶过程中高效的采集图像，并具备采集到的图像足够清晰满足定条件。为保证后视镜角度的准确性，必须以图像的采集质量为前提，做到以下几个方面：
1.考虑到汽车驾驶环境的多变性，内部的光照因素不能得到保证，那么在低光照和夜间的情况下，应采用清晰度更高的红外摄像头，对光线感知的动态范围范围比较宽，保证在光线不充足的情况下，成像足够清晰满足定位条件。
2.摄像头的镜头焦距分为固定焦距和可变焦距，镜头的焦距决定着拍摄成像的大小，可变焦距是一种连续可变换焦距的镜头，而本***是在正常的驾驶空间内进行拍摄，并且需要保证摄像头在固定的位置上，因此无需变焦提高分辨率来采集图像，选择固定的焦距镜头也要保证在拍照位置上采集到的图像能够呈现较为准确的人脸特征，保证驾驶员在图像中的成像范围，有利于人眼定位识别的可靠性与稳定性。综上所述，可采用型号为OV9655的数码摄像头。
具体地，本实用新型实施例中，所述后视镜驱动装置包括：
电机驱动器以及与所述电机驱动器电连接的后视镜电机；所述电机驱动器与所述核心处理器电连接，所述后视镜电机与所述车辆后视镜机械连接。需要说明的是，本实用新型实施例中，汽车蓄电池也可以为电机驱动器提供电源。具体地，电机驱动器接收到核心处理器所发送的驱动信号后对后视镜电机进行控制，后视镜电机运转带动后视镜的转动轴使后视镜调节到目标位置上。
本实用新型具体执行流程为：核心运算处理器随着汽车的启动而自动开启，随后***对各个硬件设备进行初始化，发送数据信息给硬件或是从硬件中得到信息，并根据编写的应用程序收发请求程序，检测设备是否存在异常情况或是错误信息。初始化完成后进入***等待阶段，对开关的开关信息进行识别，当收到开关发送过来的信号后，打开图像采集装置并读取图像采集装置的信息，确认得到驾驶员的图像后，开始驾驶员的位置识别，首先对图像进行人眼定位，得到位置坐标后对坐标进行矫正从而得到正确的驾驶员空间坐标，根据所述空间坐标与后视镜的转换关系分别计算左右后视镜的旋转角度，完成后把信息发送给电机驱动器，后视镜电机调整车辆后视镜到相应的位置上。
进一步，如图3所示，所述车辆后视镜包括：左后视镜与右后视镜；所述电机驱动器有四个，包括：第一左驱动器、第二左驱动器、第一右驱动器、第二右驱动器；所述后视镜电机有四个，包括：第一左后视镜电机、第二左后视镜电机、第一右后视镜电机、第二右后视镜电机。其中，所有电机驱动器与核心处理器电连接，第一左驱动器与第一左后视镜电机连接，第二左驱动器与第二左后视镜电机连接，第一左后视镜电机、第二左后视镜电机还分别与左后视镜电连接；第一右驱动器与第一右后视镜电机连接，第二右驱动器与第二右后视镜电机连接，第一右后视镜电机、第二右后视镜电机还分别与右后视镜连接。进一步，在图3中汽车蓄电池还可以分别为后视镜驱动装置中第一左驱动器、第二左驱动器、第一右驱动器、第二右驱动器供电。
具体地，空间坐标与后视镜的转换关系如下：
以左后视镜驾驶员能够观察到车外最佳视野为例，左后视镜内外移动范围如图4所示，当驾驶员的眼部位置沿着x轴向前(后)移动时，后视镜镜需要沿i轴的中心点运动，相对于后视镜的左边沿的U点向内(外)旋转。
左后视镜在最外的极限位置时设为0度角，左后视镜向内直至极限所转动的角度为αmax，此时，对应驾驶员眼部位置向前移动的距离则为xmax，可以看出驾驶员眼部位置移动的距离与左后视镜调节的角度成一定的比例关系。设：内外调节参数为d，可得到：αmax＝dxmax。
左后视镜上下移动范围如图5所示，当驾驶员的眼部位置沿着y轴向上(下)移动时，左后视镜需要沿j轴的中心点运动，即相对于后视镜上沿的V点向后(前)旋转。左后视镜在最上的极限位置时设为0度角，左后视镜向直至极限转动的角度为βmax，此时对应驾驶员眼部位置向上移动的距离则为ymax。
设：上下调节参数为e，可得到：βmax＝eymax。
如果驾驶员所在车内实际位置坐标(即空间坐标)为(x’y’)，则可以计算得到所需的左后视镜内外旋转角度△α、上下调节旋转角度△β分别是：
其中：βk-1、βk分别为后视镜所处角度和本次调节的角度，当△α或△β值为正时，控制步进电机正转，当△α或△β值为负时，控制步进电机反转。从而得到后视镜从原点起所需内外、上下分别调节旋转的角度(△α,△β)。
具体地，本实用新型实施例中，所述电机驱动器的型号可以为：UIM240。如图6所示，UIM240是一系列微型高性能的步进电机驱动器，其特点在于体积小，驱动能力强，其高速电流补偿功能，能补偿电机高速转动时反动势造成的影响，使用12V直流为电源端口(VCC、GND)供电，符合汽车电源电压。其中DIR端口为方向信号输入端。通过高、低电平控制转向，其悬空状态默认为高电平。STP端口为步进电机脉冲输入端。下降沿为一个有效脉冲。脉冲低电平的持续时间应大于8us。信号频率最高为50KHz。EN端口为脱机信号输入端，低电平时电流被切断，转子处于自由状态。高电平或悬空时，电机处于受控状态。有低电平切换高电平，应等待1ms后再发送步进脉冲。在非超载的情况下，步进电机转动的角度和电机收到的脉冲信号有关，即当步进电机驱动器每收到一个脉冲信号，它就会驱动步进电机在设定的方向转动一个固定的角度。因此本***可以通过控制脉冲个数来控制步进电机的旋转角度，从而达到后视镜自动调节***所需调节的角度。图6中，M指与电机驱动器连接的电机，其型号为28byj-48-12，它是五线四相型电机，具有A+、A-、B+、B-四个端口。
综上所述，本实用新型提供的***以嵌入式处理器为核心，使用单个摄像头采集驾驶员在车内的图像，通过人眼定位算法对驾驶员图像进行眼部定位，从而得到驾驶员眼部的空间位置及后视镜所需的调整角度，驱动后视镜电机定位调节得到正确位置，通过本实用新型，可以快速准确的找到人眼观察后视镜的最佳视域，既保持了电动后视镜电动调节的优点，又克服了需要多次调节后视镜而又不能保证获得最佳视野的缺点，应用前景广泛。
以上对本实用新型实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本实用新型进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本实用新型内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (8)
1.一种基于眼球定位的后视镜调节***，其特征在于，所述***包括：核心运算模块以及分别与所述核心运算模块连接的图像采集装置、后视镜驱动装置，所述后视镜驱动装置与车辆后视镜连接，所述核心运算模块获取所述图像采集装置的信息，根据所述图像采集装置的信息通过人眼定位算法对驾驶员进行人眼定位得到驾驶员空间坐标，根据所述空间坐标使所述后视镜驱动装置调节所述车辆后视镜转动。
2.根据权利要求1所述的基于眼球定位的后视镜调节***，其特征在于，所述核心运算模块包括：
核心处理器以及分别与所述核心处理器电连接的电源转换电路、数据存储器；
所述电源转换电路与汽车蓄电池电连接；
所述核心处理器还分别与所述图像采集装置、后视镜驱动装置连接。
3.根据权利要求2所述的基于眼球定位的后视镜调节***，其特征在于，所述***还包括：
与所述核心处理器电连接的开关；所述核心处理器接收到开关信号后，控制所述图像采集装置工作，并通过所述数据存储器存储所述图像采集装置的信息。
4.根据权利要求3所述的基于眼球定位的后视镜调节***，其特征在于，所述图像采集装置的型号为：OV9655。
5.根据权利要求4所述的基于眼球定位的后视镜调节***，其特征在于，所述后视镜驱动装置包括：
电机驱动器以及与所述电机驱动器电连接的后视镜电机；所述电机驱动器与所述核心处理器电连接，所述后视镜电机与所述车辆后视镜机械连接。
6.根据权利要求5所述的基于眼球定位的后视镜调节***，其特征在于，所述车辆后视镜包括：左后视镜与右后视镜；
所述电机驱动器有四个，包括：第一左驱动器、第二左驱动器、第一右驱动器、第二右驱动器；
所述后视镜电机有四个，包括：第一左后视镜电机、第二左后视镜电机、第一右后视镜电机、第二右后视镜电机。
7.根据权利要求6所述的基于眼球定位的后视镜调节***，其特征在于，所述电机驱动器的型号为：UIM240。
8.根据权利要求7所述的基于眼球定位的后视镜调节***，其特征在于，所述核心处理器的型号为：S3C2440。
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