專利名稱：汽車正視顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車附件，即綜合運(yùn)用鍍膜、光電顯示、信息采集和模式 識(shí)別等技術(shù)，提供一種駕駛信息的正視顯示裝置。一種可以通過(guò)識(shí)別駕駛員臉部信息，在駕駛員需要的情況下提供顯示所需信息，其中需求信息集成了 GPS導(dǎo)航、汽車后視鏡盲區(qū)監(jiān)測(cè)等，并提供了進(jìn)一 步開(kāi)發(fā)接口的汽車正^L顯示系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
汽車正視顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念源于航空領(lǐng)域戰(zhàn)斗機(jī)的平視顯示系統(tǒng)，主要 解決用戶交替觀察車內(nèi)儀表和前方目標(biāo)所引起視疲勞問(wèn)題。1988年通用汽車公 司第一次將這項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用在奧士莫比和旁蒂克系列汽車上車型中。該技術(shù)把重 要的汽車信息(如車速)投射到駕駛員面前約7到8英尺的地方，從而使駕駛員 可以在讀表的同時(shí)把眼睛繼續(xù)盯在路面上。汽車正視顯示系統(tǒng)能提高汽車駕駛的安全性。在沒(méi)有裝備正視顯示系統(tǒng)的 汽車上，駕駛時(shí)只能通過(guò)儀表等傳統(tǒng)的顯示設(shè)備獲得信息，駕駛員的視線轉(zhuǎn)移、 明暗適應(yīng)都需要花費(fèi)時(shí)間。因此，交替觀察儀表和路面，會(huì)有短時(shí)間的視覺(jué)中 斷，不能對(duì)路面連續(xù)觀察。這個(gè)中斷時(shí)間也許很短，但在高速駕駛時(shí)十分危險(xiǎn)。 而裝備了正視顯示系統(tǒng)的汽車上，駕駛員可以通過(guò)觀察前擋風(fēng)的平視顯示器獲 取車速、油量和導(dǎo)^^等信息。這樣，眼睛移動(dòng)焦點(diǎn)大幅減小，查看儀表的時(shí)間 也會(huì)同時(shí)減少，保證了汽車安全駕駛。相對(duì)于傳統(tǒng)的汽車顯示設(shè)備，汽車正視 顯示系統(tǒng)節(jié)省了查看的時(shí)間。但是，在不需要關(guān)注儀表、導(dǎo)航等信息時(shí)如果仍 然提供，駕駛員的注意力則更容易受到千擾。因此，有必要設(shè)計(jì)一種只在得到 關(guān)注時(shí)才提供信息的汽車正視顯示系統(tǒng)。汽車儀表國(guó)內(nèi)目前主要廣泛是機(jī)械電 子類型的產(chǎn)品。隨著汽車上電子設(shè)備的增加，傳統(tǒng)的機(jī)械電子儀表已經(jīng)不能有 效顯示這些信息，只是一再地加高顯示表盤的顯示位置和擴(kuò)大表盤的數(shù)量不僅 會(huì)妨礙汽車駕駛員的使用，同時(shí)也會(huì)增加汽車駕駛的不安全的因素。所以汽車 正視顯示系統(tǒng)推廣使用勢(shì)在必行。國(guó)內(nèi)當(dāng)前對(duì)汽車正視儀表的研究主要集中在 模仿國(guó)外全息成像技術(shù)上。國(guó)家863課題"大口徑衍射元件的研制"(400mm): 主要研制200mm以上的高衍射效率(〉90%, 1.053um)的衍射元件。通過(guò)該 元件可實(shí)現(xiàn)汽車全息平視顯示技術(shù)。該研究顯示效果突出，可以顯示各種顏色 的圖像。關(guān)于汽車正視儀表的研制，國(guó)外不僅在理論上卓有成效，而且，在通用汽車公司、西門子公司和寶馬汽車公司的相關(guān)車型上該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)得以運(yùn)用。1988 年，通用汽車公司推出它的第一款帶有HUD技術(shù)的車型。2004年，寶馬推出 的五款新車型上都裝備了彩色高亮度LED背光的HUD。但國(guó)外的汽車顯示技 術(shù)由于其設(shè)計(jì)技術(shù)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)難度大而價(jià)格昂貴，且因其通用性差使得難于推 廣應(yīng)用。而且通過(guò)調(diào)查表明，投射在風(fēng)擋玻璃上的彩色信息由于其經(jīng)常變化， 將對(duì)駕駛員的注意力有很大程度的干擾，雖然通過(guò)平視顯示技術(shù)使駕駛員不用 再低頭看儀表信息，但在正前方長(zhǎng)時(shí)間的變動(dòng)信息顯示將仍對(duì)駕駛安全有一定 影響。 發(fā)明內(nèi)容為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種可以通過(guò)識(shí)別駕駛員臉 部信息，僅在駕駛員需要的情況下才提供顯示所需求信息，其中需求信息集成 了GPS導(dǎo)航、汽車后視鏡盲區(qū)監(jiān)測(cè)等，并提供了進(jìn)一步開(kāi)發(fā)接口的汽車正視顯 示系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是由下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)主要由信息采集模塊、信息處理 模塊信息顯示模塊三部分組成的汽車正視顯示裝置，信息采集模塊收集到的數(shù) 據(jù)通過(guò)處理器運(yùn)算并轉(zhuǎn)換為圖像信息；信息處理模塊主要依靠基于DSP (數(shù)字 信號(hào)處理器)的實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)和若干個(gè)微控制處理器，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù) 收集轉(zhuǎn)換、用戶交互響應(yīng)以及最終光柵控制等工作；信息顯示模塊用來(lái)實(shí)現(xiàn)系 統(tǒng)的正視顯示功能，主要包括光柵器件、高強(qiáng)度背光源和貼在汽車前風(fēng)擋玻 璃上的半透射半反射膜。通過(guò)一種半透射半反射式的可貼薄膜使駕駛員既可清 晰的看到反射的所需信息又不影響看車外景物，所述的裝置包括用薄膜技術(shù) 按所需要求鍍制的透射率和反射率之比為7: 3的軟性薄膜。本發(fā)明的目的是，提供一種基于人臉檢測(cè)識(shí)別的控制系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括臉部識(shí)別攝像機(jī)，用于捕捉人臉位置圖像，對(duì)駕駛員是否觀測(cè)信息顯示部分進(jìn)行判斷識(shí)別；所述的系統(tǒng)還包括信息采集、信息處理和信息顯示三個(gè)模塊組成?；贒SP的嵌入式處理器在人臉識(shí)別算法的控制下，根據(jù)車載傳感器采集到的汽車行駛信息，通過(guò)光柵器件調(diào)制高強(qiáng)度光源，在貼有半透射半反射薄膜的汽車前風(fēng)擋玻璃上顯示了時(shí)速、油量、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、GPS導(dǎo)航和后視鏡盲區(qū)攝像等信息。有益效果通過(guò)本發(fā)明可以無(wú)觸地實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車正視顯示內(nèi)容的切換和控制。由于汽車
正視顯示裝置提供了 一種駕駛信息的正視顯示方式， 一方面縮短了查看儀表的 時(shí)間，另一方面，通過(guò)識(shí)別駕駛員臉部信息，僅在駕駛員需要的情況下才提供 信息，更加符合駕駛的實(shí)際需要，從而提高了汽車駕駛的安全性。此外，本發(fā)明還集成了GPS導(dǎo)航、汽車后視鏡盲區(qū)監(jiān)測(cè)，并提供了進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的接口，有 較高的使用價(jià)值。


圖l是本發(fā)明汽車正視顯示裝置的原理框圖；圖2是本發(fā)明汽車正視顯示裝置處理模塊功能原理示意圖；圖3是本發(fā)明汽車正視顯示裝置原理示意圖；圖4是本發(fā)明汽車正視顯示裝置的人臉識(shí)別注意力檢測(cè)控制的程序流程圖； 圖5是本發(fā)明汽車正視顯示裝置的DSP圖像采集處理裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖中l(wèi)為汽車正視顯示裝置，2為半透射半反射薄膜；3為駕駛員眼睛；具體實(shí)施方式
以下參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，汽車正視顯示裝置1 由三部分組成信息采集模塊、信息處理模塊、信息顯示模塊。信息采集模塊 收集到的數(shù)據(jù)通過(guò)處理器運(yùn)算并轉(zhuǎn)換為圖像信息，顯示在貼有半透射半反射薄 膜2的汽車前風(fēng)擋玻璃上，即駕駛員正視前方。信息采集模塊主要實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)采集任務(wù)。其中，汽車車速傳感器檢測(cè)得 到汽車行駛時(shí)速后，通過(guò)特定的微控制器進(jìn)行包括整形、計(jì)數(shù)、存儲(chǔ)等處理后 得到速度信息。來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火線圈的脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)整形電^各處理輸入到微處 理器，微處理器檢測(cè)觸發(fā)脈沖的上升沿(脈沖信號(hào)的頻率正比于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)，獲 得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。油箱液位通過(guò)燃油輸送計(jì)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器輸入到微處理器，通過(guò) 必要處理后，得到汽車剩余燃油信息。根據(jù)地磁傳感器和輪速傳感器獲得汽車
絕對(duì)方向、相對(duì)方向和距離，以此進(jìn)行航跡推算。地圖管理ECU將道路數(shù)據(jù)傳出用于地圖匹配，結(jié)合GPS衛(wèi)星信息，確定車輛的位置。所述用戶交互部分中，通過(guò)汽車后視鏡監(jiān)控模塊提供的數(shù)據(jù),可以得到駕駛 員后視鏡視野盲區(qū)死角的實(shí)時(shí)信息。臉部識(shí)別攝像、按鍵響應(yīng)信息采集任務(wù)主 要是采集人臉圖像和按鍵信息，使得系統(tǒng)能夠判斷駕駛員是否關(guān)注系統(tǒng)提供的 信息以及關(guān)注哪種信息。如圖2所示，信息采集模塊的各個(gè)傳感器采集得到信息最終匯集到信息處 理模塊中。信息處理模塊主要依靠基于DSP (數(shù)字信號(hào)處理器)的實(shí)時(shí)處理系 統(tǒng)和若干個(gè)微控制處理器，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集轉(zhuǎn)換、用戶交互響應(yīng)以 及最終光柵控制等工作。信息處理模塊根據(jù)用戶按4定響應(yīng)和人臉攝像信息，判 斷是否提供信息顯示以及提供哪種信息顯示，以此控制最終正視顯示的內(nèi)容。所述信息顯示模塊用來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正視顯示功能，主要包括光柵器件、 高強(qiáng)度背光源和貼在汽車前風(fēng)擋玻璃上的半透射半反射膜2,半透射半反射膜對(duì) 可見(jiàn)光光波波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光譜反射率為70%,透射率為30°/。的Ti02。高強(qiáng)度背 光通過(guò)光柵器件的調(diào)制，根據(jù)光學(xué)反射原理，成像顯示在貼有半透射半反射薄 膜的汽車前風(fēng)擋玻璃上。如圖3所示，汽車前風(fēng)擋玻璃外的光可以部分地透射， 和通過(guò)汽車正視顯示裝置調(diào)制的背光一起進(jìn)入人眼，最終使得汽車行駛信息的 圖像疊加在外界路況景物中。本發(fā)明中設(shè)計(jì)了注意力檢測(cè)方法。注意力檢測(cè)通 過(guò)對(duì)駕駛員的臉部識(shí)別實(shí)現(xiàn)。在沒(méi)有得到關(guān)注情況下，汽車正視顯示裝置沒(méi)有 顯示，和普通的汽車前風(fēng)擋玻璃沒(méi)有區(qū)別。得到關(guān)注情況下，汽車正視顯示裝 置開(kāi)始響應(yīng)，顯示出相應(yīng)的信息。由于基于偽二維隱馬爾可夫模型的人臉識(shí)別 算法能夠高效提取面部輪廓，較好地檢測(cè)出正面人臉，本發(fā)明采用該算法實(shí)現(xiàn) 注意力檢測(cè)控制。如圖4所示，針對(duì)人臉訓(xùn)練的級(jí)聯(lián)分類器在圖像中找到包含目標(biāo)物體的矩 形區(qū)域，并且將這些區(qū)域作為一序列的矩形框返回。以不同比例大小的掃描窗 口對(duì)圖像進(jìn)行幾次搜索，以免圖像中人臉的尺寸與分類器訓(xùn)練時(shí)所用尺寸不符。 每次都要對(duì)圖像中的這些重疊區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)。利用裁減的方法，在處理和收集
到候選的方框(全部通過(guò)級(jí)聯(lián)分類器各層的區(qū)域)之后，接著對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行 組合并且返回一系列各個(gè)足夠大的組合中的平均矩形。當(dāng)整幅圖像識(shí)別完畢后， 將人臉位置的坐標(biāo)返回給上層程序。之后采集并分^f下一時(shí)刻的圖像，程序如 此循環(huán)，直至人為選擇跳出。如圖5所示，本發(fā)明設(shè)計(jì)了圖像實(shí)時(shí)處理電路，為人臉識(shí)別注意力檢測(cè)算法的實(shí)現(xiàn)提供硬件基礎(chǔ)。該圖像實(shí)時(shí)處理電路由DSP和CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器)及相關(guān)的外圍電 路構(gòu)成。工作時(shí)，本發(fā)明首先通過(guò)圖像采集卡，將攝像頭所攝車內(nèi)圖像信息， 送至DSP。根據(jù)人臉識(shí)別算法，DSP確定是否有人關(guān)注系統(tǒng)所顯示的信息。將 判斷結(jié)果通過(guò)USB通信輸出給信息顯示模塊。信息顯示模塊在接收到DSP給出 的指令后，結(jié)合用戶按鍵選擇，決定是否顯示信息、顯示什么信息。并將采集 下一幀圖像的指令，繼續(xù)發(fā)送給數(shù)字信號(hào)處理器。本發(fā)明通過(guò)提供一種基于人臉識(shí)別注意力檢測(cè)控制的汽車正視顯示裝置， 通過(guò)本發(fā)明可以無(wú)觸地實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車正視顯示內(nèi)容的切換和控制。由于汽車正視 顯示裝置提供了一種駕駛信息的正視顯示方式， 一方面縮短了查看儀表的時(shí)間， 另一方面，通過(guò)識(shí)別駕駛員臉部信息，僅在駕駛員需要的情況下才提供信息， 更加符合駕駛的實(shí)際需要，從而提高了汽車駕駛的安全性。此外，本發(fā)明還集 成了GPS導(dǎo)航、汽車后視鏡盲區(qū)監(jiān)測(cè)，并提供了進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的接口，有較高的 使用價(jià)值。以上具體實(shí)施方式
僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而非用于限定本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種汽車正視顯示裝置，主要由信息采集模塊、信息處理模塊、信息顯示模塊三部分組成，其特征在于信息采集模塊收集到的數(shù)據(jù)通過(guò)處理器運(yùn)算并轉(zhuǎn)換為圖像信息；信息處理模塊主要依靠基于DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)的實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)和若干個(gè)微控制處理器，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集轉(zhuǎn)換、用戶交互響應(yīng)以及最終光柵控制等工作；信息顯示模塊用來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正視顯示功能，主要包括光柵器件、高強(qiáng)度背光源和貼在汽車前風(fēng)擋玻璃上的半透射半反射膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車正視顯示裝置，其特征在于在汽車前擋風(fēng)玻 璃上裝有鍍有半透射半反射材料的薄膜，對(duì)所迷裝置利用高強(qiáng)度背光源的液晶 顯示設(shè)備，將汽車行駛信息反射到鍍有半透射半反射材料的薄膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車正視顯示裝置，其特征在于鍍有半透射半反 射材料的薄膜，對(duì)可見(jiàn)光光波波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光譜反射率為70%,透射率為30% 的Ti02。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車正視顯示裝置，其特征在于信息采集模塊裝 有人臉識(shí)別注意力檢測(cè)裝置，用于根據(jù)人臉檢測(cè)情況控制切換汽車正視顯示內(nèi) 容，該裝置包括攝像裝置、圖像采集處理裝置和控制裝置，所述的攝像裝置通 過(guò)圖像采集處理裝置與控制裝置相連接，其中所述的圖像采集處理裝置，用于 對(duì)所述攝像裝置攝取的圖像進(jìn)行釆集處理，所述的控制裝置，用于控制圖像采 集處理裝置采集并處理的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車正視顯示裝置，其特征在于所述的攝像裝置 由CCD、 CMOS等攝像裝置構(gòu)成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車正視顯示裝置，其特征在于所述的圖像采集 處理裝置為實(shí)現(xiàn)人臉檢測(cè)算法的DSP處理模塊?；蛘呤腔谌四槞z測(cè)注意力識(shí) 別算法的便攜微型處理器模塊、FPGA模塊。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車正視顯示裝置，其特征在于基于人臉檢測(cè)控 制方法包括以下步驟在汽車駕駛員前方位置裝備汽車正視顯示裝置； 人臉識(shí)別檢測(cè)系統(tǒng)攝像裝置對(duì)駕駛員進(jìn)行攝像； 對(duì)攝取的圖像進(jìn)行采集處理；根據(jù)采集并處理的圖像數(shù)據(jù)判斷駕駛員是否關(guān)注顯示信息。 8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的汽車正視顯示裝置，其特征在于所述的攝像裝置 采集得到的信息，通過(guò)基于偽二維隱馬爾可夫模型的人臉識(shí)別算法，計(jì)算判斷
全文摘要
本發(fā)明為一種汽車正視顯示裝置，主要由信息采集模塊、信息處理模塊、信息顯示模塊三部分組成，信息采集模塊收集到的數(shù)據(jù)通過(guò)處理器運(yùn)算并轉(zhuǎn)換為圖像信息；信息處理模塊主要依靠基于DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)的實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)和若干個(gè)微控制處理器，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集轉(zhuǎn)換、用戶交互響應(yīng)以及最終光柵控制等工作；信息顯示模塊用來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正視顯示功能。采用本發(fā)明可以無(wú)觸地實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車正視顯示內(nèi)容的切換和控制。通過(guò)識(shí)別駕駛員臉部信息，更加符合駕駛的實(shí)際需要，從而提高了汽車駕駛的安全性。本發(fā)明還集成了GPS導(dǎo)航、汽車后視鏡盲區(qū)監(jiān)測(cè)，并提供了進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的接口，有較高的使用價(jià)值。
文檔編號(hào)B60K35/00GK101164805SQ20071010022
公開(kāi)日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2007年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月6日
發(fā)明者李一飛, 健 林, 翁冬冬, 帥 鄭, 郭倩蕊, 錢天翼 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)