本發(fā)明涉及汽車技術領域，特別涉及一種車載激光投影按鍵系統(tǒng)及車輛。

背景技術：

目前，汽車方面的創(chuàng)新有相當一部分來自電子領域。一些新穎且實用的電子技術，在汽車應用背景下加以整合和改進，創(chuàng)造出新的系統(tǒng)，如車載激光投影按鍵系統(tǒng)，從而為汽車行業(yè)服務。車載投影系統(tǒng)一般有由攝像頭、投影模塊、平行光部分組成，投射的位置均為平面。通過投影模塊投射出預設的圖形；當手指接觸按鍵平面時，手指由于擋住平行光而變色；攝像頭識別出這一變化而識別出按鍵位置，從而觸發(fā)相應行為。該技術的關鍵在于平行光部分，且受投射面限制。

現(xiàn)有技術采用平行光裝置，投影面必須為平面；受制于平行光部分，調(diào)制比較困難；不能用于車內(nèi)部；無法進行車內(nèi)娛樂系統(tǒng)和車身的控制。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種車載激光投影按鍵系統(tǒng)，該系統(tǒng)不使用平行光發(fā)射裝置，僅僅通過圖像采集模塊、投影模塊和處理器，結合車型數(shù)模即可實現(xiàn)車內(nèi)的激光投影按鍵系統(tǒng)的功能。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

一種車載激光投影按鍵系統(tǒng)，包括：激光投影模塊，用于根據(jù)投影區(qū)域的數(shù)模信息向?qū)耐队皡^(qū)域投影鍵盤圖像；圖像采集模塊，用于采集所述鍵盤圖像；處理器，所述處理器預存有所述投影區(qū)域的數(shù)模信息，所述處理器用于根據(jù)所述投影區(qū)域的數(shù)模信息和所述圖像采集模塊采集到的多個鍵盤圖像判斷用戶在所述鍵盤圖像上觸發(fā)的按鍵，并生成所述按鍵對應的動作指令。

進一步的，所述投影區(qū)域的數(shù)模信息包括所述投影區(qū)域與所述圖像采集模塊之間的角度和距離。

進一步的，所述處理器還用于：根據(jù)所述投影區(qū)域的數(shù)模信息判斷投影區(qū)域的位置和距 離；根據(jù)所述投影區(qū)域的位置和距離控制所述激光投影模塊進行投影。

進一步的，所述處理器用于：對所述多個鍵盤圖像進行比對，以識別出可能進行按鍵操作的手指；對所述鍵盤圖像與所述投影區(qū)域的數(shù)模信息進行比對，以確定所述可能進行按鍵操作的手指距離所述鍵盤圖像的距離，并根據(jù)所述距離判斷所述手指是否觸發(fā)所述鍵盤圖像上的按鍵；當判定所述手指觸發(fā)所述鍵盤圖像上的按鍵時，根據(jù)所述手指的位置確定觸發(fā)的按鍵，并生成所述按鍵對應的動作指令。

進一步的，所述激光投影模塊和所述圖像采集模塊具有預設的布置角度和位置。

進一步的，所述處理器對所述多個鍵盤圖像進行比對，以識別出可能進行按鍵操作的手指，具體包括：從所述多個鍵盤圖像上提取特征信息，其中，所述特征信息包括手指類別、手指與投影區(qū)域的距離信息以及手指進入所述投影區(qū)域的動作趨勢；根據(jù)所述特征信息識別出可能進行按鍵操作的手指。

進一步的，所述圖像采集模塊為攝像頭。

進一步的，所述攝像頭為一個或者多個。

相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明所述的車載激光投影按鍵系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

本發(fā)明所述的車載激光投影按鍵系統(tǒng)，不使用平行光發(fā)射裝置，僅僅通過圖像采集模塊、投影模塊和處理器，結合車型數(shù)模即可實現(xiàn)車內(nèi)的激光投影按鍵系統(tǒng)的功能。該系統(tǒng)通過對投影模塊和圖像采集模塊的位置角度加以量化，并結合車型數(shù)模，可以對手指操作進行準確判斷，具有如下優(yōu)點：

(1)不依賴于平行光，減少平行光模塊成本；

(2)投影面不僅僅局限于平面，即可以投影在曲面上；

(3)根據(jù)客戶需求，投影位置可以定制化；

(4)在車內(nèi)應用的推廣，可以增強信息娛樂甚至車身方面的控制，進一步增強了整車的科技感和時尚的需求。

本發(fā)明的另一個目的在于提出一種車輛，該車輛不使用平行光發(fā)射裝置，僅僅通過圖像采集模塊、投影模塊和處理器，結合車型數(shù)模即可實現(xiàn)車內(nèi)的激光投影按鍵系統(tǒng)的功能。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

一種車輛，設置有如上述實施例所述的車載激光投影按鍵系統(tǒng)，該車輛不使用平行光發(fā)射裝置，僅僅通過圖像采集模塊、投影模塊和處理器，結合車型數(shù)模即可實現(xiàn)車內(nèi)的激光投影按鍵系統(tǒng)的功能。

所述的車輛與上述的車載激光投影按鍵系統(tǒng)相對于現(xiàn)有技術所具有的優(yōu)勢相同，在此不再贅述。

附圖說明

構成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例所述的車載激光投影按鍵系統(tǒng)的結構框圖；

圖2為本發(fā)明實施例所述的車載激光投影按鍵系統(tǒng)的激光投影及識別原理示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例所述的車載激光投影按鍵系統(tǒng)的激光投影過程示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例所述的車載激光投影按鍵系統(tǒng)的按鍵圖像識別過程示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例所述的車載激光投影按鍵系統(tǒng)的核心控制算法示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例所述的車載激光投影按鍵系統(tǒng)的激光投影裝置Y(縱向)方向視圖；

圖7為本發(fā)明實施例所述的車載激光投影按鍵系統(tǒng)的激光投影裝置X(橫向)方向視圖；

圖8為本發(fā)明實施例所述的車載激光投影按鍵系統(tǒng)的單或雙攝像頭Y(縱向)方向視圖；

圖9為本發(fā)明實施例所述的車載激光投影按鍵系統(tǒng)的單攝像頭X(橫向)方向視圖；

圖10為本發(fā)明實施例所述的車載激光投影按鍵系統(tǒng)的雙攝像頭X(橫向)方向視圖；以及

圖11為本發(fā)明實施例所述的車載激光投影按鍵系統(tǒng)的圖像還原原理示意圖。

附圖標記說明：

100-車載激光投影按鍵系統(tǒng)、110-激光投影模塊、120-圖像采集模塊和130-處理器。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的車載激光投影按鍵系統(tǒng)的結構框圖。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明一個實施例的車載激光投影按鍵系統(tǒng)100，包括：激光投影模塊110、圖像采集模塊120和處理器130。

其中，激光投影模塊110用于根據(jù)投影區(qū)域的數(shù)模信息向?qū)耐队皡^(qū)域投影鍵盤圖像。其中，投影區(qū)域的數(shù)模信息包括但不限于投影區(qū)域與圖像采集模塊之間的角度和距離。

圖像采集模塊120用于采集鍵盤圖像。圖像采集模塊例如為攝像頭。攝像頭的數(shù)量可以為一個，也可以為多個。

處理器130預存有投影區(qū)域的數(shù)模信息，處理器130用于根據(jù)投影區(qū)域的數(shù)模信息和圖像采集模塊120采集到的多個鍵盤圖像判斷用戶在鍵盤圖像上觸發(fā)的按鍵，并生成按鍵對應 的動作指令。

在本發(fā)明的一個實施例中，處理器130還用于：根據(jù)投影區(qū)域的數(shù)模信息判斷投影區(qū)域的位置和距離；根據(jù)投影區(qū)域的位置和距離控制激光投影模塊110進行投影。

在本發(fā)明的一個實施例中，處理器130用于根據(jù)投影區(qū)域的數(shù)模信息和圖像采集模塊120采集到的多個鍵盤圖像判斷用戶在鍵盤圖像上觸發(fā)的按鍵，并生成按鍵對應的動作指令，具體來說，處理器130對多個鍵盤圖像進行比對，以識別出可能進行按鍵操作的手指，進一步地，處理器130對鍵盤圖像與投影區(qū)域的數(shù)模信息進行比對，以確定可能進行按鍵操作的手指距離鍵盤圖像的距離，并根據(jù)距離判斷手指是否觸發(fā)鍵盤圖像上的按鍵，當判定手指觸發(fā)鍵盤圖像上的按鍵時，根據(jù)手指的位置確定觸發(fā)的按鍵，并生成按鍵對應的動作指令。

進一步地，處理器130對多個鍵盤圖像進行比對，以識別出可能進行按鍵操作的手指，具體包括：從多個鍵盤圖像上提取特征信息，其中，特征信息包括手指類別、手指與投影區(qū)域的距離信息以及手指進入投影區(qū)域的動作趨勢；根據(jù)特征信息識別出可能進行按鍵操作的手指。

在本發(fā)明的一個實施例中，激光投影模塊110和圖像采集模塊120具有預設的布置角度和位置。對激光投影模塊110和圖像采集模塊120進行位置和角度的限定，可以有效避免被遮擋。

以下結合附圖2-11對本發(fā)明實施例的車載激光投影按鍵系統(tǒng)的工作原理進行更加詳細的說明。

如圖2所示，車載激光投影按鍵系統(tǒng)可以理解為由投影裝置和投影區(qū)域構成。其中，投影裝置用激光技術投射出特定形狀的虛擬按鍵(即鍵盤圖像)，并對按鍵進行圖像自動識別。投影區(qū)域為按鍵的承載體，該區(qū)域可以是儀表板、前擋風玻璃、車窗玻璃和座椅背等固定位置；人通過手指按投影區(qū)域的虛擬按鍵。

車載激光投影按鍵的原理如圖2所示，其中，投影裝置分為激光投影、圖像識別和核心算法三部分組成。投影區(qū)域能承載各種虛擬按鍵，可為平面區(qū)域，也可以為非平面區(qū)域。這些投影的按鍵樣式一般由整車廠設定，用戶從中選擇；也可以由用戶定制。其中，圖中的黑色正方形表示系統(tǒng)識別的按鍵。

該車載激光投影按鍵如何工作，主要依靠：系統(tǒng)控制策略，核心控制算法和圖像識別原理。具體來說：

系統(tǒng)控制策略：

激光投影過程圖3所示：

1)激光投影按鍵裝置接在整車的IGN電，在IGN OFF期間處于斷電狀態(tài)；

2)當IGN電接通時(即：KL15)，該裝置處理等待狀態(tài)，包括投影部分和圖像識別部分；

3)當有投影要求時，一般通過中控屏或其它按鍵觸發(fā)，即進行投影準備；

4)投影開始前，根據(jù)采集到的圖像先進行位置判定；

5)確定好位置后，再根據(jù)光線等信息，投射出合適光強的虛擬按鍵；

6)如果判斷過程中出現(xiàn)超時，自動跳到等待采集部分，并作相應提示。

然后，用戶就可以根據(jù)通過虛擬按鍵進行相應的操作了。

按鍵圖像識別過程如圖4所示，具體按鍵圖像識別過程如下：

1)前兩步如激光投影過程中的第1)步和第2)步；

2)當有投影需求時，即同時進行按鍵圖像采集過程；

3)當有投影要求時，一般通過中控屏或其它按鍵觸發(fā)，即進行投影準備；

4)根據(jù)投影位置和核心算法識別按鍵的有效性和按鍵的位置；

5)根據(jù)識別的按鍵所表示的意義發(fā)送相應的信號到ECU，隨后ECU響應動作；

6)如果判斷過程中出現(xiàn)超時，自動跳到等待采集部分，并作相應提示。

以上兩個過程的實現(xiàn)的關鍵在于核心控制算法的實現(xiàn)，即根據(jù)數(shù)據(jù)分析、對比的結果實施控制策略。

核心控制算法：

核心控制算法如圖5所示，實施流程如下：

1)當需要通過激光投影按鍵進行操作時，按鍵圖像采集先采集投影區(qū)域圖像；

2)采集到的圖像傳到圖像數(shù)據(jù)分析中心，等待與位置等信息比對；

3)車型中的數(shù)模信息轉換成特定的數(shù)據(jù)格式，存放在數(shù)據(jù)庫中；

4)對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行提取，找出角度、距離等有用信息，并放在特定的區(qū)域等待調(diào)用；

5)圖像分析中心提取到數(shù)據(jù)后，判定出投影的位置和距離等，

6)將該信息發(fā)給投影部分；

7)激光投影部分根據(jù)圖像分析中心的指令，進行相應的投影；

接著進行步驟1)和步驟2)；

8)按鍵圖像解析到按鍵的動作，將指令發(fā)給相關的電子控制模塊；

9)電子控制模塊執(zhí)行相應的動作，如打開收音機，打開天窗等。

如果需要導入新的數(shù)模信息，步驟3)和4)需要重新進行；如果不需要，則步驟3)和4)執(zhí)行一次即可。

核心控制算法實施前，需要將車型數(shù)模的特征數(shù)據(jù)導入到ECU中，便于投影距離和位置等的判斷。

圖像識別原理：

該系統(tǒng)的實現(xiàn)最核心的部分就是對人的手指就行圖像識別，這也是與其它投影系統(tǒng)的主要區(qū)別，而圖像識別原理的實現(xiàn)依賴于三個因素：攝像頭和投影模塊的角度布置、圖像還原原理以及數(shù)據(jù)的對比。

第一因素：布置角度

位置布置中，圖6和圖7表示激光投影模塊的布置角度，圖8～圖10表示攝像頭布置角度。其中，X方向表示從使用者的正面觀察，Y方向表示從使用者的側面觀察，a和b表示投影界面的邊界點，c表示投影的中心位置，θ、σ、α和β表示角度。

圖6中，θ≤45°，具體角度根據(jù)實際車型標定值確定；圖7中，σ＝90°。

圖8中，α≤45°，攝像頭可能為一個，也可能為兩個的重疊；圖9中，β＝90°；圖10中，β1和β2均<90°，具體角度根據(jù)實際車型標定值確定。

激光投影模塊和攝像頭在Y方向的不超過45°角的要求，是為了滿足手指在進行按鍵操作時，盡可能少的擋住透射光；攝像頭在X和Y方向的傾斜角度是也是為了在手指擋住某些按鍵時，能從多角度識別按鍵。

除了以上位置的設定，還有一個前提必須滿足，任何時刻只能有一個手指觸摸激光投影按鍵。

使用單個攝像頭還是兩個攝像頭，應根據(jù)具體的車型和具體的位置而定。一般情況下，單攝像頭足以滿足使用要求，但一些特殊位置，如儀表板等，需要雙攝像頭的支持。

第二因素：圖像還原原理

當采集到按鍵圖像時，需要把圖像還原，還原過程如圖11所示，是將攝像頭采集到的圖像還原的過程。

圖11中的X和Y僅僅表示方向，含義與前面部分同，圖11中沒有畫出圖像還原前的失真形狀。首先將圖像進行魚眼等處理還原成一定角度的圖像，再將采集到的圖像進行X方向的角度還原處理，然后進行Y方向的角度還原處理，即可得到原圖像。

第三因素：數(shù)據(jù)對比

數(shù)據(jù)的對比，是指經(jīng)過還原的圖像與車型數(shù)模之間的對比，以及還原圖像之間的縱向?qū)? 比，進行數(shù)據(jù)特征的提取，從而識別手指按鍵的動作。

提取的數(shù)據(jù)特征有判斷手指類別、識別到的手指與操作面的距離對比、手指進入投影區(qū)域的動作趨勢分析。

判斷過程及相關依據(jù)：

1)根據(jù)圖像之間的對比，提取手指動作趨勢和動作幅度等特征數(shù)據(jù)，識別出可能的要進行按鍵操作的手指；

2)根據(jù)圖像與車型數(shù)模的對比，識別出可能的手指的距離，距離近的即為要按鍵操作的手指；

3)重復以上兩個過程，對結果進行N次的以上的確認。如果結果相同，手指識別完畢；

4)如果不相同，重復1)和2)，并對結果重復2N次，有N+1次表現(xiàn)為同一可能，即可結束操作，并進入下一步；如果仍不能識別，提示重新操作。

5)手指位置確定，根據(jù)位置數(shù)據(jù)即可識別按鍵。

步驟4)中的不能識別而進行的操作是為了保證軟件控制流程的合理性，同其他的按鍵系統(tǒng)一樣，出現(xiàn)這種情況的幾率極低。

根據(jù)本發(fā)明實施例的車載激光投影按鍵系統(tǒng)，不使用平行光發(fā)射裝置，僅僅通過圖像采集模塊、投影模塊和處理器，結合車型數(shù)模即可實現(xiàn)車內(nèi)的激光投影按鍵系統(tǒng)的功能。該系統(tǒng)通過對投影模塊和圖像采集模塊的位置角度加以量化，并結合車型數(shù)模，可以對手指操作進行準確判斷，具有如下優(yōu)點：

(1)不依賴于平行光，減少平行光模塊成本；

(2)投影面不僅僅局限于平面，即可以投影在曲面上；

(3)根據(jù)客戶需求，投影位置可以定制化；

(4)在車內(nèi)應用的推廣，可以增強信息娛樂甚至車身方面的控制，進一步增強了整車的科技感和時尚的需求。

進一步地，本發(fā)明的實施例公開了一種車輛，該車輛設置有上述實施例所述的車載激光投影按鍵系統(tǒng)。該車輛不使用平行光發(fā)射裝置，僅僅通過圖像采集模塊、投影模塊和處理器，結合車型數(shù)模即可實現(xiàn)車內(nèi)的激光投影按鍵系統(tǒng)的功能。該系統(tǒng)通過對投影模塊和圖像采集模塊的位置角度加以量化，并結合車型數(shù)模，可以對手指操作進行準確判斷。

另外，根據(jù)本發(fā)明實施例的車輛的其它構成以及作用對于本領域的普通技術人員而言都是已知的，為了減少冗余，不做贅述。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。