本實(shí)用新型涉及汽車人機(jī)交互領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)車載人機(jī)交互方案的用戶體驗(yàn)不良。隨著汽車智能化和車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的發(fā)展，車內(nèi)的設(shè)備和信息都較以往大幅增加，車載系統(tǒng)越來越復(fù)雜化，同時(shí)人車交互的需求也隨之增加，因此駕駛員的認(rèn)知負(fù)荷較高，傳統(tǒng)的人機(jī)交互界面(實(shí)體按鍵、旋鈕、觸控屏)無法解決新形勢(shì)下的問題，導(dǎo)致車載人機(jī)交互用戶體驗(yàn)不良。

新興的車載人機(jī)交互方案存在不足：

“新興的車載人機(jī)交互方案”指與本發(fā)明相關(guān)的兩項(xiàng)技術(shù)：手勢(shì)交互和汽車平視現(xiàn)實(shí)(HUD)。

1、手勢(shì)交互：目前市場上有部分廠商(如寶馬7系)推出支持手勢(shì)交互的車載系統(tǒng)，但其方案有三方面的缺點(diǎn)：

(1)一種手勢(shì)只能支持單一的操作指令，為了不使交互方式過于復(fù)雜，手勢(shì)交互只能進(jìn)行非常有限的操作；

(2)現(xiàn)有手勢(shì)識(shí)別的技術(shù)采用了計(jì)算機(jī)視覺的方案，通過攝像頭捕捉手部動(dòng)作容易受到遮擋，因此對(duì)手勢(shì)發(fā)生的位置有較嚴(yán)格的要求(例如在中控面板正前方)，操作時(shí)手部不得不離開方向盤。這樣使的駕駛員的認(rèn)知負(fù)荷提升，造成駕駛分心；

(3)計(jì)算機(jī)視覺的識(shí)別方案可靠性較差，容易帶來誤操作、識(shí)別錯(cuò)誤、操作延遲等問題，而這些問題十分影響駕駛來安全。

2、汽車HUD：汽車HUD是一種將車載系統(tǒng)信息投影在擋風(fēng)玻璃上的裝置，傳統(tǒng)的HUD一般僅具有呈現(xiàn)速度等信息的很有限的功能，少數(shù)新出現(xiàn)的HUD產(chǎn)品具備手勢(shì)或語音操作的功能(如Navdy)，但沒有考慮HUD的應(yīng)用特點(diǎn)，依然沿用了屏幕顯示的交互邏輯，容易造成駕駛員的分心，導(dǎo)致交通事故。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型首次公開一種盒式結(jié)構(gòu)的車內(nèi)交互裝置，安裝于車內(nèi)，實(shí)現(xiàn)輔助駕駛員在駕駛時(shí)對(duì)車載電子設(shè)備的顯示和輸入的交互。

本實(shí)用新型給出的技術(shù)方案：

一種基于Soli和Tobii的汽車HUD眼動(dòng)輔助手勢(shì)交互裝置，其特征在于，整個(gè)裝置設(shè)計(jì)成一體式的盒殼體結(jié)構(gòu)，安裝于放置于儀表盤上方區(qū)域，包括底殼、外殼頂部6、采集和發(fā)射面、投影反射面、主板；所述采集和發(fā)射面位于盒體外，面向駕駛員；所述投影發(fā)射面面向擋風(fēng)玻璃；所述主板安裝于盒體內(nèi)部，盒內(nèi)部件以及與主板相連接的外圍功能模塊有Tobii眼動(dòng)追蹤器1、雷達(dá)天線4、Soli微型雷達(dá)芯片8、鏡面反光板7、圖像處理和微型投影單元5、處理器12，

所述Tobii眼動(dòng)追蹤器1位于采集和發(fā)射面上，對(duì)準(zhǔn)駕駛員的眼睛，捕捉駕駛員眼球的運(yùn)動(dòng)；

所述雷達(dá)天線4位于采集和發(fā)射面上，用于發(fā)射和接收雷達(dá)信號(hào)；

所述Soli微型雷達(dá)芯片8與雷達(dá)天線4連接，用于識(shí)別駕駛員手部動(dòng)作；

所述鏡面反光板7安裝于盒體的投影反射面上，將HUD圖形折射到擋風(fēng)玻璃上；

所述圖像處理和微型投影單元5安裝于主板上，生成和渲染HUD界面圖像，并經(jīng)鏡面反光板7投影到汽車擋風(fēng)玻璃上，通過鏡面反光板7的折射增加虛像成象距離；

所述處理器12通過主板分別與Tobii眼動(dòng)追蹤器1、Soli微型雷達(dá)芯片8、圖像處理和微型投影單元5連接集成交互數(shù)據(jù)，產(chǎn)生交互指令。

本實(shí)用新型的有益效果：

實(shí)現(xiàn)輔助駕駛員在駕駛時(shí)對(duì)車載電子設(shè)備的顯示和輸入的交互。通過眼動(dòng)和手勢(shì)交互的配合，模仿了人類自然手勢(shì)交流的方式，使汽車人機(jī)交互更直覺化，駕駛員的認(rèn)知負(fù)荷因此降低，用戶體驗(yàn)更良好。

附圖說明

圖1.本實(shí)用新型裝置的透視圖和爆炸圖(A)

圖2.本實(shí)用新型裝置的透視圖和爆炸圖(B)

圖3.本實(shí)用新型裝置的透視圖和爆炸圖(C)

圖4.本實(shí)用新型使用場景圖

具體實(shí)施方式

(一)本實(shí)用新型技術(shù)方案由以下技術(shù)支持產(chǎn)生：

1.Tobii是一款可以嵌入到產(chǎn)品內(nèi)部的視覺運(yùn)動(dòng)追蹤器(eye tracker)，可以獲取人眼注視位置的數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，供眼動(dòng)交互系統(tǒng)使用。

2.Soli是一款利用微芯片雷達(dá)識(shí)別出細(xì)微的手指活動(dòng)的產(chǎn)品，由谷歌公司研發(fā)。相比利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)識(shí)別手勢(shì)的方法，識(shí)別動(dòng)作更準(zhǔn)確、及時(shí)，對(duì)手部動(dòng)作的位置、幅度具有更大包容性。

3.汽車HUD(heads-up display)是指將車載系統(tǒng)界面通過投影設(shè)備，經(jīng)過鏡面折射投影到擋風(fēng)玻璃或外設(shè)的玻璃板上形成虛像的設(shè)備。能使駕駛員操作車載系統(tǒng)無需將視線移動(dòng)到行駛道路視野之外。

4.眼動(dòng)輔助手勢(shì)交互是指利用眼動(dòng)追蹤設(shè)備，將人眼運(yùn)動(dòng)信息作為交互系統(tǒng)的一部分輸入數(shù)據(jù)，結(jié)合手勢(shì)識(shí)別設(shè)備獲取到的手勢(shì)信息，提升手勢(shì)交互的準(zhǔn)確度、降低復(fù)雜度，建立更好的用戶體驗(yàn)。

(二)、以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案做進(jìn)一步介紹。

本實(shí)用新型系統(tǒng)由Tobi眼動(dòng)追蹤器、Soli手勢(shì)識(shí)別雷達(dá)輸入交互數(shù)據(jù)，通過CAN總線與車載設(shè)備通信，并通過圖像處理和微型投影單元輸出HUD界面。

如圖1、圖2、圖3所示，本實(shí)用新型系統(tǒng)：Soli手勢(shì)識(shí)別雷達(dá)和Tobii眼動(dòng)追蹤器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇换?shù)據(jù)集成處理器中，經(jīng)處理器處理后生成操作指令，將操作指令經(jīng)CAN總線發(fā)送到各車載設(shè)備的電子控制單元。另，將車載設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)CAN總線返回到處理器，發(fā)送到HUD圖像處理和微型投影單元。

利用微型投影儀(5)將HUD界面圖像經(jīng)一塊鏡面(7)反射投影到汽車擋風(fēng)玻璃上，虛像顯示在擋風(fēng)玻璃外約2米位置。HUD界面包含代表車內(nèi)可操控設(shè)備的圖標(biāo).操作過程中HUD界面起到操作效果反饋的作用。

利用Tobii IS4(1)獲取駕駛員的視覺注視的位置數(shù)據(jù)，系統(tǒng)根據(jù)駕駛員視 線注視位置判斷駕駛員此時(shí)的需求和意圖。

利用Soli(8)獲取駕駛員手部動(dòng)作，駕駛員通過手勢(shì)與車載系統(tǒng)交互，以控制車內(nèi)設(shè)備。手勢(shì)和眼動(dòng)數(shù)據(jù)在交互數(shù)據(jù)集成處理器(12)中生成操作指令，經(jīng)過CAN總線發(fā)送到各車載設(shè)備電子控制單元，執(zhí)行交互指令，同時(shí)，車載設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)CAN總線返回到處理器，HUD界面產(chǎn)生響應(yīng)。

本實(shí)用新型公開了實(shí)施例，整個(gè)裝置設(shè)計(jì)成一體式的盒殼體結(jié)構(gòu)，安裝于放置于儀表盤上方區(qū)域，包括支架體、采集和發(fā)射面、投影反射面、主板，所述支架體用于固著整個(gè)盒體；所述采集和發(fā)射面位于盒體外，面向駕駛員；所述投影發(fā)射面面向擋風(fēng)玻璃；所述主板安裝于盒體內(nèi)部，盒內(nèi)部件以及與主板相連接的外圍功能模塊有：

Tobii眼動(dòng)追蹤器1：傳感器位于采集和發(fā)射面上，對(duì)準(zhǔn)駕駛員的眼睛，捕捉駕駛員眼球的運(yùn)動(dòng)。開機(jī)后需按照HUD界面校準(zhǔn)。

雷達(dá)天線4：為Soli的雷達(dá)的組成部分，該Soli的雷達(dá)天線位于采集和發(fā)射面上，用于發(fā)射和接受駕駛員手部動(dòng)作信號(hào)。

Soli微型雷達(dá)芯片8：為Soli的雷達(dá)的組成部分，與雷達(dá)天線4連接，用于識(shí)別駕駛員手部動(dòng)作。

圖像處理和微型投影單元5：安裝于主板上，生成和渲染HUD界面圖像，并經(jīng)鏡面反光板7投影到汽車擋風(fēng)玻璃上。

鏡面反光板7：安裝于盒體的投影反射面上，將HUD圖形折射到擋風(fēng)玻璃上，通過折射增加虛像成象距離。

交互數(shù)據(jù)集成處理器12：通過主板分別與Tobii眼動(dòng)追蹤器1、Soli微型雷達(dá)芯片8、圖像處理和微型投影單元5連接，用于數(shù)據(jù)處理和產(chǎn)生交互指令。該交互數(shù)據(jù)集成處理器12，完成數(shù)據(jù)的交互以及產(chǎn)生交互指令，采用現(xiàn)有技術(shù)，不是本實(shí)用新型技術(shù)方案的創(chuàng)新點(diǎn)。

開關(guān)按鈕2：連接于主板上。按鈕邊緣有環(huán)形指示燈，當(dāng)本設(shè)備關(guān)閉時(shí)，短按一次按鈕開啟本設(shè)備，指示燈亮起3秒；當(dāng)設(shè)備開啟時(shí)，短按按鈕一次指示燈亮起三秒，長按3秒按鈕設(shè)備關(guān)閉。

USB插孔9：連接于主板上，用于設(shè)備的開發(fā)、維護(hù)和拓展。

數(shù)據(jù)線10：限制布置在主板上，用于實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸和供電。

散熱電扇11：連接于主板上，獲得電源，用于設(shè)備降溫。

進(jìn)一步優(yōu)化，還設(shè)有濾光片3：設(shè)于采集和發(fā)射面外，用于濾光、保護(hù)和固定眼動(dòng)追蹤器和雷達(dá)天線。

所述的支架13：具體設(shè)計(jì)為：呈拱型，可通過彎折調(diào)節(jié)弧度，用于將產(chǎn)品固定在儀表盤上方。

具體的，還可以設(shè)置外殼頂部6：用于保護(hù)和固定內(nèi)部部件。

如圖4所示，本實(shí)用新型裝置使用時(shí)放置于儀表盤上方，安置時(shí)可通過調(diào)節(jié)支架來調(diào)整設(shè)備高度，使設(shè)備與駕駛員視線之間無遮擋，且HUD投影處于擋風(fēng)玻璃適宜區(qū)域。