[发明专利]具有驾驶员目光跟随功能的智能车灯系统及其控制方法

权利要求书

1.一种具有驾驶员目光跟随功能的智能车灯系统，其特征在于包括驾驶员图像采集设备、控制系统、信号采集单元、角度传感器以及设置在车灯下方的车灯电机，所述驾驶员图像采集设备经串口通讯数据线与控制系统相连接；所述控制系统经CAN总线分别与电机控制器和信号采集单元相连接，所述车灯电机与电机控制器相连接；所述车灯电机的输出轴与车灯固定连接，所述角度传感器设置在车灯电机的输出轴上，所述角度传感器与信号采集单元相连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有驾驶员目光跟随功能的智能车灯系统，其特征在于所述信号采集单元包括AD转换器、光耦隔离器、第一单片机及第一CAN收发器，所述AD转换器的输入端与角度传感器的信号输出端相连接，所述AD转换器的输出端经第一光耦隔离器与第一单片机相连接；所述第一单片机经第二光耦隔离器、第三光耦隔离器与第一CAN收发器相连接，所述第一CAN收发器与CAN总线相连接。

3.根据权利要求1所述的一种具有驾驶员目光跟随功能的智能车灯系统，其特征在于所述控制系统包括RS232接口、RS232收发器、光耦隔离器、第二单片机及第二CAN收发器，所述RS232接口与RS232收发器的输入端相连接，RS232收发器的输出端经第四光耦隔离器与第二单片机相连接；所述第二单片机经第五光耦隔离器、第六光耦隔离器与第二CAN收发器相连接，所述第二CAN收发器与CAN总线相连接。

4.根据权利要求1所述的一种具有驾驶员目光跟随功能的智能车灯系统，其特征在于所述驾驶员图像采集设备采用具有图像后处理功能，且能够在低光照或无光照情况下工作的红外摄像头。

5.权利要求1所述的一种具有驾驶员目光跟随功能的智能车灯系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：通过驾驶员图像采集设备获取驾驶员面部图像；

步骤二：进行图像滤波、降噪；

步骤三：基于Otsu算法对图像进行二值化分割；

步骤四：基于灰度直方图剔除图像中的背景图像；

步骤五：基于Sobel算子对图像进行边缘检测，识别并定位驾驶员面部轮廓与双目轮廓；

步骤六：根据驾驶员面部轮廓的识别结果拟合出中心线A-A₁，并计算出面部宽度L；

步骤七：计算双目中心点C点到A-A₁的距离d；

步骤八：计算驾驶员面部转角ξ；

步骤九：在双目轮廓范围内基于区域生长法进行驾驶员瞳孔定位；

步骤十：根据双目轮廓与瞳孔位置，基于BP神经网络确定驾驶员眼球转角β；

步骤十一：根据面部转角ξ与眼球转角β确定驾驶员目光转角α₁；

步骤十二：基于PI控制计算车灯电机的电流控制信号，并通过CAN总线将所述电流控制信号发送给电机控制器，所述PI控制的输入为驾驶员目光转角α₁与反馈的车灯转角α₂的差值；

步骤十三：电机控制器根据所接收的电流控制信号控制车灯电机，使其带动车灯转动，改变照明方向；

步骤十四：通过角度传感器测量车灯转角α₂；

步骤十五：判断驾驶员目光转角α₁是否等于车灯转角α₂，若是，则执行步骤十六；否则，将车灯转角α₂作为反馈信号，返回执行步骤十二；

步骤十六：结束。

6.根据权利要求5所述的一种具有驾驶员目光跟随功能的智能车灯系统的控制方法，其特征在于步骤十一中所述的根据面部转角ξ与眼球转角β确定驾驶员目光转角α₁，其具体过程如下：

首先，设定一个转角阈值Ψ，如果驾驶员面部转角ξ超过转角阈值Ψ，则说明驾驶员头部发生转动，此时，令α₁＝ξ；如果驾驶员面部转角ξ低于转角阈值Ψ，则说明驾驶员头部没有发生转动，然后进一步判断眼球转角β是否超过转角阈值Ψ，如果眼球转角β超过转角阈值Ψ，则说明此时虽然驾驶员头部没有转动，但是眼睛在向侧面斜视，此时，令α₁＝β；如果眼球转角β低于转角阈值Ψ，则认为此时是驾驶员头部的自然轻微晃动，并非有意观察侧面区域，此时，令α₁＝0。