[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

说明书

技术领域

本发明属于汽车主动安全技术领域，特别是涉及一种具有驾驶员目光跟随功能的智能车灯系统及其控制方法，该系统通过使车灯灯光智能跟随驾驶员目光来消除视觉盲区，提高车辆夜间行驶的安全性。

背景技术

夜间行车时，驾驶员需要依靠车灯来辨别路面环境，从而控制车辆的安全行驶；但是现代汽车上安装的普通车灯的灯光多数只能笔直投向前方，只有一个固定的照射范围。而车辆行驶在陌生的交叉路口时，驾驶员更关注的往往是车辆侧面的行人和路面环境；另外，在昏暗而且狭小的停车场等环境中也会发生类似的情况，如图1所示。在这些情况下，笔直投向前方的灯光显然无法满足驾驶员的观察需求，驾驶员只能依靠微弱的散射余光来摸索路面状况，存在严重的安全隐患。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种具有驾驶员目光跟随功能的智能车灯系统及其控制方法。该系统的车灯照明方向总是跟随驾驶员的目光，保证了驾驶员总是能够看清楚自己希望观察的区域，从而提高了夜间车辆行驶的安全性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种具有驾驶员目光跟随功能的智能车灯系统，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。

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。

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。

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。

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，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。

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：