[发明专利]一种基于TOF手势识别的多功能方向盘人车交互系统

说明书

本发明公开一种基于TOF手势识别的多功能方向盘人车交互系统，涉及人车交互接口领域。它包括近红外照明光源单元、TOF成像阵列传感器单元、透镜模组单元、TOP控制单元、三维点云图像处理单元和汽车方向盘，近红外照明光源单元对手势识别区域进行照明；TOP控制单元对近红外照明光源单元进行调制，同时控制TOF成像阵列传感器单元测量手势照明和反射之间的相移并转换为手势识别的距离深度信息，经由三维点云图像处理单元完成解析，通过CAN/LIN总线输出对应的方向盘多功能控制信号至车身控制器。本发明有效提高手势操作在车内应用的灵活性，可进行远距离、非接触的控制，使人车交互方式更自然、便捷。

技术领域

本发明涉及人车交互接口领域，尤其是一种基于TOF手势识别的多功能方向盘人车交互系统。

背景技术

目前多功能方向盘上的人车交互方式以机械按键、拨杆以及旋钮为主。这些输入设备都存在一定的不足，输入习惯和人本身的自然交流习惯存在差异。

发明内容

为解决多功能方向盘上传统的机械按键、拨杆以及旋钮存在的不足，本发明提供一种基于TOF手势识别的多功能方向盘人车交互系统，采用非接触手势方式有效提高了手势操作在汽车内部应用的灵活性，可以对车身相关功能进行远距离、非接触的控制，使得人车交互方式更自然更便捷，符合未来智能汽车人车交互的发展趋势。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于TOF手势识别的多功能方向盘人车交互系统，该多功能方向盘人车交互系统包括近红外照明光源单元、TOF成像阵列传感器单元、TOP控制单元、三维点云图像处理单元和汽车方向盘，近红外照明光源单元和TOF成像阵列传感器单元分别设置在汽车方向盘的两侧；近红外照明光源单元对手势识别区域进行照明；TOP控制单元对近红外照明光源单元进行调制，同时控制TOF成像阵列传感器单元测量手势照明和反射之间的相移，并将其转换成为手势识别的距离深度信息，经由三维点云图像处理单元完成解析，通过CAN总线或LIN总线输出对应的方向盘多功能控制信号至车身控制器。

进一步地，近红外照明光源单元发出的近红外光经过识别手势反射后，通过TOF成像阵列传感器单元对反射的近红外光进行接收。

进一步地，近红外照明光源单元包含多个照明单体；TOF成像阵列传感器单元一次同时测量多个照明单体，每个照明单体之间间隔与照明单体数对应的相位，利用照明和反射之间的相位差异来计算手势识别的距离深度信息。

进一步地，TOP控制单元采用多频技术对近红外照明光源单元进行调制，兼顾了测量精度和测量距离问题，即添加一个或多个调制频率来工作，使得在足够的测量距离条件下获得最佳的检测精度。每个调制频率都将计算得到一个对应的测量距离，实际手势深度位置由这些调制频率所测得多个距离共同决定。

进一步地，TOP控制单元对近红外照明光源单元进行调制，同时控制TOF成像阵列传感器单元接收反射回来的近红外光，生成三维点云图像，可以提供每个像素点距离深度信息，并以灰度形式进行展现，灰度值越高，手势越接近TOF成像阵列传感器单元。

进一步地，三维点云图像处理单元根据TOF成像阵列传感器单元获得的距离深度信息(作为手势识别的一个重要特征)，将手势部位与图像的其他背景分割开。

进一步地，多功能方向盘人车交互系统还包括透镜模组单元，透镜模组单元调节TOF成像阵列传感器单元拾取手势图像的焦距，使得手势识别区域范围符合实际应用场景的需要。

有益效果：

1.本发明通过手势控制方式替代多功能方向盘上传统的机械按键、拨杆以及旋钮，实现灯光功能控制、音频功能控制、影音功能控制、雨刮器功能控制、仪表盘功能控制以及定速巡航和电话功能控制。