[发明专利]一种基于驾驶员姿态实时3D建模的安全气囊自适应控制方法

说明书

本发明提供了一种基于驾驶员姿态实时3D建模的安全气囊自适应控制方法，获取驾驶员身体表面原始三维成像数据点云，建立驾驶员三角网格模型，并对所述模型进行三维点云的空间变换；利用驾驶员身体表面原始三维成像数据点云，建立驾驶员身体表面3D模型，并对模型进行位置和姿态的特征提取；采用支持向量机SVM对驾驶员位置和姿态进行识别，基于车载服务器识别的位置和姿态，对安全气囊进行自适应控制。本发明能够对驾驶员的位置和姿态进行准确分类，根据识别的驾驶员姿态，估计驾驶员性别、体重，控制安全气囊弹出强度，在发生事故时使得安全气囊准确、实时响应，极大提高安全气囊利用率。

技术领域

本发明属于汽车被动安全技术领域，特别涉及了一种基于驾驶员姿态实时3D建模的安全气囊自适应控制方法。

背景技术

随着国内交通运输的蓬勃发展和居民收入水平的提高，汽车保有量迅速增加，道路交通愈加拥挤的状况使得汽车事故频繁发生，汽车的安全性成为当今汽车设计和生产的一个重要课题。汽车的安全性可分为主动安全和被动安全，由于汽车事故难以避免，因此被动安全显得非常重要，安全气囊作为被动安全的研究成果，它与座椅安全带配合使用，可以为乘员提供有效的防撞保护，由于使用方便、效果显著、造价不高，近年来得到迅速发展和普及。

安全气囊系统工作原理是指在乘员产生二次碰撞前，安全气囊在短时间内迅速弹出，使驾驶员和乘员的胸部等部位压在充满气体的气囊上，从而缓存碰撞对驾驶员和乘客的冲击，随后将气囊中的气体放出。

现代车辆上的安全气囊系统响应是通过碰撞传感器感应实现的，当汽车发生剧烈碰撞时，碰撞传感器检测到足够大力的作用时，电控单元会控制安全气囊响应。但这种通过碰撞传感器控制的被动控制方法灵敏度不高且响应较慢，而且由于没有考虑到车内人员的姿态，一方面，安全气囊弹出的强度和角度也没有得到控制，会出现安全气囊弹出力度过大造成人员的二次伤害等安全隐患，例如对于人体叫脆弱的部位如头部、颈部，若安全气囊弹出的角度、力度稍有差错，将对人体造成重大伤害；另一方面，安全气囊的利用率也无法得到保证，会造成安全气囊漏响应或过响应等问题，例如当发生事故时，车内人员身体侧偏，原本只需侧气囊响应就可避免受伤，但前气囊和侧气囊同时响应。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种基于驾驶员姿态实时3D建模的安全气囊自适应控制方法，通过实时检测驾驶员的姿态可以主动控制安全气囊，在发生事故时使得安全气囊准确、实时响应，能够在有效降低驾驶员受伤程度的前提下又能够提高安全气囊的利用率。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种基于驾驶员姿态实时3D建模的安全气囊自适应控制方法，利用扫描型激光三维成像雷达获取驾驶员身体表面原始三维成像数据点云，并传输至车载服务器；在车载服务器中建立驾驶员三角网格模型，并对所述模型进行三维点云的空间变换；利用驾驶员身体表面原始三维成像数据点云，在车载服务器中建立驾驶员身体表面3D模型，并对模型进行位置和姿态的特征提取；采用支持向量机SVM对驾驶员位置和姿态进行识别，车载控制器基于车载服务器识别的位置和姿态，对安全气囊进行自适应控制。

进一步，所述三维点云的空间变换包括：通过三维平移变换、三维尺度变换，将驾驶员三角网格模型变换至成像系统视场范围内，根据驾驶员的运动信息对驾驶员三角网格模型进行动态变换。

进一步，所述建立驾驶员身体表面3D模型之前，还采用Laplacian曲面光顺法对驾驶员身体表面每一顶点光顺处理进行滤波。

进一步，所述驾驶员身体表面3D模型的建立过程为：

1)对驾驶员三角网格模型进行特征边、特征点检测，根据检测结果对目标表面特征点的邻域三角面片进行K-means聚类，依次基于目标顶点各类邻域三角面片法向量面积加权计算，对目标顶点法向量进行估计，生成目标顶点法向量集；