基于双目视觉的驾驶员特征点测量装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于双目视觉的驾驶员人体特征点测量装置，能够实时检测汽车的运行情况和驾驶员的特点，同时也能通过调节电机输出轴长度及摄像头的转动角度来改变摄像机相对于驾驶员的位置关系。本发明专利技术还提出了一种基于双目视觉的驾驶员人体特征点测量的控制方法，能够基于BP神经网络对两个摄像头的位置及电机输出轴的长度进行调控，以提高测量精度和准确度。

Driver's characteristic point measuring device based on binocular vision and its control method

The invention discloses a driver's human characteristic point measuring device based on binocular vision, which can detect the running condition of a vehicle and the driver's characteristics in real time, and can change the position relationship between the camera and the driver by adjusting the length of the motor output shaft and the rotation angle of the camera. The invention also proposes a method for measuring driver's human body feature points based on binocular vision, which can adjust the position of two cameras and the length of motor output shaft based on BP neural network to improve the measuring accuracy and accuracy.

【技术实现步骤摘要】
基于双目视觉的驾驶员特征点测量装置及其控制方法
本专利技术涉及的是一种驾驶员人体特征点三维坐标的非接触测量领域，尤其涉及基于双目视觉的驾驶员特征点测量装置及其控制方法。
技术介绍
良好的汽车驾驶室内部设计对于驾驶员的舒适性和安全性具有重要意义，而驾驶员人体特征点的位置坐标是驾驶室内部设计的关键。现有的三维测量方法有三种：破坏式、接触式和非接触式三大类。对于人体特征点的测量只能使用接触式和非接触式测量，其中接触式测量最常用的方法是利用20世纪60年代兴起的三坐标测量机，三坐标测量机测量精度很高，但是用于人体特征点的测量可能会对人体皮肤造成损害，而且人体皮肤具有一定的弹性，接触测量也会造成测量结果不准确。因此本专利技术采用非接触测量。随着双目视觉技术的不断发展，基于双目视觉的测量技术已经成为了非常精确、效率非常高的非接触测量手段。双目视觉测量是根据三角测量原理，通过两个不同位置的摄像机拍摄视频，对每一帧图像中的特征点进行亚像素级定位，结合摄像机的内部参数和外部参数求取空间点的位置信息，把每一帧图像特征点的位置信息连接起来就可以对特征点进行跟踪。双目视觉的测量技术近年来发展比较快。相比于破坏式和接触式测量它对测量的物体没有损伤，现在双目视觉测量技术发展的越来越成熟，并且在汽车驾驶室设计领域的研究也越来越多。然而传统的车载双目视觉系统的安装，标定阶段将摄像头的参数设置完后就不再改变。然而实际的操作中，车辆在行驶过程中，会有振动、颠簸、加速超车、车体大幅度晃动等现象，而这些过程会导致摄像头的位置发生改变，如果不及时加以调整，则会影响到摄像头摄取的图像，从而影响后续的计算分析过程和结果
技术实现思路
本专利技术为解决目前的技术不足之处，提供了一种基于双目视觉的驾驶员人体特征点测量装置的控制方法，能够根据具体的车况和驾驶员的人体特点来对摄像头的位置进行调整，以提高测量精度和准确度。本专利技术的另一目的是提供一种基于双目视觉的驾驶员人体特征点测量装置，能够实时检测汽车的运行情况和驾驶员的特点，改变摄像机相对于驾驶员的位置关系。本专利技术提供的技术方案为一种基于双目视觉的驾驶员特征点测量装置，包括：电机，其固定安装在汽车前挡风玻璃内部顶端的左侧；Y型支架，其一端与所述电机的输出轴相连，在另一端设置有两个相交的连接杆；两摄像机，其分别与所述连接杆的顶端相连；红外传感器，其设置在所述连接杆的交叉点上，用于检测所述摄像机的摄像头和驾驶员的位置；速度传感器，其设置在车轮传动轴上，用于测量车辆行驶速度；振动传感器，其设置在车辆各轮毂上，用于检测车辆行驶时的振幅和振动频率；控制系统，其连接所述摄像头机、所述红外传感器、所述速度传感器、所述振动传感器、所述摄像机和所述电机，控制所述摄像机的摄像头的转动和所述电机输出轴的输出长度。优选的是，所述摄像机的摄像头可以在水平及竖直方向180度的旋转。优选的是，所述连接杆的夹角可以调节。一种基于双目视觉的驾驶员特征点测量装置的控制方法，当车辆在行驶时，基于BP神经网络对两个摄像头的位置及电机输出轴的长度进行调控，包括如下步骤：步骤一、按照采样周期，通过传感器采集两摄像头光心距离sa，摄像头的焦距f，车辆行驶的振幅A、振动频率H以及车速V、连接杆交叉点与驾驶员的距离sb；步骤二、依次将步骤一中获取的参数进行规格化，确定三层BP神经网络的输入层向量x＝{x1,x2,x3,x4,x5,x6}；其中x1为两摄像头光心距离系数，x2为摄像头焦距系数，x3为车辆行驶的振幅系数，x4为振动频率系数，x5为车速系数，x6为连接杆交叉点与驾驶员的距离系数；步骤三、所述输入层向量映射到中间层，所述中间层向量y＝{y1,y2,…,ym}；m为中间层节点个数；步骤四、得到输出层向量o＝{o1,o2,o3}；o1为摄像头水平方向转角调节系数、o2为摄像头竖直方向转角调节系数，o3为电机输出轴的长度调节系数，使其中，分别为第i次采样周期输出层向量的三个参数，αmax为摄像头水平方向最大转角，βmax为摄像头竖直方向最大转角，Lmax为电机输出轴的最大长度，αi+1为第i+1个采样周期时摄像头水平方向转角，βi+1第i+1个采样周期时摄像头竖直方向转角，Li+1为第i+1个采样周期时电机输出轴的长度。优选的是，所述中间层节点个数m满足：其中n为输入层节点个数，q为输出层节点个数。优选的是，初始状态时摄像头的水平和竖直方向的转角α1和β1及电机输出轴的长度L1满足：α1＝0.2αmaxβ1＝0.2βmaxL1＝0.8Lmax。优选的是，红外传感器探测连接杆交叉点距离驾驶员不同测量点的距离分别为根据测量点的位置赋予该距离权值通过下式计算连接杆交叉点与驾驶员的距离sb：优选的是，两摄像头的焦距f满足：其中，sa_max为两摄像头的最大光心距离，sa_min为两摄像头的最小光心距离。优选的是，在所述步骤二中，将两摄像机的光心距离sa，摄像头的焦距f，车辆行驶的振幅A、振动频率H以及车速V、连接杆交叉点与驾驶员的距离sb进行规格化的公式为：其中，xj为输入层向量中的参数，Xj分别代表测量参数sa、f、A、H、V、sb，Xjmax和Xjmin分别为相应测量参数中的最大值和最小值。优选的是，两摄像头的最大光心距离sa_max为15cm，最小光心距离sa_min为5cm。本专利技术所述的有益效果：1)提供了一种基于双目视觉驾驶员特征点测量的装载，该装置并非固定，其可以根据不同的车、车况等因素调整其位置关系；2)本专利技术可以根据具体的车况和驾驶人情况来调节摄像机的位置，同时不改变两摄像机的相对位置关系，避免了摄像机的重新标定；3)实时监测车况、更准确地进行驾驶员特征点的测量。附图说明图1为本专利技术的所述的基于双目视觉驾驶员特征点测量控制方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。本专利技术提供了一种基于双目视觉的驾驶员特征点测量装置，其安装在汽车内部。一般摄像机标定完以后，两个摄像机的相互位置关系和摄像机的焦距就不能发生改变，但是由于驾驶员的身高、驾驶座椅的位置都可能发生变化，再加上汽车行驶中会有振动情况等车况发生，固定的摄像机和焦距就没法精准地拍摄不同情况下的驾驶员人体特征点。而本专利技术的装置可以根据具体的车况和驾驶员情况来控制摄像机相对于驾驶员的位置关系，而不改变两摄像机的相对位置关系，无须重新标定。本专利技术的装置包括：电机，其固定安装在汽车前挡风玻璃内部顶端的左侧，以便更好地拍摄驾驶员人体特征点。Y型支架，其一端与所述电机的输出轴相连，在另一端设置有两个相交的连接杆；输出轴和支架通过固定螺栓固定，且连接杆的夹角可以调节并固定。两摄像机，其分别固定在连接杆另一顶端；红外传感器，其设置在所述连接杆的交叉点上，用于检测两摄像机的摄像头和驾驶员的位置；速度传感器，其设置在车轮传动轴上，用于测量车辆行驶速度；振动传感器，其设置在车辆各轮毂上，用于检测车辆行驶时的振幅和振动频率；控制系统，其连接两摄像机、红外传感器、速度传感器、振动传感器、摄像机和电机，控制摄像机的摄像头的转动和电机输出轴的输出长度。摄像机的摄像头可以在水平及竖直方向180度的旋转。其中，红外传感器用于测量连接杆交叉点与驾驶员的距离sb，作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双目视觉的驾驶员特征点测量装置，其特征在于，包括：电机，其固定安装在汽车前挡风玻璃内部顶端的左侧；Y型支架，其一端与所述电机的输出轴相连，在另一端设置有两个相交的连接杆；两摄像机，其分别与所述连接杆的顶端相连；红外传感器，其设置在所述连接杆的交叉点上，用于检测所述摄像机的摄像头和驾驶员的位置；速度传感器，其设置在车轮传动轴上，用于测量车辆行驶速度；振动传感器，其设置在车辆各轮毂上，用于检测车辆行驶时的振幅和振动频率；控制系统，其连接所述摄像头机、所述红外传感器、所述速度传感器、所述振动传感器、所述摄像机和所述电机，控制所述摄像机的摄像头的转动和所述电机输出轴的输出长度。

【技术特征摘要】
1.一种基于双目视觉的驾驶员特征点测量装置，其特征在于，包括：电机，其固定安装在汽车前挡风玻璃内部顶端的左侧；Y型支架，其一端与所述电机的输出轴相连，在另一端设置有两个相交的连接杆；两摄像机，其分别与所述连接杆的顶端相连；红外传感器，其设置在所述连接杆的交叉点上，用于检测所述摄像机的摄像头和驾驶员的位置；速度传感器，其设置在车轮传动轴上，用于测量车辆行驶速度；振动传感器，其设置在车辆各轮毂上，用于检测车辆行驶时的振幅和振动频率；控制系统，其连接所述摄像头机、所述红外传感器、所述速度传感器、所述振动传感器、所述摄像机和所述电机，控制所述摄像机的摄像头的转动和所述电机输出轴的输出长度。2.根据权利要求1所述的基于双目视觉的驾驶员特征点测量装置，其特征在于，所述摄像机的摄像头可以在水平及竖直方向180度的旋转。3.根据权利要求1所述的基于双目视觉的驾驶员特征点测量装置，其特征在于，所述连接杆的夹角可以调节。4.一种基于双目视觉的驾驶员特征点测量装置的控制方法，其特征在于，当车辆在行驶时，基于BP神经网络对两个摄像头的位置及电机输出轴的长度进行调控，包括如下步骤：步骤一、按照采样周期，通过传感器采集两摄像头光心距离sa，摄像头的焦距f，车辆行驶的振幅A、振动频率H以及车速V、连接杆交叉点与驾驶员的距离sb；步骤二、依次将步骤一中获取的参数进行规格化，确定三层BP神经网络的输入层向量x＝{x1,x2,x3,x4,x5,x6}；其中x1为两摄像头光心距离系数，x2为摄像头焦距系数，x3为车辆行驶的振幅系数，x4为振动频率系数，x5为车速系数，x6为连接杆交叉点与驾驶员的距离系数；步骤三、所述输入层向量映射到中间层，所述中间层向量y＝{y1,y2,…,ym}；m为中间层节点个数；步骤四、得到输出层向量o＝{o1,o2,o3}；o1为摄像头水平方向转角调节系数、o2为摄像头竖直方向转角调节系数，o3为电机输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：任金东，王广彬，李旭，艾荣，鲍文静，马铁军，陈俊豪，余晓枝，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22