一种基于双目视觉的汽车座椅姿态智能控制方法与流程

1.本发明属于智能控制领域，尤其涉及一种基于双目视觉的座椅姿态智能调控方法。


背景技术：

2.随着我国智能汽车领域的迅猛发展，智能座舱成为智能驾驶里面中的重要一环。座椅作为座舱中重要的组成部分，实现座椅调节的自动化和智能化成为目前研究领域的焦点。
3.对于自动调控座椅的需求可以从以下3个层次来理解。从汽车科技发展而言，实现汽车座椅位置自动调节是汽车智能化发展的重要一环，它实现了汽车和人之间更高级别的人机交互，将会成为未来智能汽车发展的主要领域之一；从汽车制造厂商而言，座椅自动调控机制是吸引消费者购买的一大特色，它是潜在的收入来源和竞争优势。从汽车所有者而言，座椅自动调控机制将带给汽车成员全新的舒适的驾驶和乘坐体验，节省了人员上车后座椅调整的时间，更加方便快捷。
4.就目前而言，传统的座椅的高度、前后距离和靠背倾角大多是乘客自己在上车后进行调节，调节的标准是乘客乘坐主观判断，但是由于缺乏人机工程学理论的支撑，可能会出现乘客之前调节的座椅位置不能够满足长期乘坐舒适性要求的情况。
5.此外，就目前而言，计算机视觉有了长足的发展，在这领域中利用双目视觉测量物体深度信息和尺寸信息也不断被尝试和研究，但是利用双目视觉估计人体信息参数，并利用获得结合人机工程学进而指导座椅位置的智能调节，实现座椅调节的智能化和自动化，这方面的研究还相对薄弱。


技术实现要素：

6.针对现有技术中的上述问题，本发明设计了一种基于双目视觉的汽车座椅姿态智能控制方法，该方法实现了人未上车之前座椅智能调节到该人体对应的舒适位姿的功能。
7.为实现本发明目的，本发明通过以下技术方案实现：一种基于双目视觉的汽车座椅姿态智能控制方法，包括以下步骤：
8.s1、将汽车双目摄像机沿着汽车侧向安装在汽车车顶的合适位置，并对双目摄像机进行参数标定，获得双目摄像机的基线距离b，并测量双目摄像机光心到地面的垂直高度h
c
；
9.s2、当人员进入合适的距离范围内后，通过双目摄像机采集人员向汽车移动的视频信号；
10.s3、通过双目视觉成像原理计算人体身高h
human
；
11.s4、通过身高估计人体其他部位主要静态人体尺寸参数；
12.s5、根据人机工程学原理，确定该人体尺寸数据对应的最佳座椅舒适位置，获得座椅水平位置、高度和靠背倾角信息。
13.s6、将座椅参数输入给自动调控系统，电机装置带动座椅调整位置，实现座椅的水平位置、高度和靠背倾角自动调节。
14.进一步地，自动调控系统包括双目摄像机、身高检测算法模块和电机装置，所述电机装置由电机装置a、电机装置b和电机装置c组成；
15.所述的双目摄像机固定在汽车的车顶合适位置，并且双目摄像机的正方向朝向汽车车门侧向布置，并将采集的视频信号通过数据线将视频传送到身高检测算法模块；
16.所述的电机装置a接收来自身高检测算法模块得到的座椅前后位置调节信号，进行座椅前后位置的调节；
17.所述的电机装置b接收来自身高检测算法模块得到的座椅高度位置调节信号，进行座椅高度位置的调节；
18.所述的电机装置c接收来自身高检测算法模块得到的座椅靠背位置调节信号，进行座椅靠背倾角的调节。
19.进一步地，步骤s2中双目视觉精确感知范围在1～8米之间。
20.进一步地，步骤s3中，通过双目视觉成像原理计算人体身高的公式如下：
[0021][0022]
其中，h
human
是需要获得的人体身高，y
top
是人体最高点在左相机像素坐标系下的纵轴坐标，c
y
是左相机光轴在左相机像素坐标系下的纵轴坐标；b是基线距离，d是最高点对应的左右相机视差。
[0023]
进一步地，s4利用双目视觉实现人体身高测量的方法具体步骤为：
[0024]
s401：通过matlab相机标定模块对双目摄像机进行标定，并得到相机光轴参考点在像素坐标系下的坐标(c
x
，c
y
)，以及双目摄像机的基线距离t
x
；
[0025]
s402：利用高斯混合模型算法分割视频中的运动前景，并利用开运算和闭运算方法对获得的运动前景进行去噪处理，从而获得人体前景区域最高点像素点的y坐标，y
top
；
[0026]
s403：对视频的关键帧进行特征点匹配，利用orb特征点检测算法和暴力比配算法匹配算法，计算最高点在左右相机里的视差d，
[0027]
d＝x
l
‑
x
r
；x
l
是左摄像机最高点特征点；x
r
是右摄像机最高点特征点；
[0028]
s404：根据视差和相应的公式计算人体身高。
[0029]
进一步地，步骤s4中通过身高估计人体其他部位主要静态人体尺寸参数的主要方法是根据gb10000－88《中国成年人人体尺寸》中人体其他部位尺寸和身高之间的线性关系估计出人体其他对座椅位置调节产生重要影响的人体尺寸、关节主要尺寸，包括但不限于肩宽、臂长、大腿长、小腿长、足长。
[0030]
本发明的与现有技术相比，本发明实现了汽车通过双目摄像机自动捕捉人员的身高尺寸，并根据gb10000－88《中国成年人人体尺寸》中人体其他部位尺寸和身高之间的线性关系，快速估算出人体其他重要尺寸，并结合人机工程学原理，使人在未上车前，实现了汽车座椅姿态的智能调节，带给汽车成员全新的舒适的驾驶和乘坐体验，节省了人员上车后座椅调整的时间，更加方便快捷。
附图说明
[0031]
图1为一种基于双目视觉的汽车座椅姿态智能控制方法流程图；
[0032]
图2为座椅位姿调节流程图；
[0033]
图3为双目摄像机测量身高原理图；
[0034]
图4为座椅电机安装布置图。
具体实施方式
[0035]
下面结合附图和具体实施案例对本发明进行详细说明。
[0036]
如图1所示，一种基于双目视觉的汽车座椅姿态智能控制方法，包括以下步骤：
[0037]
s1，首先在车身顶部的合适位置固定双目摄像机，并是相机的方向朝向汽车车门的侧向，并对双目摄像机进行参数标定。
[0038]
在相机安装固定完成后，通过matlab中的相机标定模块，对双目摄像机进行标定，获得得双目摄像机的基线距离b。并利用卷尺测量双目摄像机的光心到地面的实际垂直高度h
c
。
[0039]
s2，当人员进入合适的距离范围内后，通过双目摄像机采集人员向汽车移动的视频信号；
[0040]
在人员进入双目摄像机的测量范围后，双目摄像机采集人员向汽车移动的视频，并将视频数据通过数据线传递给人体身高测量算法。当人员在距离双目摄像机2～8米的距离范围内时，此时双目摄像机的分辨率较高，数据较为准确，此时双目摄像机才将视频数据的传递给身高测量算法。
[0041]
s3，通过双目视觉成像原理和算法，计算人体身高h
human
；
[0042]
所述的测量人体身高算法首先是利用高斯混合模型算法分割视频中的运动前景，并对获得的前景开运算和闭运算处理。开运算的目的是为了去除获得的前景中孤立的小区域和边缘毛刺。闭运算是为了让获得的前景图像更加连续，并获得人体移动前景最高像素点坐标y
top
。然后对视频的关键帧进行特征点匹配，本发明中选择利用orb特征点检测算法和暴力匹配算法，如图3所示，计算最高点y
top
在左右相机里的视差d，其中d＝x
l
‑
x
r
。然后可根据公式
[0043][0044]
计算得到人体的身高。
[0045]
s4，通过身高估计人体其他部位主要静态人体尺寸参数；
[0046]
根据gb10000－88《中国成年人人体尺寸》中人体其他部位尺寸和身高之间的线性关系，估算肩宽(l1)、小臂长(l2)、大臂长(l3)、大腿长(l4)、小腿长(l5)、足长(l6)一些对座椅位置调节产生重要影响的人体尺寸。例如：
[0047]
l1＝0.224
×
h
human
[0048]
l2＝0.147
×
h
human
[0049]
l3＝0.205
×
h
human
[0050]
l4＝0.471
×
h
human
[0051]
l5＝0.265
×
h
human
[0052]
l6＝0.147
×
h
human
[0053]
s5、根据s4中获得的该人体尺寸数据，结合人机工程学原理，找到对应的最佳座椅舒适位置，获得座椅水平位置、高度和靠背倾角信息。
[0054]
s6、将座椅参数输入给座椅控制电机，电机带动座椅调整位置，实现座椅的水平位置、高度和靠背倾角自动调节；过程实现如图2所示，通过三个电机控制座椅三个自由度的调节，其中电机装置a控制座椅水平位置的调节，电机装置b控制座椅高度方向的调节，电机装置c控制座椅靠背倾角的调节。座椅电机的安装布置如图4所示。
[0055]
上述对实施案例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施案例做出各种修改和替换，并把在此说明的一般原理应用到其他实施案例中，这些修改和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。