本發明屬于汽車零配件技術領域，尤其是一種基于TOF手勢識別的控制系統。

背景技術：

隨著觸摸屏技術的不斷推廣，用戶已經適應并逐漸熟悉了與機器的互動。現在，人機互動技術已邁上了更高的臺階，進入了手勢識別時代。隨著手勢識別技術支持人機互動的不斷深入發展，以及3D傳感器技術的出現，其應用也變得日益廣泛并多樣化。

在汽車安全駕駛方面，傳統的人機交互技術需要用戶通過按鍵與車輛進行交互，使得駕駛員不得不從前方道路轉移視線且至少占用單手進行觸摸輸入，從而導致危險的“盲目”駕駛。目前因駕駛時進行觸摸式輸入導致的交通事故率已經上升到第4位；相比之下，手勢交互只需駕駛員自然地做出手勢，無需轉移注意力就能獲得車輛的反饋，實現了基于自然人機交互技術的安全駕駛輔助系統，使駕駛時所有操控符合“手眼同向”的安全駕駛原則，極大地保障了行車安全。

技術實現要素：

為解決傳統車內的觸摸按鍵存在的駕駛安全性差的問題，本發明提供一種基于TOF手勢識別的控制系統。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種基于TOF手勢識別的控制系統，它包括圖像識別模塊、圖像處理模塊、TOF控制模塊和BCM模塊，圖像識別模塊與圖像處理模塊相連；TOF控制模塊與圖像處理模塊相連；TOF控制模塊與BCM模塊相連；

圖像識別模塊包括2×2近紅外發射器陣列、3D攝像頭和TOF傳感器；圖像處理模塊包括TOF控制器和電源控制模塊；TOF控制模塊包括MCU、電源模塊和外圍接口電路。

進一步地，圖像識別模塊中的2×2近紅外發射器陣列用于發射紅外光；圖像識別模塊中的3D攝像頭用于捕捉反射回來的紅外光信號，并發送給TOF傳感器；圖像識別模塊中的TOF傳感器用于處理接收到的模擬量信號，并將其轉換為數字信號，實時發送給圖像處理模塊；

圖像處理模塊中的TOF控制器用于接收該數字信號，并將其整合成圖像信息傳送給TOF控制模塊；

TOF控制模塊中的MCU用于處理和分析接收到的圖像信息，提取并識別該圖像中的手勢信息，并將該手勢信息對應的控制命令通過CAN總線發送給BCM模塊；BCM模塊根據接收到的控制命令來進行相對應的功能操作。

進一步地，2×2近紅外發射器陣列與3D攝像頭安裝在儀表臺上端或下端；

2×2近紅外發射器陣列與3D攝像頭的安裝方向為朝向駕駛員手部的方向。

進一步地，圖像識別模塊與圖像處理模塊通過時鐘信號線、IIC、電源線和信號線相連；TOF控制模塊與圖像處理模塊通過Ethernet相連；TOF控制模塊與BCM模塊通過CAN收發器相連。

有益效果：

通過本發明的技術方案，一方面，可替代現有方向盤上的多功能按鍵，通過手勢對車輛進行控制，實現如調節音量、升降檔、電話等功能；在駕駛員開車的時候，可以避免駕駛員因“盲操作”而造成注意力的不集中，提高了駕駛的安全性；另一方面，可替代現有按鍵操作方式，提高了整車的科技感。

附圖說明

圖1為本發明一實施例的基于TOF手勢識別的控制系統中近紅外發射器與3D攝像頭的安裝位置示意圖；

圖2為本發明一實施例的基于TOF手勢識別的控制系統的架構圖；

圖中：1-圖像識別模塊、11-2×2近紅外發射器陣列、12-3D攝像頭、13-TOF傳感器、2-圖像處理模塊、21-TOF控制器、22-電源控制模塊、3-TOF控制模塊、31-MCU、32-電源模塊、33-外圍接口電路4-BCM模塊、5-CAN收發器。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

本實施例提出一種基于TOF手勢識別的控制系統，如圖2所示，它包括圖像識別模塊1、圖像處理模塊2、TOF控制模塊3和BCM模塊4，圖像識別模塊1與圖像處理模塊2通過時鐘信號線、IIC、電源線和信號線相連；TOF控制模塊3與圖像處理模塊2通過Ethernet相連；TOF控制模塊3與BCM模塊4通過CAN收發器5(NXP公司的TJA1042)相連；

圖像識別模塊1包括2×2近紅外發射器陣列11(JDSU公司的DiodeLaser22045498)、3D攝像頭12(SoftKinetic公司的DS325)和TOF傳感器13(TI公司的OPT8241芯片)，2×2近紅外發射器陣列11與3D攝像頭12可安裝在儀表臺上端，如圖1(b)所示，還可安裝在儀表臺下端，如圖1(a)所示；2×2近紅外發射器陣列11與3D攝像頭12的安裝方向為朝向駕駛員手部的方向，如圖1所示；圖像處理模塊2包括TOF控制器21(TI公司的OPT9221芯片)和電源控制模塊22(TI公司的TPS659122芯片)；TOF控制模塊3包括MCU 31(TI公司的AM437x系列芯片)、電源模塊32和外圍接口電路33。

本實施例的工作原理是：通過給目標連續發送光脈沖，然后用傳感器接收從物體返回的光，通過探測光脈沖的飛行(往返)時間來得到目標物距離。即，首先，車輛啟動上電，各模塊初始化；2×2近紅外發射器陣列11向駕駛員側連續發射紅外光，3D攝像頭12捕捉從手勢反射回來的紅外光信號，并發送給TOF傳感器13，TOF傳感器13對紅外光信號進行實時采樣(模擬量信號)，并轉換為數字信號，實時發送給圖像處理模塊2；TOF控制器21接收該數字信號后，經過誤差補償與濾波后，繪制成帶有深度信息的圖像并傳送給TOF控制模塊3；MCU 31接收到圖像信息后，通過機器學習算法識別圖像中的手勢信息，并將手勢信息對應的控制命令通過CAN報文發送給BCM模塊4，其中，識別靜態手勢時采用連續隱馬爾科夫算法(CHMM)，選用手型輪廓像素點坐標值序列作為靜態手勢的數據特征；識別動態手勢時采用隱馬爾科夫算法(HMM)算法，利用3D攝像頭12捕獲連續運動的手勢，隨后將其進行部分圖像的預處理操作，利用手勢分割技術將手勢部分分割出來，并提取手勢的質心以及面積的大小作為特征向量，用于建立隱馬爾可夫模型的參數，并對其進行應用；BCM模塊4根據接收到的控制命令來進行相對應的功能操作。

具體地，駕駛員手握方向盤，左手大拇指做“按”動作手勢，TOF控制模塊3中的MCU 31識別出圖像中的該手勢信息，則發送“升檔功能”控制命令給BCM模塊4，BCM模塊4進行升檔操作；駕駛員手握方向盤，右手大拇指做“按”動作手勢，TOF控制模塊3中的MCU 31識別出圖像中的該手勢信息，則發送“降檔功能”控制命令給BCM模塊4，BCM模塊4進行降檔操作；駕駛員手握方向盤，右手除大拇指以外的四指做“外彈”動作手勢，TOF控制模塊3中的MCU 31識別出圖像中的該手勢信息，則發送“電話拒接功能”控制命令給BCM模塊4，BCM模塊4進行拒接電話操作；駕駛員手握方向盤，右手除大拇指以外的四指做“回撥”動作手勢，TOF控制模塊3中的MCU 31識別出圖像中的該手勢信息，則發送“電話接聽功能”控制命令給BCM模塊4，BCM模塊4進行接聽接電話操作；駕駛員手握方向盤，左手食指伸直并做“順時針畫圈”動作手勢，TOF控制模塊3中的MCU 31識別出圖像中的該手勢信息，則發送“音量增加功能”控制命令給BCM模塊4，BCM模塊4進行增加音量操作；駕駛員手握方向盤，左手食指伸直并做“逆時針畫圈”動作手勢，TOF控制模塊3中的MCU 31識別出圖像中的該手勢信息，則發送“音量減小功能”控制命令給BCM模塊4，BCM模塊4進行減小音量操作。

對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。

總結

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