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原文传递面向车载立体视觉系统的头部运动姿态检测系统

专利名称：	面向车载立体视觉系统的头部运动姿态检测系统
摘要：	本发明公开了一种面向车载立体视觉系统的头部运动姿态检测系统，其中，头部姿态检测模组用于检测驾驶员头部姿态，车身姿态检测模块用于检测车身的姿态，服务器获得驾驶员头部与车身的相对姿态数据；服务器将获得的相对姿态数据发送至云台，云台带动安装在云台上的双目摄像机转动，使双目摄像机相对车身的姿态与驾驶员头部相对于车身的姿态相同；双目摄像机用于采集车身的姿态图像及车身外部场景图像，并将采集的图像信息回传至服务器，服务器将双目摄像机拍摄到图像传输给头戴显示器进行显示，解决了夜间能见度条件差的情况下，或者封闭或观察窗口较小的车身中驾驶员及观察员难于观察外部的问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	电子科技大学
发明人：	陈东义;郭承刚;黄志奇;杨雁杰;陈俊辉
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-31T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201910098447.X
公开号：	CN109878528A
代理机构：	成都行之专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	熊曦
分类号：	B60W40/08(2012.01);B;B60;B60W;B60W40
申请人地址：	610000 四川省成都市高新区(西区)西源大道2006号
主权项：	1.面向车载立体视觉系统的头部运动姿态检测系统，其特征在于，所述姿态检测系统包括：头部姿态检测模组、车身姿态检测模块、服务器、云台、头戴显示器、双目摄像机；头部姿态检测模组用于检测驾驶员头部姿态，车身姿态检测模块用于检测车身的姿态,头部姿态检测模组和车身姿态检测模块将检测到的数据传输至服务器，服务器将两个模块检测到的数据进行比较计算出差值，获得驾驶员头部与车身的相对姿态数据；服务器将获得的相对姿态数据发送至云台，云台基于相对姿态数据进行转动，带动安装在云台上的双目摄像机转动，使双目摄像机相对车身的姿态与驾驶员头部相对于车身的姿态相同；双目摄像机用于采集车身的姿态图像及车身外部场景图像，并将采集的图像信息回传至服务器，服务器将双目摄像机拍摄到图像传输给头戴显示器进行显示。 2.根据权利要求1所述的面向车载立体视觉系统的头部运动姿态检测系统，其特征在于，头部姿态检测模组具体为头部姿态检测模块，头部姿态检测模块用于检测驾驶员头部姿态数据包括：驾驶员头部相对于地球坐标系俯仰角pitch，驾驶员头部相对于地球坐标系偏航角yaw，驾驶员头部相对于地球坐标系翻滚角roll；车身姿态检测模块用于检测车身的姿态数据，包括：车身相对于地球坐标系俯仰角pitch，车身相对于地球坐标系偏航角yaw，车身相对于地球坐标系翻滚角roll。 3.根据权利要求2所述的面向车载立体视觉系统的头部运动姿态检测系统，其特征在于，头部姿态检测模块与车身姿态检测模块结构相同，均包括：陀螺仪，地磁计，加速度计三种传感器，每种传感器分别采集X轴，Y轴，Z轴三个方向上的数据，利用采集的数据计算出用于计算最终被测物三轴姿态四元数，利用四元数与欧拉角的转换关系计算出三轴姿态即欧拉角。 4.根据权利要求2所述的面向车载立体视觉系统的头部运动姿态检测系统，其特征在于，服务器将两个姿态传感器检测到的数据进行比较计算出差值，获得驾驶员头部与车身的相对姿态数据，具体包括：两个姿态检测模块上传的分别是：驾驶员头部俯仰角pitch1，驾驶员头部偏航角yaw1，驾驶员头部翻滚角roll1；车身俯仰角pitch2，车身偏航角yaw2，车身翻滚角roll2；分别将两个俯仰角做差，两个偏航角做差，两个翻滚角做差，从而获得驾驶员头部与车身的相对车身姿态，即是两者间的相对俯仰角pitch，相对偏航角yaw和相对翻滚角roll。 5.根据权利要求2所述的面向车载立体视觉系统的头部运动姿态检测系统，其特征在于，所述驾驶员头部与车身的相对姿态数据具体为：驾驶员头部相对于车身的左右偏转角度，前后俯仰角度，和左右翻滚角。 6.根据权利要求1所述的面向车载立体视觉系统的头部运动姿态检测系统，其特征在于，服务器将获得的相对姿态数据发送至控制云台随动系统的云台控制模块，云台控制模块将相对姿态数据转换成控制云台的信号数据并通过串口发送给云台舵机，利用PWM信号控制舵机转至指定角度，带动安装在云台上的双目摄像机，使双目摄像机相对车身的姿态与驾驶员头部相对于车身的姿态相同。 7.根据权利要求6所述的面向车载立体视觉系统的头部运动姿态检测系统，其特征在于，云台具有水平、俯仰、翻转中的两个或三个自由度，具有两个或三个舵机，分别控制偏转角度和俯仰角度或分别控制偏转角度和俯仰角度和翻滚角度。 8.根据权利要求1所述的面向车载立体视觉系统的头部运动姿态检测系统，其特征在于，双目摄像机采集车身的姿态图像及车身外部场景图像，并回传至服务器，服务器将双目摄像机拍摄到的有视差的图像合并为有3D效果的立体图像，再传给驾驶员佩戴的头戴显示器进行显示。 9.根据权利要求1所述的面向车载立体视觉系统的头部运动姿态检测系统，其特征在于，头部姿态检测模组安装在头戴显示器上，佩戴在驾驶员头部，车身姿态检测模块与车身固定连接，双目摄像机安装在云台上，服务器放置在车身内部。 10.根据权利要求1所述的面向车载立体视觉系统的头部运动姿态检测系统，检测系统中的头部姿态检测模组与车身姿态检测模块对应为两级两级惯性传感，检测系统可扩展为3级或多级惯性传感。 11.根据权利要求1所述的面向车载立体视觉系统的头部运动姿态检测系统，头部姿态检测模组包括：头部姿态检测模块和图像捕获模块，头部姿态检测模块用于获得驾驶员头部的第一姿态数据，并将获得第一姿态数据传输至服务器；图像捕获模块用于获得驾驶员头部相关图像信息，基于驾驶员头部相关图像信息获得驾驶员头部的第二姿态数据；基于第一姿态数据和第二姿态数据对头部姿态检测模组检测到的驾驶员头部姿态数据进行矫正，获得矫正后的驾驶员头部姿态数据。 12.根据权利要求11所述的面向车载立体视觉系统的头部运动姿态检测系统，图像捕获模块包括：若干摄像机和一个标识，标识安装在用户头部，摄像机用于采集标识信息，并将采集的标识信息发送至服务器，服务器对标识信息进行处理获得驾驶员头部姿态数据，根据对应摄像机的位置对驾驶员头部姿态数据进行修正，获得驾驶员头部的第一姿态数据。 13.根据权利要求11所述的面向车载立体视觉系统的头部运动姿态检测系统，图像捕获模块包括：1个摄像机和若干标识，该摄像机正对驾驶员人脸或正对驾驶员后脑，3个标识均安装在用户头部，其中一个标识位于驾驶员头部正前方或正后方，摄像机用于采集标识信息，并将采集的标识信息发送至服务器，服务器对标识信息进行处理获得驾驶员头部姿态数据，根据对应摄像机的位置对驾驶员头部姿态数据进行修正，获得驾驶员头部的第一姿态数据。 14.根据权利要求11所述的面向车载立体视觉系统的头部运动姿态检测系统，图像捕获模块为一个正对驾驶员人脸或正对驾驶员后脑的摄像机，摄像机用于采集驾驶员头部特征图像，并将采集的驾驶员头部特征图像发送至服务器，服务器对驾驶员头部特征图像进行识别，获得驾驶员头部的第一姿态数据。 15.根据权利要求11所述的面向车载立体视觉系统的头部运动姿态检测系统，基于第一姿态数据和第二姿态数据对头部姿态检测模组检测到的驾驶员头部姿态数据进行矫正，获得矫正后的驾驶员头部姿态数据，具体包括：获得当前第二姿态数据与第一姿态数据的差值，并存为最新的偏差值；并在之后的数据处理中持续使用该偏差值对头部姿态检测模组检测到的驾驶员头部姿态数据进行矫正，获得矫正后的驾驶员头部姿态数据。 16.根据权利要求12-14中任意一个所述的面向车载立体视觉系统的头部运动姿态检测系统，在对驾驶员头部姿态数据进行矫正前还包括：判断第二姿态数据是否达到设定的校准点。 17.根据权利要求16所述的面向车载立体视觉系统的头部运动姿态检测系统，当图像捕获模块包括若干摄像机和一个标识时，此时设定的校准点为：服务器对摄像机采集到的图像进行检测，当检测到摄像机拍摄到的标识在图像中的面积符合预设要求时则判断达到设定的校准点，预设要求为：\|\|Smaker1-Smaker2\|\|
所属类别：	发明专利