一种汽车驾驶眼镜的制作方法
【专利摘要】一种汽车驾驶眼镜，车顶各方向安装有摄像头，图像信号送到处理器，车内有驾驶者头部姿态探测器，眼镜架上有传感器和微型摄像头，这些信息也传送到处理器，处理器判断驾驶者所需的视角和方向，并对该视角图像进行处理，处理结果发送至眼镜，位于眼镜上的投影器将图像投射到驾驶者眼睛上，根据驾驶者需求，可以提供大范围的视角和视野，甚至可以在车身之外观察，提高驾驶安全性，消除车辆盲区，并且为汽车的结构、外观和安全方面的改进提供条件，例如，可以从空中俯瞰汽车和周围情况，如同汽车游戏画面一样清楚。
【专利说明】一种汽车驾驶眼镜
【技术领域】
[0001] 一种汽车驾驶眼镜，属于汽车领域。
【背景技术】
[0002] 目前，汽车驾驶者主要通过玻璃窗和反光镜观察车外情况，摄像头和显示器装置 可以拓展观察视野，作为辅助设施得到大量的应用，取得了很好的效果。
[0003] -些问题还有待改进，以倒车为例，驾驶者可以从屏幕观看车后景象，但车前方也 要观察，否则可能引起车头侧向剐蹭，驾驶者要不断抬头低头，显示器和前方亮度有差异， 瞳孔有一个适应过程，两侧后视镜也要观察，各种视角需不断转换，真实场景和屏幕场景转 换有一个过程，同时要思考左向和右向问题，一旦操作方向和速度失误，将会导致事故和损 失，有些驾驶者甚至将头伸出车窗观察，十分危险。
[0004] 随着车辆数量与日俱增，交通安全问题日益突出，车辆视线和盲区问题依然是一 个突出课题，目前看来，多而大的视窗必不可少，汽车整体结构几乎难以改变，玻璃视窗本 身是薄弱环节，例如，高速行驶中对面飞起的杂物或石子，玻璃往往难以抵挡，驾驶者前面 不能附加任何缓冲设施，当车辆发生翻滚或跌落时，通常玻璃首先遭到损坏，门体玻璃影响 到其结构和强度，即便如此，汽车的一些盲区依然难以消除，例如，AB柱盲区、两侧盲区等， 不少伤害事故由盲区引起，尤其对于儿童伤害尤为严重。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种汽车驾驶眼镜，驾驶者可以从所需要的视角驾驶汽 车，提高驾驶安全性，消除车辆盲区，可以为汽车的结构、外观和安全改进提供条件。
[0006] -种汽车驾驶眼镜，车顶各方向安装有摄像头，这些摄像头提供车外全景图像并 送到处理器，车内有驾驶者头部姿态探测器，眼镜架上有拍摄驾驶者眼睛的微型摄像头，姿 态探测器和微型摄像头采集驾驶者特征信息，处理器根据这些信息判断驾驶者欲观察的方 向和视角，并将图像变换到该方向和视角，发送到眼镜上，位于眼镜上的投影器将图像投送 到驾驶者眼睛上。
[0007] 投影器位于眼镜架前上方，并且可以上下移动调节或翻转，当本装置出现故障时， 可正常观观察前方路面，也可通过上推或翻转移除投影器，投影器亮度跟随环境变化，当投 影器被移除时，驾驶者可以立即适应环境光线，投影器前方有遮光板，遮光板也可以翻转， 以调整环境光线。
[0008] 位于车辆顶的摄像头有适应或抑制强光能力，这些摄像头附加有清除雨雪装置， 防止雾气措施。
[0009] 两路投影器提供两路图像信号，两路信号包含视角和景深信息。
[0010] 投影器也可以显示导航信息，处理器有图像储存单元，可以记录行车情况。
[0011] 本系统有移动物提示功能，当启用该功能时，处理器对与背景发生相对移动的物 体或人体，从背景中提取出来，进行高亮、着色或镶边等处理，引起驾驶者注意。
[0012] 在车窗大幅度减小或一些车窗被取消情况下，对于车内其他乘员，可以提供显示 器观看风景。
[0013] 本发明不仅可用于汽车，也可用于其它移动设备或机器，或具有危险、有害、高低 温场合，一些例子如，轮船、特种飞机、坦克、吊车或其它工业设备或工程机械，例如，吊车操 作可以从高空移到地面进行。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是系统结构图。
[0015] 图2是视角变换原理图。
[0016] 图3是一种减小盲区设计。
[0017]
【具体实施方式】： 下面结合附图，对发明的优选实施例进行介绍。
[0018] 图1是系统结构图，位于车辆顶部的多只摄像头1可以拍摄车辆周围的全景图像， 摄像头向下倾斜，以消除摄像头下方盲区，头部姿态探测器2是两只红外线补光的摄像头， 可以采集驾驶者头部姿态和动作，眼镜架7上有多只红外光反射点6,做为识别定位参考 点，以确定驾驶者头部姿态或动作，投影器3和遮光片4通过铰链5连接到眼镜架7上，两 者可以一起上下移动，可以分别向上翻转，电池8位于眼镜架后部，眼镜架7上有拍摄驾驶 者眼睛的微型摄像头。
[0019] 头部姿态探测器2和微型摄像头信号均传送到处理器，根据这些信号可以知道驾 驶者头部面部朝向、倾斜度、位置以及眼球动作，以确定所要求的视角、视向，最终，处理器 将换算好的图像发送到眼镜上。
[0020] 眼镜上有心率和脑电波传感器，结合微型摄像头获取的眼睛图像，可以评判驾驶 者身体状态，并可发出提示或报警信号。
[0021] 驾驶者的视角可以位于车顶上方，这是有利的，站得高即看得远，驾驶者具有更广 阔的视线范围，可以提前发现紧急情况，具有更多的处理时间，可以采用加长杆将摄像头进 一步升商。
[0022] 对于车顶部的摄像头，环境光线在较大范围变化，对面汽车大灯可能使图像成为 白板，解决摄像头光线适应问题特别关键，需要特别设计，摄像头应具有抑制或适应强光能 力，下述措施或例子可供选择或组合采用；首先，使用动态范围较大的感光芯片，并且提升 对红外光的灵敏度；其次，在镜头前使用滤光片或滤光镀膜，对汽车大灯特征光谱进行过 滤；再者，在镜头之后加光敏液晶，光敏液晶被强光照射部分透明度变差，光敏液晶反应速 度须符合行车环境光线变化速度。
[0023] 抑制强光的一个可选方案是采用光电池原理，特制液晶片上有光电池阵列，光电 池占据很小的面积比例，不影响图像生成，光电池的两个电极是透明的，分别位于液晶液体 的两个端面，即液晶液体位于两个电极之间，当强光照射到光电池时，光电池产生电压，此 电压加在液晶两端，液晶透明度降低，可以实现自动抑制强光目的，两个电极之间连接有一 电阻，一旦强光移走，光电池电压被电阻释放，液晶回到透明状态。
[0024] 对于上述光敏液晶和光电池方案，均附加在镜头之后，感光芯片之前，如果在镜头 之前，斜向照射的强光会导致图像一片漆黑。
[0025] 车顶摄像头可以采用球形面罩，并且可以旋转，遇雨雪天气，可利用旋转离心力清 除雨雪，或采用小型雨刮器清洁表面，球形面罩是密封的，内部保持干燥防止结露或产生雾 气，可放置干燥剂或采用单向渗水材料，例如聚四氟乙烯阳离子交换膜或称Nafion膜。
[0026] 红外热成像摄像机不受强光、低照度、太阳光的干扰，无论白天还是夜晚，提供清 晰的视频图像，不受恶劣气候影响，因此，红外热成像摄像机是一种可选方案，但红外热成 像摄像机没有色彩信息，且目前价格较高。
[0027] 头部姿态探测也可以用超声波定位，从眼镜架不同部位同时发出不同频率超声 波，此时，头部姿态探测器为超声波接收器，接收器根据收到时间和时间差确定姿态和位 置。
[0028] 头部姿态探测也可以通过在眼镜架内设置传感器获得，在眼镜架左右两边分别有 三轴磁传感器，在驾驶者头部上方有永磁体或电磁线圈，产生非对称非均勻磁场，空间各点 磁场方向和大小是已知的，根据三轴磁传感器数据，可以确定驾驶者头部姿态，如果结合三 轴加速度传感器和三轴陀螺仪，可以获得更可靠姿态数据，这些传感器目前都已经实现微 型化，低功耗，价格不高。
[0029] 眼镜有专用储存盒，盒内有微波充电器，当眼镜放入时即自动充电。
[0030] 图2是视角变换原理图，可以看出，摄像头9和10所拍摄的图像与驾驶者所看到 的图像不一样，同一条线段L，不同视角长度不同，颜色亮度不同，处理器经过几何运算，包 括亮度色度变换，可以将图像变换成驾驶者所需的视角。
[0031] 注意到这样一种现象，当人们要想将目标看得更清楚时，总是从左和右两个方向 查看，本装置可以实现这一点，即视角可以根据驾驶者意图左右移动，例如，当驾驶者头部 向右偏移时，处理器将视角右移，根据驾驶者偏移程度，处理器也可以按适当比例放大移 动，换句话说，当驾驶者头部向右偏移到极限时，处理器可以给出右摄像头10所在的视角 图像，比驾驶者实际偏移更多，更利于看清目标。
[0032] 不过，视角左右变换范围只能限制在摄像头9和10之间，而对于前后变换则可以 较大，例如，结合车顶后部图像，可以将视角变换到车后上方，车顶可以做填补车身颜色处 理。
[0033] 当车辆拐弯时，离心率引起驾驶者身体发生侧偏，这时，处理器内附设的加速度传 感器可以知道车辆在拐弯，而非驾驶者想变换视角，类似地，驾驶者前后移动头部时，视角 变换原理相同。
[0034] 驾驶面板有一个多方共用的操作触摸屏，需要操作的设施共用一个触摸屏，例如 导航，行车记录仪等等，此触摸屏连接到处理器，可以对本产品的一些参数进行设置，例如 视角移动范围或亮度等。
[0035] 处理器不仅需要变换视角，同时也变换视向，根据驾驶者面部朝向和眼球方向，处 理器切换相应视向的画面，例如左侧或右侧，这一处理相对简单一些，最终，可以实现视角 前后左右上下移动，视向可以前视、左视、右视、俯视等。
[0036] 例如倒车，从上方鸟瞰是最优选的，当驾驶者头部前倾到一定角度时，处理器可以 将视角变换到车辆上空，车顶部可以用车身颜色填补，拥有如同汽车游戏一样的视野，从空 中鸟瞰倒车，周围物体一目了然，倒车变得轻松。
[0037] 图3是一种减小盲区设计，虽然具有全视角驾驶眼镜，但传统驾驶方式仍然是必 要的，从车辆安全性考量，可以考虑减小玻璃面积而扩大钢材面积，以加强车辆结构强度和 抗压能力，如图3所示，玻璃四周有一个逐渐加厚过渡区，或在四周镶嵌同等尺寸的光学棱 镜11，利用光线折射，合适的渐变区可以减小AB柱12所遮挡的盲区，当然，这引起局部变 形，过大的变形会影响传统驾驶，加厚尺寸根据实验确定，从人的习惯来说，有一个适应过 程，例如，人们已经习惯汽车后视镜的变形，随着技术的发展和成熟，本产品将逐步稳定完 善，人们可能逐步习惯甚至依赖使用本产品，而玻璃车窗或许做为辅助设施，这时，可以考 虑在驾驶者前面增加缓冲保护装置，或降低驾驶位置，或考虑驾驶者侧向或躺着驾驶汽车， 以利于采取安全保护措施。
【权利要求】
1. 一种汽车驾驶眼镜，主要由摄像头、处理器、眼镜以及姿态探测器组成，这些部件安 装于汽车上，其特征在于：车顶面向各方向安装有摄像头，这些摄像头提供车外全景图像并 送到处理器，车内有驾驶者头部姿态探测器，眼镜上有拍摄驾驶者眼睛的微型摄像头，姿态 探测器和微型摄像头采集驾驶者特征信息，处理器根据这些信息判断驾驶者需要的方向和 视角，并将图像变换到该方向和视角，发送到眼镜上，位于眼镜上的投影器将图像投送到驾 驶者眼睛上。
2. 根据权利要求所述的一种汽车驾驶眼镜，其特征在于：投影器位于眼睛前上方，可 以上下移动或翻转，当本装置出现故障时，可正常观察前方路况，投影器亮度跟随环境变 化，当转换传统观察时，驾驶者可以迅速适应环境光线，投影器前方有遮光板，遮光板也可 以翻转调节。
3. 根据权利要求所述的一种汽车驾驶眼镜，其特征在于：两只投影器提供不同图像， 包含视角和景深信息。
4. 根据权利要求所述的一种汽车驾驶眼镜，其特征在于：驾驶者的视角可以位于车身 之外，或汽车内部，具有较大的视野，位于车顶摄像头可以采用加长杆升高，进一步扩大视 线范围。
5. 根据权利要求所述的一种汽车驾驶眼镜，其特征在于：位于车顶的摄像头有适应或 抑制强光能力，并附加有清除雨雪装置，防止雾气措施。
6. 根据权利要求所述的一种汽车驾驶眼镜，其特征在于：本发明为汽车结构强度改进 提供条件，可以减小玻璃面积，车窗玻璃四周采用逐渐加厚过区域，对光线有折射作用，可 以观察立柱盲区情况。
7. 根据权利要求所述的一种汽车驾驶眼镜，其特征在于：眼镜上设有心率和脑电波传 感器，结合驾驶者眼睛图像，可以评判驾驶者身体状况，并可发出提示或报警信号。
8. 根据权利要求所述的一种汽车驾驶眼镜，其特征在于：处理器对相对于背景移动的 人或体物体进行标记提示。
9. 根据权利要求所述的一种汽车驾驶眼镜，其特征在于：本装置也可以显示导航信 息，或显示其它有利于交通安全的提示信息。
10. 根据权利要求所述的一种汽车驾驶眼镜，其特征在于：本发明也可用于其它机动 设备，或者对人体有危害的场合。
【文档编号】B60R1/00GK104090366SQ201410352315
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】占舒婷 申请人:占舒婷