车载显示屏调节装置及车辆的制作方法

[0001]
本申请涉及车载显示装置技术领域，具体涉及一种可以实现车载显示屏角度自动调节的车载显示屏调节装置及车辆。


背景技术：

[0002]
随着人们对于车辆人机交互功能的需求越来越高，近年来车载显示屏的功能也日益丰富。因为车辆人员坐姿和观察角度的不同，为了使人获得最佳的观看效果，需要对车载显示屏的角度进行调节，然而，现有的车载显示屏在调节角度时较为不便，会对用户体验以及行车安全造成影响。


技术实现要素：

[0003]
本申请提供一种车载显示屏调节装置及车辆，能够根据人眼的位置自动调节车载显示屏的角度。
[0004]
为解决上述技术问题，本申请所提供的技术方案为：
[0005]
第一方面，本申请实施方案提供了一种车载显示屏调节装置，包括：
[0006]
调节单元，所述调节单元一端固定连接所述车载显示屏，另一端固定连接车辆中控台，所述调节单元用于带动所述车载显示屏移动；
[0007]
控制单元，所述控制单元与所述车载显示屏固定连接，所述控制单元与所述调节单元电讯连接，所述控制单元用于检测人眼的位置并确定人眼注视方向，并根据所述人眼注视方向驱动所述调节单元，以带动所述车载显示屏移动。
[0008]
在一些实施方案中，所述控制单元包括检测模块和控制模块，所述检测模块与所述控制模块电讯连接，所述控制模块与所述调节单元电讯连接；
[0009]
所述检测模块用于检测人眼的位置并确定人眼注视方向；
[0010]
所述控制模块用于根据所述人眼注视方向驱动所述调节单元，以带动所述车载显示屏移动。
[0011]
在一些实施方案中，所述控制模块中预存有多个显示屏目标位置和多个目标注视方向，所述显示屏目标位置与所述目标注视方向一一对应；
[0012]
所述检测模块用于获取人的面部信息，并将所述面部信息发送至所述控制模块；
[0013]
所述控制模块用于根据所述面部信息对所述人眼位置进行定位，并确定所述人眼注视方向；
[0014]
所述控制模块还用于在确定所述人眼注视方向后，将所述人眼注视方向和所述多个目标注视方向进行比对，找到与所述人眼注视方向相同的目标注视方向，以确定所述显示屏目标位置；
[0015]
所述控制模块还用于获取所述车载显示屏的当前位置，若所述当前位置与所述目标位置不一致，驱动所述调节单元带动所述车载显示屏移动至所述目标位置。
[0016]
在一些实施方案中，所述检测模块包括摄像头和光源，所述检测模块用于通过所
述摄像头和所述光源得到人眼信息，并将所述人眼信息发送至所述控制模块，所述控制模块用于根据所述人眼信息确定所述人眼注视方向；
[0017]
所述控制模块还用于在确定所述人眼注视方向后，计算出所述摄像头的视线与所述人眼注视方向的角度；
[0018]
所述控制模块还用于在计算出所述摄像头的视线与所述人眼注视方向的角度后，根据所述角度驱动所述调节单元调节所述车载显示屏的位置。
[0019]
在一些实施方案中，所述摄像头为宽动态摄像头。
[0020]
在一些实施方案中，所述控制单元集成在所述车载显示屏中。
[0021]
在一些实施方案中，所述调节单元包括显示屏连接部、中控台连接部和电机组；
[0022]
所述显示屏连接部的第一端固定连接所述车载显示屏，所述显示屏连接部的第二端与所述中控台连接部铰接；
[0023]
所述中控台连接部的第一端固定连接所述车辆中控台，所述中控台连接部的第二端与所述显示屏连接部的第二端铰接；
[0024]
所述电机组分别与所述显示屏连接部和所述中控台连接部固定连接，所述电机组用于带动所述显示屏连接部与所述中控台连接部彼此相对地转动；
[0025]
所述电机组用于带动所述中控台连接部相对于所述车辆中控台转动；和/或，
[0026]
所述电机组用于带动所述车载显示屏相对于所述显示屏连接部转动。
[0027]
在一些实施方案中，所述显示屏连接部和所述中控台连接部构成十字万向节；
[0028]
所述中控台连接部包括结构本体和基座，所述结构本体与所述显示屏连接部铰接，所述基座的一端与所述结构本体铰接，所述基座的另一端与所述车辆中控台固定连接；
[0029]
所述电机组包括互相垂直的第一轴、第二轴和第三轴，所述第一轴和所述第二轴分别与所述十字万向节的两个旋转轴重合，所述电机组用于带动所述显示屏连接部相对于所述结构本体绕第一轴和第二轴旋转，所述电机组用于带动所述结构本体相对于所述基座绕所述第三轴旋转。
[0030]
在一些实施方案中，所述显示屏连接部包括显示屏连接件和第一本体，所述中控台连接部包括中控台连接件和第二本体；
[0031]
所述显示屏连接件的一端固定连接所述车载显示屏，所述显示屏连接件的另一端与所述第一本体铰接，所述中控台连接件的一端固定连接所述车辆中控台，所述中控台连接件的另一端与所述第二本体铰接，所述第一本体和所述第二本体铰接；
[0032]
所述电机组分别与所述第一本体和所述第二本体固定连接，所述电机组用于带动所述显示屏连接件相对于所述第一本体绕第一轴旋转，所述电机组用于带动所述第二本体相对于所述中控台连接件绕第二轴旋转，所述电机组用于带动所述第一本体相对于所述第二本体绕第三轴旋转；
[0033]
所述第一轴、所述第二轴和所述第三轴互相垂直。
[0034]
在一些实施方案中，所述电机组由多个伺服电机组成。
[0035]
另一方面，本申请实施方案提供了一种车辆，包括本申请实施方案中所述的车载显示屏调节装置。
[0036]
本申请提供了一种车载显示屏调节装置以及车辆，通过控制单元内的检测模块，对人眼的位置进行检测和定位，并将人眼的位置信息发送到控制单元内的控制模块，控制
模块根据所接收到的人眼位置信息，发送控制信号至调节单元，以驱动调节单元带动车载显示屏移动，实现角度的调节。由此，能根据人眼的位置自动调节车载显示屏的角度，提高了用户体验，同时降低了因为驾驶员在行驶途中观看车载显示屏时转头角度过大、或者需要手动调节车载显示屏角度造成的对行车安全的影响。
附图说明
[0037]
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其他有益效果显而易见。
[0038]
图1为本申请一个实施例的车载显示屏调节装置的原理示意图；
[0039]
图2为本申请另一实施例的车载显示屏调节装置的原理示意图；
[0040]
图3为简略眼模型示意图；
[0041]
图4为近红外光反射示意图；
[0042]
图5为本申请一个实施例的车载显示屏调节装置的结构示意图；
[0043]
图6为本申请提供的车载显示屏调节装置在另一个调节角度的示意图；
[0044]
图7为本申请另一个实施例的车载显示屏调节装置的结构示意图。
具体实施方式
[0045]
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0046]
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0047]
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0048]
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示
第一特征水平高度小于第二特征。
[0049]
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
[0050]
本申请提供一种车载显示屏调节装置及车辆，以下分别进行详细说明。
[0051]
首先，本申请实施例提供了一种车载显示屏调节装置，结合图1和图5所示，车载显示屏调节装置包括调节单元101和控制单元201(图5中未示出)，调节单元101的一端固定连接车载显示屏100，另一端固定连接车辆中控台(图5中未示出)，调节单元101用于带动车载显示屏100移动；
[0052]
控制单元201与车载显示屏100固定连接，可以和车载显示屏100同步运动，控制单元201与调节单元101电讯连接，控制单元201用于检测人眼的位置并确定人眼注视方向，然后根据人眼注视方向，向调节单元101发送控制信号，以驱动调节单元101带动车载显示屏移动。
[0053]
本申请实施例通过控制单元201对人眼的位置进行检测和定位，通过人眼位置确定人眼注视方向，控制单元201根据人眼注视方向发送控制信号至调节单元101，以驱动调节单元101带动车载显示屏100移动，实现角度的调节。由此，能根据人眼的位置自动调节车载显示屏的角度，提高了用户体验，同时降低了因为驾驶员在行驶途中观看车载显示屏时转头角度过大、或者需要手动调节车载显示屏角度造成的对行车安全的影响。
[0054]
在本申请的一些实施例中，如图2所示，控制单元201包括检测模块202和控制模块203，检测模块202与控制模块203电讯连接，检测模块202用于获取人的面部信息，并将所述面部信息发送至控制模块203，控制模块203根据所述面部信息对所述人眼位置进行定位，然后根据人眼的位置进一步对虹膜位置进行定位。
[0055]
在本申请的一些实施例中，检测模块202获取到人的面部图像信息后，利用模板匹配法、灰度投影法、基于gabor小波变换法等方法在人脸区域中对人眼位置进行定位，然后根据人眼的位置进行虹膜位置的定位。在定位出人眼位置后，首先将左右人眼区域分割出来进行形态学处理，得到形态学滤波后边界区域较为平滑的左右人眼区域，然后采用轮廓跟踪的方法提取眼睛轮廓的边缘点，拟合出左右人眼区域的轮廓椭圆，接着采用canny边缘检测算法得到清晰的人眼区域的边缘信息，通过霍夫变换来定位虹膜的位置。最后通过对比眼睛轮廓中心的坐标和虹膜中心坐标，来获取人眼注视方向。
[0056]
控制模块203中预存有多个显示屏目标位置和多个目标注视方向，显示屏目标位置与目标注视方向一一对应。其中，目标注视方向需要通过预设人眼位置确定，预设人眼位置通过统计不同身材的驾驶员和副驾驶员按照不同的姿势坐在座椅上时，眼睛位置在车身空间坐标系中的分布得来。目标注视方向由身高、坐高、坐姿眼高、头部偏转角度、人体头部尺寸、人眼位置、眼睛的偏转角度等因素共同决定，在本申请实施例中，目标注视方向包括了大部分坐在主驾驶座或副驾驶座上的人员可能会有的注视方向。为了获得最佳的观看效果，应使显示屏的平面与人眼注视方向垂直，所以显示屏的目标位置即显示屏平面与目标
注视方向垂直时显示屏的位置。
[0057]
在本申请的一些实施例中，检测模块202获取到人的面部图像信息后，将其发送至控制模块203，控制模块203对人眼位置和虹膜位置进行定位，然后推算出人眼注视方向。控制模块203将人眼注视方向和目标注视方向进行比对，确定和人眼注视方向对应的显示屏目标位置。显示屏目标位置确定后，控制模块203将其与获取到的显示屏当前位置进行比对，如果两者不一致，则控制模块203发送控制信号至调节单元101，以驱动调节单元101带动车载显示屏移动到显示屏目标位置。可以通过在控制单元201内设置位置传感器，通过位置传感器来获得显示屏当前位置。
[0058]
在本申请的一些实施例中，如图2所示，检测模块202与控制模块203相连，检测模块20获取到人的面部图像信息后，将其发送至控制模块203。控制模块203包括中央处理器cpu230(central processing unit，中央处理器)、微控制单元mcu231(microcontroller unit，微控制单元)和存储器232，cpu230可通过串口与mcu231和存储器232进行通信。在本申请实施例中，检测模块202可以为宽场相机。
[0059]
中央处理器cpu230对人的面部图像信息进行计算处理，推算出人眼注视方向。存储器232中预存有多个显示屏目标位置和多个目标注视方向，中央处理器cpu230根据比对人眼注视方向和目标注视方向，确定显示屏目标位置；中央处理器cpu230用于获取车载显示屏100的显示屏当前位置，并判断显示屏当前位置和显示屏目标位置是否一致，然后将判断结果发送给微控制单元mcu231。
[0060]
微控制单元mcu231与调节单元101相连，微控制单元mcu231用于根据中央处理器cpu230发送的判断结果输出控制信号给调节单元101，如果显示屏当前位置和显示屏目标位置不一致，则输出第一控制信号给调节单元101，以通过调节单元101带动车载显示屏100旋转至与显示屏目标位置相同的位置，如果显示屏当前位置和显示屏目标位置一致，则输出第二控制信号给调节单元101，调节单元101不工作，保持车载显示屏100处于当前位置。
[0061]
为了更加精确地确定人眼的视线方向，在本申请的一些实施例中，如图2所示，检测模块202包括摄像头221和光源222，检测模块202利用瞳孔-角膜反射技术获取人眼注视方向。人眼是一个复杂的光学仪器，是由多个界面组成的共轴光学系统。在视线追踪中，通常对人眼进行简化和近似处理。本申请实施例采用emsley简略眼作为眼球简化模型，如图3所示，o
cornea
为角膜中心；o
eyeball
为眼球转动中心；r为角膜半径；r
d
为瞳孔中心和角膜中心的距离；n为眼球内容物折射率。emsley简略眼将复杂的人眼简化为仅有一个折射界面而又保持其基本光学性质的光学结构，那么，在确定人眼光轴上角膜中心和瞳孔中心的三维坐标后，即可通过确定眼球对称轴光轴来估计人眼注视方向。
[0062]
如图4所示，o为摄像头光心；q为led点光源；c为角膜中心；l为光心到点光源的距离；r为角膜半径；p为角膜表面光线反射点；p
img
为第一普金野像。建立如上图所示的三维坐标系oxyz和二维辅助坐标系xoz’，其中摄像头光心o为原点，x轴为光心和点光源连线方向，z轴为摄像头光轴，y轴垂直xoy平面向上。在opq平面内垂直x轴向上方向为轴。xyz平面与xoz’平面夹角为θ。
[0063]
由凸球面镜反射定律可知:光源q、光心o、球心c、反射点p、像点p
img
五点共面，且cm为∠opq的角平分线。在二维辅助坐标系xoz’内，有以下三角关系式：
[0064][0065][0066]
根据上述三角关系，在辅助平面xoz’内，角膜中心坐标表达式为：
[0067][0068]
将二维辅助坐标系xoz’绕x轴旋转θ后与xoz平面重合。那么在已知第一普金野像点p
img
的图像坐标、距离l和角膜半径r的前提下，利用几何关系可以得到角膜中心三维坐标表达式：
[0069][0070]
其中，θ＝tan-1
(y
pimg
/z
pimg
)。
[0071]
上述方程还可以看作是经过角膜中心c，以x
p
为参数的空间曲线参数方程，那么，利用摄像头和光源，就可以确定角膜中心，即空间曲线交点的三维坐标。在获取角膜中心三维坐标后，可以利用简略眼模型中瞳孔和角膜中心的距离参数求得瞳孔中心三维坐标，最后通过光轴直线方程得到人眼注视方向。
[0072]
检测模块202利用瞳孔角膜反射技术确定人眼注视方向后，将人眼注视方向信息发送至控制模块203，控制模块203计算出摄像头视线与人眼注视方向的角度。摄像头视线，即为摄像头光轴所在的直线，控制模块203可驱动调节单元101调整车载显示屏100的位置，直到人眼注视方向所在的直线和摄像头光轴所在的直线重合。
[0073]
为了获得最佳的观看效果，应使车载显示屏100的平面与人眼注视方向垂直，并且人眼注视方向所在的直线通过车载显示屏100的平面中心。考虑到检测模块202中的摄像头一般位于车载显示屏100的边沿，所以当人眼注视方向所在的直线和摄像头光轴所在的直线重合时，人眼注视方向所在的直线并不会通过显示屏的平面中心。可以根据车载显示屏100的尺寸，以及摄像头221在车载显示屏100上的位置，推算出当人眼注视方向所在的直线垂直于车载显示屏100的平面且通过平面中心时，人眼注视方向与摄像头视线之间的角度。该角度可作为目标角度，控制模块203可驱动调节单元101调整车载显示屏100的位置，直到人眼注视方向和摄像头视线之间的角度和目标角度一致。
[0074]
当车内的光线较暗时，检测模块202获取的人眼图像会不清晰，影响了人眼注视方向的确定。在本申请的一些实施例中，检测模块202中的摄像头221为宽动态摄像头，在光线较暗的环境下也能获得清晰的人眼图像。
[0075]
在本申请的一些实施例中，控制单元201集成在车载显示屏100中，减小了所占空间，同时确保控制单元201中的检测模块202能跟随车载显示屏100同步移动，保证了车载显示屏100能被调整到最佳视角，可以理解的是，控制单元201也可以不集成在车载显示屏100
中，例如，可以外挂在车载显示屏100上并与车载显示屏100固定连接，保证能与车载显示屏100一起运动，此处不作限定。
[0076]
在本申请的一些实施例中，如图5和图6所示，显示屏连接部102和中控台连接部103构成一个十字万向节结构。中控台连接部103包括结构本体131和基座132，结构本体131与显示屏连接部102铰接，基座132的一端与结构本体131铰接，基座132的另一端与车辆中控台(图中未示出)固定连接。
[0077]
电机组301分别与显示屏连接部102和中控台连接部103固定连接，电机组301中包括多个电机，电机组301包括三个旋转轴，其中包括互相垂直的第一轴、第二轴和第三轴，第一轴和所述第二轴分别与所述十字万向节的两个旋转轴重合。结合图5和图6，电机组301可以带动显示屏连接部102相对于结构本体131绕第一轴和第二轴旋转，电机组还可以带动结构本体131相对于基座132绕第三轴旋转，以此实现车载显示屏100的角度调节。
[0078]
需要说明的是，除了旋转调节角度外，电机组还可以具有平移调整位置的功能，例如，在基座132和车辆中控台(图中未示出)之间，可以设置类似滑轨的装置，配合电机的驱动实现车载显示屏100相对于车辆中控台的平移移动，配合转动调节角度能更方便地将车载显示屏100调整到能使人获得最佳观看效果的位置。
[0079]
在本申请的一些实施例中，如图7所示，显示屏连接部102包括显示屏连接件121和第一本体122，中控台连接部103包括中控台连接件133和第二本体134。显示屏连接件121的一端固定连接车载显示屏100，显示屏连接件121的另一端与第一本体122铰接，中控台连接件133的一端固定连接车辆中控台(图中未示出)，中控台连接件133的另一端与第二本体134铰接，第一本体122和第二本体134铰接；
[0080]
电机组分别与第一本体122和第二本体134固定连接，电机组(图中未示出)包括多个电机，电机组可带动显示屏连接件121相对于第一本体122绕第一轴旋转，电机组可带动第二本体134相对于中控台连接件133绕第二轴旋转，电机组可带动第一本体122相对于第二本体134绕第三轴旋转，第一轴、第二轴和第三轴互相垂直。通过以上结构设置，利用三个相互垂直的电机转轴分别控制三个方向的角度调节，实现了车载显示屏100的角度调节，且结构简单，所占空间较小。
[0081]
在本申请的一些实施例中，电机组中的多个电机为伺服电机，其调节精度较高，可以使车载显示屏100的角度调节更加精确。
[0082]
本申请实施例还提供一种车辆，包括上述实施例中提供的车载显示屏100，车辆可以是燃油车，也可以电动车或者油电混合动力车，此处不作限定。
[0083]
本申请实施例通过控制单元内的检测模块，对人眼的位置进行检测和定位，并将人眼的位置信息发送到控制单元内的控制模块，控制模块根据所接收到的人眼位置信息确定人眼注视方向，并根据人眼注视方向发送控制信号至调节单元，以驱动调节单元带动车载显示屏移动，实现角度的调节。由此，能根据人眼的位置自动调节车载显示屏的角度，使人获得最佳的观看效果，提高了用户体验，同时降低了因为驾驶员在行驶途中观看车载显示屏时转头角度过大、或者需要手动调节车载显示屏角度造成的对行车安全的影响。
[0084]
以上对本申请提供的一种车载显示屏调节装置和车辆进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述
各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

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