RU2518404C2 - Vehicle control device - Google Patents
Vehicle control device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2518404C2 RU2518404C2 RU2012138583/11A RU2012138583A RU2518404C2 RU 2518404 C2 RU2518404 C2 RU 2518404C2 RU 2012138583/11 A RU2012138583/11 A RU 2012138583/11A RU 2012138583 A RU2012138583 A RU 2012138583A RU 2518404 C2 RU2518404 C2 RU 2518404C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- emitter
- vehicle
- steering wheel
- television cameras
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 30
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 3
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000003811 finger Anatomy 0.000 description 5
- 238000003491 array Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 4
- 241000380131 Ammophila arenaria Species 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- MCNQUWLLXZZZAC-UHFFFAOYSA-N 4-cyano-1-(2,4-dichlorophenyl)-5-(4-methoxyphenyl)-n-piperidin-1-ylpyrazole-3-carboxamide Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1C1=C(C#N)C(C(=O)NN2CCCCC2)=NN1C1=CC=C(Cl)C=C1Cl MCNQUWLLXZZZAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005057 finger movement Effects 0.000 description 1
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 210000003813 thumb Anatomy 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- User Interface Of Digital Computer (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к транспортной технике и предназначено для облегчения управления транспортными средствами (автомобилем, самолетом, морским судном). Это достигается приданию существующим средствам управления - автомобильному рулю, штурвалу и прочим устройствам управления, функции распознавания жестов оператора (водителя, пилота и пр.) данного транспортного средства. Это позволяет оператору, не отрываясь от процесса управления, подавать дополнительные команды в виде заданных заранее простых жестов, формируемых, например, большими пальцами левой и/или правой руки в пространстве, ограниченном элементами конструкции автомобильного руля или штурвала. Команды, выдаваемые предлагаемым устройством, в свою очередь, могут служить для управления электронной аппаратурой, установленной на транспортном средстве (магнитолой, навигатором, видеорегистратором, стеклоочистителями и стеклоподъемниками), а также для управления различным оборудованием (кондиционером, вентиляторами, освещением, системами оповещения и контроля и пр.).The present invention relates to vehicles and is intended to facilitate the management of vehicles (car, plane, sea vessel). This is achieved by imparting to the existing controls - the car steering wheel, steering wheel and other control devices, the gesture recognition function of the operator (driver, pilot, etc.) of the vehicle. This allows the operator, without interrupting the control process, to submit additional commands in the form of predetermined simple gestures, formed, for example, by the thumbs of the left and / or right hand in the space limited by the structural elements of the car steering wheel or helm. The commands issued by the proposed device, in turn, can be used to control electronic equipment installed on the vehicle (radio, navigator, DVR, wipers and windows), as well as to control various equipment (air conditioning, fans, lighting, warning and control systems etc.).
Известен ряд устройств, используемых, например, в автомобилях, и упрощающих управление электронным оборудованием. Наиболее распространенный из них - инфракрасный пульт дистанционного управления, позволяющий сформировать управляющие сигналы для автомагнитолы, недостатком которого является необходимость для оператора транспортного средства взять этот пульт в руки, т.е. оторваться от процесса управления. Функции этого пульта могут выполнять кнопки, размещенные на рулевом колесе, но и в этом случае необходим зрительный, либо тактильный поиск требуемой для нажатия кнопки, что также отвлекает оператора от процесса управления транспортным средством.A number of devices are known, used, for example, in automobiles, and simplifying the management of electronic equipment. The most common of these is the infrared remote control, which allows generating control signals for the car radio, the disadvantage of which is the need for the vehicle operator to pick up this remote control, i.e. break away from the management process. The functions of this remote control can be performed by buttons located on the steering wheel, but in this case a visual or tactile search of the button required for pressing is also required, which also distracts the operator from the process of driving the vehicle.
Имеются системы, предназначенные для передачи информации с зоны рулевого колеса в электронные узлы автомобиля, например, предложенные в патентах фирм Aciers et Outillage Peugeot (Франция) [1], Toyoda Gosei Co., Ltd. (Япония) [2]. С помощью описанных там технических решений возможно управление автомобильной аппаратурой с поверхности рулевого колеса, но все они обладают обозначенным недостатком - отвлекают водителя от его основной функции - управления движением.There are systems designed to transmit information from the steering wheel area to the electronic components of the car, for example, proposed in patents by Aciers et Outillage Peugeot (France) [1], Toyoda Gosei Co., Ltd. (Japan) [2]. Using the technical solutions described there, it is possible to control automotive equipment from the surface of the steering wheel, but they all have a marked drawback - they distract the driver from his main function - traffic control.
В патенте фирмы International Business Machines Corporation (США) [3] предложена система управления автомобильным оборудованием, основанная на использовании распознавания жестов и голосовых команд. Для этого, кроме всего прочего, предлагается установить на поверхности руля так называемое устройство Touchpad (широко применяемое в ноутбуках). Далее, как предлагается авторами этого изобретения, используется перемещение пальца водителя по поверхности Touchpad, причем вычислительное устройство, входящее в состав системы, распознает определенный заранее набор команд, сопоставляемый с определенными движениями пальца. Недостатком данной системы является наличие Touchpad, с активной зоной, занимающей поверхность рулевого колеса.The patent of International Business Machines Corporation (USA) [3] proposes a system for controlling automotive equipment based on the use of gesture recognition and voice commands. For this, among other things, it is proposed to install the so-called Touchpad device (widely used in laptops) on the surface of the steering wheel. Further, as proposed by the authors of this invention, the driver’s finger is used to move along the surface of the Touchpad, and the computing device that is part of the system recognizes a predefined set of commands that can be compared with certain finger movements. The disadvantage of this system is the presence of Touchpad, with the active zone occupying the surface of the steering wheel.
Наиболее близким по техническому решению с предлагаемым (прототипом), является устройство, запатентованное фирмой Robert Bosh GmbH (Германия) [4]. В этом устройстве с помощью оптически связанных оптоволоконной линией фотоприемника и оптического излучателя регистрируется сила сжатия руля кистью руки водителя транспортного средства. При этом, как утверждается в патенте, сила, с которой водитель сжимает оптоволокно, определяется путем измерения степени поляризации излучения, прошедшего через данное оптоволокно, обкрученное спирально вокруг рулевого колеса. Используя данную систему, водитель может передать команды, изменяя степень сжатия рулевого колеса автомобиля.The closest technical solution to the proposed (prototype) is a device patented by Robert Bosh GmbH (Germany) [4]. In this device, using the optically coupled fiber optic line of a photodetector and an optical emitter, the steering force is recorded by the hand of the driver of the vehicle. In this case, as stated in the patent, the force with which the driver compresses the optical fiber is determined by measuring the degree of polarization of the radiation transmitted through this optical fiber, wound spirally around the steering wheel. Using this system, the driver can transmit commands by changing the compression ratio of the steering wheel of the car.
Недостатками данной системы является ограниченный набор команд, которые может сформировать водитель, регулируя силу сжатия руля и недостаточную информативность этих команд.The disadvantages of this system is the limited set of commands that the driver can form by adjusting the steering compression force and the lack of information content of these commands.
Целью заявляемого устройства является расширение функциональных возможностей существующих устройств управления транспортными средствами путем использования внутреннего пространства, ограниченного рулевым колесом автомобиля либо штурвалом авиационного или морского судна.The purpose of the claimed device is to expand the functionality of existing vehicle control devices by using the internal space bounded by the steering wheel of the car or the helm of an aircraft or sea vessel.
На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, состоящая из рулевого колеса 1, светоизлучателя 2, выполненного в виде полоски, размещенной с внутренней поверхности рулевого колеса, первой и второй телевизионных камер 3 и 4, оптически сопряженных со светоизлучателем 2, и специализированного вычислителя 5, на входы которого поступают сигналы с выходов телевизионных камер. На выходе специализированного вычислителя 5 формируются сигналы управления оборудованием транспортного средства - магнитолой, навигатором, видеорегистратором, стеклоочистителями и стеклоподъемниками, кондиционером, световым и звуковым оборудованием и пр.Figure 1 presents the functional diagram of the proposed device, consisting of a
Как видно из оптической схемы, приведенной на фиг.2, рабочая зона W данного устройства образуется пересечением углов обзора первой - и второй - Ψ2 телевизионных камер 3, 4, с поверхностью S светоизлучателя 2. Рабочая зона W имеет узкую ширину h в направлении оси Y, и фактически является двумерной плоскостью, являющейся пространственным аналогом стеклянной touch-панели [5]. При отсутствии в рабочей зоне объектов, на фотоприемных матрицах 6 и 7 формируются изображения светоизлучателя 2 - полоски β1 и β2 соответственно. Появление в рабочей зоне объекта R (пальца оператора транспортного средства), пересекающего рабочую область в направлении Y, вызывает появление на фотоприемных матрицах 6 и 7, входящих в состав телевизионных камер 3 и 4, затененных участков α1 и α2. Их середины позволяют определить пространственное положение точки М, находящейся в рабочей зоне W и принадлежащей объекту R. Определение координат точки М поясняется на фиг.3 и основано на предложенном, например в [3], анализе стереосъемки с двух телевизионных камер с параллельными оптическими осями. Учитывая, что оптические центры объективов O и О2 лежат в плоскости W, Y - координата объекта R всегда равна нулю, расчетные формулы координат X и Z имеют вид [6]As can be seen from the optical scheme shown in figure 2, the working area W of this device is formed by the intersection of the viewing angles of the first - and second - Ψ 2 television cameras 3, 4, with the surface S of the
На фиг.4 приведены упрощенные изображения 6 - и жестов {A, B, C, D, E, F}, которые могут быть сформированы оператором транспортного средства для управления.Figure 4 shows simplified images of 6 - and gestures {A, B, C, D, E, F}, which can be formed by the operator of the vehicle for control.
Очевидно, что каждый из жестов i∈ {А, В, С, D, Е, F] может быть представлен в виде траекторий [Mt]i, t∈{tin...tout}, оцифрованных специализированным вычислителем с циклом σt за промежуток времени между входом пальца в рабочую зону (tin) и выходом из нее (tout). Этот набор координат может быть также представлен в виде набора сигналов ri(t).Obviously, each of the gestures i∈ {A, B, C, D, E, F] can be represented in the form of trajectories [M t ] i , t∈ {t in ... t out }, digitized by a specialized calculator with a cycle σ t for the time interval between the entrance of the finger into the working area (t in ) and the exit from it (t out ). This set of coordinates can also be represented as a set of signals r i (t).
Если эталонные жесты, хранящиеся в памяти специализированного вычислителя, представить в виде траекторий [Nt]i,t∈{tin...tour}, или в виде набора сигналов si(t), можно определить корреляционный приемник, состоящий из i корреляторов, выполняющих преобразование входного сигнала (траектории) r(t) в i-выходов корреляторов Zi;(t), каждый из которых описывается уравнением сверткиIf the reference gestures stored in the memory of a specialized calculator are represented in the form of trajectories [N t ] i , t∈ {t in ... t our }, or as a set of signals s i (t), we can determine the correlation receiver, consisting of i correlators that convert the input signal (path) r (t) to the i-outputs of the correlators Zi; (t), each of which is described by the convolution equation
илиor
Выбирая i, соответствующий максимальному значению zi(t), можно определить, какому жесту соответствует траектория, описываемая пальцем оператора транспортного средства.Choosing i corresponding to the maximum value of z i (t), it is possible to determine which gesture corresponds to the trajectory described by the finger of the vehicle operator.
Обнаружение затененных участков α1 и α2 в специализированном вычислителе 5, осуществляется в результате пороговой обработки, учитывая, что яркость светоизлучателя 2, превышает уровень паразитных засветок. На фиг.2 изображение светоизлучателя 2 на фотоприемных матрицах 6 и 7 обозначено β1 и β2 соответственно. При этом величина видеосигнала, представляющего изображения зон β1 и β2, превышает уровень паразитных засветок на участках α1 и α2.The detection of the shaded areas α 1 and α 2 in a
На фиг.5 приведен один из возможных вариантов оптической схемы светоизлучателя 2, где:Figure 5 shows one of the possible options for the optical scheme of the
8 - светорассеиватель, 9 - набор светоизлучающих диодов, например, ИК-диапазона.8 - diffuser, 9 - a set of light emitting diodes, for example, infrared.
В качестве светорассеивателя может быть использован светорассеивающий экран, выполненный из оптической керамики К01 (в случае применения светоизлучающих диодов 9, работающих в ближней инфракрасной области [8, стр.217].As a diffuser, a diffuser screen made of K01 optical ceramics can be used (in the case of using
Светоизлучатель может быть также выполнен на основе оптоволокна бокового свечения [9], как изображено на фиг.6, где: 10 - оптоволокно бокового свечения, 11 -светодиод, например, ИК-излучения.The light emitter can also be made on the basis of the side-glow optical fiber [9], as shown in Fig.6, where: 10 is the side-glow optical fiber, 11 is an LED, for example, IR radiation.
На фиг.7 приведен второй вариант функциональной схемы устройства, состоящей из рулевого колеса 1, первой и второй телевизионных камер 3 и 4, с углами обзора Ψ1 и Ψ2, первого и второго излучателя 13 и 14 с потоками излучения Ф1 и Ф2, светопоглощающей полоски 12 и вычислительного устройства 5.Figure 7 shows the second variant of the functional diagram of the device, consisting of a
В данной схеме происходит подсвечивание объектов, находящихся в рабочей зоне устройства W, благодаря действию первого и второго излучателей 13 и 14. Их мощность должна обеспечивать яркость участков α1 и α2, (фиг.2), превышающую яркость паразитных засветок. Для предотвращения появления бликов от внутренней поверхности рулевого колеса 1 можно разместить на ее поверхности светопоглотитель, выполненный, например, в виде полоски 12. Она препятствует появлению на фотоприемных матрицах 6 и 7 паразитных засветок, возникающих от переотражения световых потоков Ф1 и Ф2. Светопоглощающая полоска 12 может быть выполнена известным в оптической технике способом, например из стекла с коэффициентом отражения ρ≤0,016 и с полным отсутствием светопропускания [8, стр.354]. Ее роль может также выполнять бленда, выполненная в виде канавки 15, проходящей вдоль внутренней поверхности рулевого колеса 1, как показано на фиг.8. Обнаружение в видеосигнале телекамер 3 и 4 участков, соответствующих α1 и α2, осуществляется специализированным вычислителем 5, учитывающем превышение видеосигналом определенного порогового уровня.In this scheme, the highlighting of objects located in the working area of the device W, due to the action of the first and
Излучатели 13 и 14 представляют собой ИК-светодиоды с углом излучения, достаточным для охвата внутренней поверхности рулевого колеса, и мощностью, позволяющей надежное обнаружение отраженного от пальца водителя излучения на фоне паразитных засветок.The
На фиг.9 приведена оптическая схема размещения элементов устройства управления, выполненного в виде штурвала.Figure 9 shows the optical layout of the elements of the control device, made in the form of a helm.
Специализированный вычислитель 5 может быть выполнен на базе процессоров, обладающих скоростным каналом связи с цифровыми телевизионными камерами, например типа DM8168 DaVinci или TMS320 ОМАРTM фирмы Texas Instruments. Их программное обеспечение должно осуществлять:Specialized
- пороговое обнаружение и фиксацию координат α1 и α2 на фотоприемных матрицах 6 и 7;- threshold detection and fixation of the coordinates α 1 and α 2 on the
- расчет пространственных координат точки, принадлежащей R, согласно формулы 1, возможно модифицированной с учетом сдвига и конвергенции оптических осей телевизионных камер 3 и 4;- calculation of the spatial coordinates of the point belonging to R, according to
- принятие решения о совершении водителем управляющего жеста на основе данных корреляционного приемника, описываемого формулами 2 или 3.- making a decision on the driver making a control gesture based on the data of the correlation receiver described by
В качестве телевизионных камер могут использоваться миниатюрные цифровые сенсоры, например OVM7690 фирмы OmniVision. As television cameras can be used miniature digital sensors, for example OVM7690 company OmniVision.
ЛитератураLiterature
1. Патент США №4678906 от 7.07.1987 г.1. US Patent No. 4,678,906 dated July 7, 1987.
2. Патент США №4772799 от 20.09.1988 г.2. US patent No. 4772799 from 09/20/1988
3. Патент США №7295904 от 13.11.2007 г.3. US patent No. 7295904 from 11/13/2007
4. Патент США №6114949 от 5.09.2000 г.4. US Patent No. 6114949 dated September 5, 2000.
5. Вихрев Л. Легким движением руки... Компоненты и технологии. №5, 2005 г., Санкт-Петербург, Finestreet.5. Vikhrev L. With a flick of the wrist ... Components and technologies. No. 5, 2005, St. Petersburg, Finestreet.
6. Коротаев В.В., Краснящих А.В. Телевизионные измерительные системы. Учебное пособие. Санкт-Петербург, ИТМО, 2008 г. (стр.42).6. Korotaev V.V., Krasnyashchikh A.V. Television measuring systems. Tutorial. St. Petersburg, ITMO, 2008 (p. 42).
7. Скляр Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Второе издание. Москва, С-Петербург, Киев, 2003 г. (стр.206).7. Sklyar Bernard. Digital communication. Theoretical foundations and practical application. Second edition. Moscow, St. Petersburg, Kiev, 2003 (p. 206).
8. Справочник конструктора оптико-механических приборов. Под общ. ред. В. А. Панова. Ленинград, Машиностроение, 1980 г.8. Reference designer of optical-mechanical devices. Under the total. ed. V.A. Panova. Leningrad, Engineering, 1980
9. http://www.fiberopticproducts.com/Sideglow.htm9. http://www.fiberopticproducts.com/Sideglow.htm
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012138583/11A RU2518404C2 (en) | 2012-09-11 | 2012-09-11 | Vehicle control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012138583/11A RU2518404C2 (en) | 2012-09-11 | 2012-09-11 | Vehicle control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012138583A RU2012138583A (en) | 2014-03-20 |
| RU2518404C2 true RU2518404C2 (en) | 2014-06-10 |
Family
ID=50279860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012138583/11A RU2518404C2 (en) | 2012-09-11 | 2012-09-11 | Vehicle control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2518404C2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5288078A (en) * | 1988-10-14 | 1994-02-22 | David G. Capper | Control interface apparatus |
| US6703999B1 (en) * | 2000-11-13 | 2004-03-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | System for computer user interface |
| RU2410259C2 (en) * | 2006-03-22 | 2011-01-27 | Фольксваген Аг | Interactive control device and method of operating interactive control device |
-
2012
- 2012-09-11 RU RU2012138583/11A patent/RU2518404C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5288078A (en) * | 1988-10-14 | 1994-02-22 | David G. Capper | Control interface apparatus |
| US6703999B1 (en) * | 2000-11-13 | 2004-03-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | System for computer user interface |
| RU2410259C2 (en) * | 2006-03-22 | 2011-01-27 | Фольксваген Аг | Interactive control device and method of operating interactive control device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012138583A (en) | 2014-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7970173B2 (en) | Object-detecting device and method of extracting operation object | |
| US20130222346A1 (en) | Optical touch device and detection method thereof | |
| US9784973B2 (en) | Micro doppler presentations in head worn computing | |
| KR101399756B1 (en) | Optical position detecting device | |
| US20140141887A1 (en) | Generating position information using a video camera | |
| US20170123213A1 (en) | Suppression of stray light in head worn computing | |
| KR20060132219A (en) | Apparatus and method for implementing a pointing user interface using a signal from a light source | |
| CN105518576A (en) | Controlling device operation according to hand gestures | |
| US20150035799A1 (en) | Optical touchscreen | |
| TW201636686A (en) | Optical device and operation input apparatus | |
| US9407305B2 (en) | Instruction beam detection apparatus and method of detecting instruction beam | |
| KR100532525B1 (en) | 3 dimensional pointing apparatus using camera | |
| US20170168592A1 (en) | System and method for optical tracking | |
| CN104679349A (en) | Touch positioning method and optical touch system | |
| CN102314264B (en) | Optical touch screen | |
| CN101618277A (en) | Electronic game manipulating device capable of sensing body figure of user and method | |
| KR101103058B1 (en) | Computer system and its driving method | |
| US20160004385A1 (en) | Input device | |
| RU2518404C2 (en) | Vehicle control device | |
| US9489077B2 (en) | Optical touch panel system, optical sensing module, and operation method thereof | |
| KR20120070320A (en) | Display system including stereo camera and position detecting method using the same | |
| JP2010061392A (en) | Imaging device and operation input device | |
| CN111782059A (en) | VR keyboard and VR office equipment | |
| JP6946345B2 (en) | Multi-function sensing system | |
| JP6837496B2 (en) | Touch panel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150912 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160620 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190912 |