一种可人眼跟踪的裸眼3D汽车仪表显示方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可人眼跟踪的裸眼3D汽车仪表显示方法及装置，其中，所述方法包括：标定双目摄像头，实时获取人脸图像，提去图像中人眼，计算人眼相对仪表显示屏的空间位置，根据人眼位置所在视区调整显示面板和柱状透镜之间的距离，通过调整距离来改变出射光从而达到理想的裸眼3D显示。上述方法能够自动准确地检测出人眼，并给出人眼的空间位置，从而根据人眼的空间位置对裸眼3D汽车仪表显示装置进行调整，使得当前人眼位置处在最佳观看区域。

Naked eye tracking naked eye 3D automobile instrument display method and device

The invention discloses a human eye tracking naked eye 3D dashboard display method and device, wherein, the method comprises the following steps: calibration of binocular camera, real-time facial image to image the human eye, calculating relative location instrument display, based on the human visual area where the adjustment between a display panel and column by adjusting the distance between the lens and the distance to change the light so as to achieve the ideal Naked-eye 3D display. The above method can accurately detect the eye, and the space position given the human eye, according to the space position of human eyes on the naked eye 3D car instrument display adjustment makes the eye position in the best viewing area.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种3D汽车仪表显示技术，具体涉及一种可人眼跟踪的裸眼3D汽车仪表显示方法及装置。
技术介绍
与传统二维显示仪表相比，3D仪表的显示与人的视觉特征更加匹配，使得人们在观看仪表时更富有立体感和沉浸感，并且能更直观实时显示路况信息和车的工况信息。而裸眼3D技术使得驾驶员无需佩戴眼镜就能直接以肉眼观测到三维的车辆数据显示，不会影响行驶的安全性。目前的裸眼3D技术主要有三种，分别是视差屏障式、柱状透镜式和指向光源式。由于视差屏障和指向光源式都存在画面亮度相对较低这一致命缺点，而使得观看体验大打折扣。所以目前来说柱状透镜技术最为合适，它的最大优势就是画面亮度不会因为3D化而下降。柱状透镜3D技术的原理是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜，使液晶屏的像平面处在透镜的焦平面上，而液晶屏上图像的每个像素点可以分成几个子像素，这样透镜下子像素点就能以不同方向投影出去，当柱状透镜与液晶屏像素列成一定角度时，便可以使每一组子像素重复投射到视区，即可以在几个不同的视区看到3D图像。但柱状透镜技术的缺点就是只能在这几个指定视区内观看到3D图像，并且由于子像素点的增加会使得图像分辨率严重下降影响观看效果，所以无法做到多视点3D效果，也就是说裸眼3D显示器在制作完成后其最佳观看距离与角度也随之固定，要求用户不能随意变动观看距离，十分影响观看感受。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了如下技术方案。一种可人眼跟踪的裸眼3D汽车仪表显示方法，具体包括以下步骤：步骤1，在车辆驾驶舱前端安装双目摄像头，标定双目摄像头的位置；利用双目摄像头采集同一时刻的左、右两帧图像，分别矫正左、右两帧图像，得到矫正后的图像；步骤2，从矫正后的图像中提取人脸范围区域；步骤3，在人脸范围区域中提取人眼区域，并对提取的人眼区域进行优化，在优化后的人眼区域中检测虹膜；步骤4，计算虹膜相对于摄像头所在的空间位置，利用摄像头和仪表显示屏的位置关系以及虹膜相对于摄像头所在的空间位置，计算得到人眼相对仪表显示屏的空间位置。进一步地，步骤2包括如下子步骤：步骤21，对矫正后的图像进行二值化处理，得到二值化图像；步骤22，以二值化图像的水平方向为X轴，以二值化图像中与X轴垂直的方向为Y轴,确定人脸区域在X轴方向的起始点和结束点；步骤23，确定人脸区域在Y轴方向的起始点和结束点；步骤24，通过X轴方向的起始点和结束点、Y轴方向的起始点和结束点，得到框定人脸范围的矩形。进一步地，步骤22中所述的确定人脸区域在X轴方向的起始点和结束点的具体步骤为：步骤221，设定X＝b,b＝0；步骤222，获取X＝b时，二值化图像中白点的个数记为SumTempx和所有点的个数Sum_p_c；设定阈值pLThresh1，若SumTempx和Sum_p_c的比值大于或等于pLThresh1，则X＝b作为人脸区域在X轴方向的起始点，即为人脸的左边界X坐标，记为x_L；若SumTempx和Sum_p_c的比值小于pLThresh1，则对b加上步长x_p，重复步骤222,直到找到人脸的左边界X坐标；步骤223，设定X＝b,b＝0；步骤224，获取X＝b时，二值化图像中白点的个数记为SumTempx和所有点的个数Sum_p_c；设定阈值pLThresh1，若SumTempx和Sum_p_c的比值大于或等于pLThresh1，则X＝b作为人脸区域在X轴方向的起始点，即为人脸的右边界X坐标，记为x_R；若SumTempx和Sum_p_c的比值小于pLThresh1，则对b加上步长-x_p，重复步骤224,直到找到人脸的右边界X坐标；进一步地，步骤23中所述的确定人脸区域在Y轴方向的起始点和结束点的具体步骤为：步骤231，设定Y＝c,c＝0；步骤232，获取Y＝c时，二值化图像中白点的个数记为SumTempy和所有点的个数Sum_p_r；设定阈值pLThresh2，若SumTempy和Sum_p_r的比值大于或等于pLThresh2，则Y＝c作为人脸区域在Y轴方向的起始点，即为人脸的左边界Y坐标，记为y_U；若SumTempy和Sum_p_r的比值小于pLThresh2，则对c加上步长y_p，重复步骤232,直到找到人脸的上边界Y坐标；步骤233，已知x_R、x_L和y_U，由下式可得到人脸下边界坐标：y_D＝y_U-1.36×(x_R-x_L)进一步地，步骤3中从人脸范围区域中提取人眼区域的方法为：其中，G(x，y)表示二值化图像中坐标(x，y)处的灰度值，Mh(x)表示二值化图像中坐标(x,y)处的灰度值在[x_L,x_R]区域的水平积分投影曲线；找到所述水平积分投影曲线中与人眼相对应的波谷，利用与该波谷相邻的两个波峰点找到这两个波峰点对应的Y轴坐标k_1和k_2；令y_1＝k_2-3/5(k_2-k_1)、y_2＝k_2+3/5(k_2-k_1)，得到y_1和y_2组成的人眼区域。进一步地，步骤3中所述的对提取的人眼区域进行优化是指：步骤31，利用高斯滤波对人眼区域进行处理，得到平滑图像；步骤32，对平滑图像中的像素进行梯度幅值和方向的计算，再进行极大值抑制，得到非极大值抑制图像：具体操作如下：依次选取平滑图像中的每个像素点作为当前像素点，若当前像素点的幅值大于其梯度方向上相邻的两个像素点的幅值，则该当前像素点为局部最大值；否则将该当前像素点的灰度值置0；剔除平滑图像中所有灰度值为0的像素点后，则组成非极大值抑制图像；步骤33，设定两个阈值L和H，其中L＝1/2H，依次任选非极大值抑制图像中的一个像素点作为当前像素点，若该当前像素点的幅值大于或等于L，则该当前像素点为低阈值局部最大值点，否则将该当前像素点的灰度值置0；若该当前像素点的幅值大于或等于H，则该当前像素点为高阈值局部最大值点，否则将该当前像素点的灰度值置0；步骤34，所有低阈值局部最大值点组成低阈值边缘图像；所有高阈值局部最大值点组成高阈值边缘图像；步骤35，若高阈值边缘图像的边缘出现断点，则查找该断点坐标对应于低阈值边缘图像中的像素点，寻找该像素点的八邻域点中能够连接高阈值边缘图像断点的像素点，将该像素点连接至高阈值边缘图像的断点处；步骤36，重复步骤35直至高阈值边缘图像的边缘闭合，此时得到的高阈值边缘图像为优化后的人眼区域。进一步地，步骤3中所述的在优化后的人眼区域中检测虹膜是指：步骤37，利用步骤36得到的人眼区域边缘的上下左右四个方向的极点，采用最小外接矩形法估算出人眼区域的圆心和半径，从而得到该人眼区域的参数方程；步骤38，对所述的参数方程在半径范围内进行Hough变换得到一个变换空间，该变换空间包含若干个以R为半径的圆；步骤39，任选所述变换空间中的一个圆作为当前圆，遍历变换空间中的所有圆，统计与该当前圆圆心坐标相同的圆的个数记为相同圆心数，并标记该当前圆；步骤310，重复步骤39，直至所述变换空间中所有圆都被标记为当前圆；步骤311，找到相同圆心数最多的当前圆，该当前圆的圆心坐标即为虹膜坐标。本专利技术还设计了一种裸眼3D汽车仪表显示装置，所述装置包括显示面板和柱状透镜，其特征在于，还包括一微处理器，所述的显示面板和柱状透镜之间设置有液压调节装置，所述的液压调节装置与微处理器相连接。进一步地，所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可人眼跟踪的裸眼3D汽车仪表显示方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，在车辆驾驶舱前端安装双目摄像头，标定双目摄像头的位置；利用双目摄像头采集同一时刻的左、右两帧图像，分别矫正左、右两帧图像，得到矫正后的图像；步骤2，从矫正后的图像中提取人脸范围区域；步骤3，在人脸范围区域中提取人眼区域，并对提取的人眼区域进行优化，在优化后的人眼区域中检测虹膜；步骤4，计算虹膜相对于摄像头所在的空间位置，利用摄像头和仪表显示屏的位置关系以及虹膜相对于摄像头所在的空间位置，计算得到人眼相对仪表显示屏的空间位置。

【技术特征摘要】
1.一种可人眼跟踪的裸眼3D汽车仪表显示方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，在车辆驾驶舱前端安装双目摄像头，标定双目摄像头的位置；利用双目摄像头采集同一时刻的左、右两帧图像，分别矫正左、右两帧图像，得到矫正后的图像；步骤2，从矫正后的图像中提取人脸范围区域；步骤3，在人脸范围区域中提取人眼区域，并对提取的人眼区域进行优化，在优化后的人眼区域中检测虹膜；步骤4，计算虹膜相对于摄像头所在的空间位置，利用摄像头和仪表显示屏的位置关系以及虹膜相对于摄像头所在的空间位置，计算得到人眼相对仪表显示屏的空间位置。2.如权利要求1所述的一种可人眼跟踪的裸眼3D汽车仪表显示方法，其特征在于，步骤2包括如下子步骤：步骤21，对矫正后的图像进行二值化处理，得到二值化图像；步骤22，以二值化图像的水平方向为X轴，以二值化图像中与X轴垂直的方向为Y轴,确定人脸区域在X轴方向的起始点和结束点；步骤23，确定人脸区域在Y轴方向的起始点和结束点；步骤24，通过X轴方向的起始点和结束点、Y轴方向的起始点和结束点，得到框定人脸范围的矩形。3.如权利要求2所述的一种可人眼跟踪的裸眼3D汽车仪表显示方法，其特征在于，步骤22中所述的确定人脸区域在X轴方向的起 始点和结束点的具体步骤为：步骤221，设定X＝b,b＝0；步骤222，获取X＝b时，二值化图像中白点的个数记为SumTempx和所有点的个数Sum_p_c；设定阈值pLThresh1，若SumTempx和Sum_p_c的比值大于或等于pLThresh1，则X＝b作为人脸区域在X轴方向的起始点，即为人脸的左边界X坐标，记为x_L；若SumTempx和Sum_p_c的比值小于pLThresh1，则对b加上步长x_p，重复步骤222,直到找到人脸的左边界X坐标；步骤223，设定X＝b,b＝0；步骤224，获取X＝b时，二值化图像中白点的个数记为SumTempx和所有点的个数Sum_p_c；设定阈值pLThresh1，若SumTempx和Sum_p_c的比值大于或等于pLThresh1，则X＝b作为人脸区域在X轴方向的起始点，即为人脸的右边界X坐标，记为x_R；若SumTempx和Sum_p_c的比值小于pLThresh1，则对b加上步长-x_p，重复步骤224,直到找到人脸的右边界X坐标。4.如权利要求3所述的一种可人眼跟踪的裸眼3D汽车仪表显示方法，其特征在于，步骤23中所述的确定人脸区域在Y轴方向的起始点和结束点的具体步骤为：步骤231，设定Y＝c,c＝0；步骤232，获取Y＝c时，二值化图像中白点的个数记为SumTempy和所有点的个数Sum_p_r；设定阈值pLThresh2，若SumTempy和Sum_p_r的比值大于或等于pLThresh2，则Y＝c作为人脸区域在Y轴 方向的起始点，即为人脸的左边界Y坐标，记为y_U；若SumTempy和Sum_p_r的比值小于pLThresh2，则对c加上步长y_p，重复步骤232,直到找到人脸的上边界Y坐标；步骤233，已知x_R、x_L和y_U，由下式可得到人脸下边界坐标：y_D＝y_U-1.36×(x_R-x_L) 。5.如权利要求4所述的一种可人眼跟踪的裸眼3D汽车仪表显示方法，其特征在于，步骤3中从人脸范围区域中提取人眼区域的方法为：其中，G(...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩毅，肖旭辉，刘伟，魏敬东，邢亚山，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61