本发明属于汽车零配件技术领域，尤其是一种基于TOF手势识别的控制系统。

背景技术：

随着触摸屏技术的不断推广，用户已经适应并逐渐熟悉了与机器的互动。现在，人机互动技术已迈上了更高的台阶，进入了手势识别时代。随着手势识别技术支持人机互动的不断深入发展，以及3D传感器技术的出现，其应用也变得日益广泛并多样化。

在汽车安全驾驶方面，传统的人机交互技术需要用户通过按键与车辆进行交互，使得驾驶员不得不从前方道路转移视线且至少占用单手进行触摸输入，从而导致危险的“盲目”驾驶。目前因驾驶时进行触摸式输入导致的交通事故率已经上升到第4位；相比之下，手势交互只需驾驶员自然地做出手势，无需转移注意力就能获得车辆的反馈，实现了基于自然人机交互技术的安全驾驶辅助系统，使驾驶时所有操控符合“手眼同向”的安全驾驶原则，极大地保障了行车安全。

技术实现要素：

为解决传统车内的触摸按键存在的驾驶安全性差的问题，本发明提供一种基于TOF手势识别的控制系统。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于TOF手势识别的控制系统，它包括图像识别模块、图像处理模块、TOF控制模块和BCM模块，图像识别模块与图像处理模块相连；TOF控制模块与图像处理模块相连；TOF控制模块与BCM模块相连；

图像识别模块包括2×2近红外发射器阵列、3D摄像头和TOF传感器；图像处理模块包括TOF控制器和电源控制模块；TOF控制模块包括MCU、电源模块和外围接口电路。

进一步地，图像识别模块中的2×2近红外发射器阵列用于发射红外光；图像识别模块中的3D摄像头用于捕捉反射回来的红外光信号，并发送给TOF传感器；图像识别模块中的TOF传感器用于处理接收到的模拟量信号，并将其转换为数字信号，实时发送给图像处理模块；

图像处理模块中的TOF控制器用于接收该数字信号，并将其整合成图像信息传送给TOF控制模块；

TOF控制模块中的MCU用于处理和分析接收到的图像信息，提取并识别该图像中的手势信息，并将该手势信息对应的控制命令通过CAN总线发送给BCM模块；BCM模块根据接收到的控制命令来进行相对应的功能操作。

进一步地，2×2近红外发射器阵列与3D摄像头安装在仪表台上端或下端；

2×2近红外发射器阵列与3D摄像头的安装方向为朝向驾驶员手部的方向。

进一步地，图像识别模块与图像处理模块通过时钟信号线、IIC、电源线和信号线相连；TOF控制模块与图像处理模块通过Ethernet相连；TOF控制模块与BCM模块通过CAN收发器相连。

有益效果：

通过本发明的技术方案，一方面，可替代现有方向盘上的多功能按键，通过手势对车辆进行控制，实现如调节音量、升降档、电话等功能；在驾驶员开车的时候，可以避免驾驶员因“盲操作”而造成注意力的不集中，提高了驾驶的安全性；另一方面，可替代现有按键操作方式，提高了整车的科技感。

附图说明

图1为本发明一实施例的基于TOF手势识别的控制系统中近红外发射器与3D摄像头的安装位置示意图；

图2为本发明一实施例的基于TOF手势识别的控制系统的架构图；

图中：1-图像识别模块、11-2×2近红外发射器阵列、12-3D摄像头、13-TOF传感器、2-图像处理模块、21-TOF控制器、22-电源控制模块、3-TOF控制模块、31-MCU、32-电源模块、33-外围接口电路4-BCM模块、5-CAN收发器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本实施例提出一种基于TOF手势识别的控制系统，如图2所示，它包括图像识别模块1、图像处理模块2、TOF控制模块3和BCM模块4，图像识别模块1与图像处理模块2通过时钟信号线、IIC、电源线和信号线相连；TOF控制模块3与图像处理模块2通过Ethernet相连；TOF控制模块3与BCM模块4通过CAN收发器5(NXP公司的TJA1042)相连；

图像识别模块1包括2×2近红外发射器阵列11(JDSU公司的DiodeLaser22045498)、3D摄像头12(SoftKinetic公司的DS325)和TOF传感器13(TI公司的OPT8241芯片)，2×2近红外发射器阵列11与3D摄像头12可安装在仪表台上端，如图1(b)所示，还可安装在仪表台下端，如图1(a)所示；2×2近红外发射器阵列11与3D摄像头12的安装方向为朝向驾驶员手部的方向，如图1所示；图像处理模块2包括TOF控制器21(TI公司的OPT9221芯片)和电源控制模块22(TI公司的TPS659122芯片)；TOF控制模块3包括MCU 31(TI公司的AM437x系列芯片)、电源模块32和外围接口电路33。

本实施例的工作原理是：通过给目标连续发送光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物距离。即，首先，车辆启动上电，各模块初始化；2×2近红外发射器阵列11向驾驶员侧连续发射红外光，3D摄像头12捕捉从手势反射回来的红外光信号，并发送给TOF传感器13，TOF传感器13对红外光信号进行实时采样(模拟量信号)，并转换为数字信号，实时发送给图像处理模块2；TOF控制器21接收该数字信号后，经过误差补偿与滤波后，绘制成带有深度信息的图像并传送给TOF控制模块3；MCU 31接收到图像信息后，通过机器学习算法识别图像中的手势信息，并将手势信息对应的控制命令通过CAN报文发送给BCM模块4，其中，识别静态手势时采用连续隐马尔科夫算法(CHMM)，选用手型轮廓像素点坐标值序列作为静态手势的数据特征；识别动态手势时采用隐马尔科夫算法(HMM)算法，利用3D摄像头12捕获连续运动的手势，随后将其进行部分图像的预处理操作，利用手势分割技术将手势部分分割出来，并提取手势的质心以及面积的大小作为特征向量，用于建立隐马尔可夫模型的参数，并对其进行应用；BCM模块4根据接收到的控制命令来进行相对应的功能操作。

具体地，驾驶员手握方向盘，左手大拇指做“按”动作手势，TOF控制模块3中的MCU 31识别出图像中的该手势信息，则发送“升档功能”控制命令给BCM模块4，BCM模块4进行升档操作；驾驶员手握方向盘，右手大拇指做“按”动作手势，TOF控制模块3中的MCU 31识别出图像中的该手势信息，则发送“降档功能”控制命令给BCM模块4，BCM模块4进行降档操作；驾驶员手握方向盘，右手除大拇指以外的四指做“外弹”动作手势，TOF控制模块3中的MCU 31识别出图像中的该手势信息，则发送“电话拒接功能”控制命令给BCM模块4，BCM模块4进行拒接电话操作；驾驶员手握方向盘，右手除大拇指以外的四指做“回拨”动作手势，TOF控制模块3中的MCU 31识别出图像中的该手势信息，则发送“电话接听功能”控制命令给BCM模块4，BCM模块4进行接听接电话操作；驾驶员手握方向盘，左手食指伸直并做“顺时针画圈”动作手势，TOF控制模块3中的MCU 31识别出图像中的该手势信息，则发送“音量增加功能”控制命令给BCM模块4，BCM模块4进行增加音量操作；驾驶员手握方向盘，左手食指伸直并做“逆时针画圈”动作手势，TOF控制模块3中的MCU 31识别出图像中的该手势信息，则发送“音量减小功能”控制命令给BCM模块4，BCM模块4进行减小音量操作。

对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。