名称：一种被动式防远光眩光设备

专利号：202511449352.X

专利权人：张平德

技术领域

本发明涉及防远光眩光技术领域，具体为一种被动式防远光眩光设备。

背景技术

随着汽车工业的飞速发展和车辆保有量的持续增长，夜间行车已成为人们日常出行的重要组成部分，然而，在夜间驾驶过程中，由车辆滥用远光灯所引发的强光眩光问题，已成为一个严重影响交通安全的普遍隐患。

为了解决这一问题，现有技术通过采用手动操作车内的遮阳板，或者在后视镜上使用防眩目功能，然而手动翻下遮阳板的方式虽然简单，但其遮挡区域过大且位置固定，为了遮蔽一个点状的眩光源，往往会牺牲掉一大片关键的行车视野，带来了新的安全风险，而后视镜的防眩目功能，无论是手动拨片式还是自动电致变色式，都仅能对来自后方的眩光起到抑制作用，对于威胁更大的对向来车远光灯则无能为力，即便是自动防眩目后视镜，其作用方式也是对整个镜面进行整体变暗处理，这在抑制眩光的同时，也降低了对后方其他环境信息的清晰度，未能从根本上解决如何在保持完整、清晰视野的前提下，仅对眩光源本身进行有效抑制的技术难题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种被动式防远光眩光设备，解决了现有防眩光手段无法在精确遮蔽强光眩光源的同时保持其余视野不受影响的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种被动式防远光眩光设备，包括，图像采集单元，被配置为连续采集外部场景以生成实时的图像信号；

中央处理单元，接收由所述图像采集单元生成的所述实时图像信号，并被配置为基于所述实时图像信号中的亮度信息识别出强光眩光区域，进而生成一个与所述强光眩光区域在位置和强度上相对应的遮蔽控制信号；

动态遮蔽单元，动态遮蔽单元为透光显示设备，并被配置为响应由所述中央处理单元生成的所述遮蔽控制信号，在所述透光显示设备上形成一个与所述强光眩光区域精确对应的不透明的遮蔽区域。

优选的，所述中央处理单元被配置为通过将所述实时图像信号中各像素的亮度值L(x,y,t)与预设的亮度阈值Lth进行比较，来识别所述强光眩光区域；坐标为(x,y)的像素在时间点t被识别为属于强光眩光区域的条件由下式定义：L(x,y,t)≥Lth。

优选的，所述中央处理单元还被配置为对被识别为所述强光眩光区域内的亮度信号进行电平翻转，以生成所述遮蔽控制信号。

优选的，所述遮蔽控制信号M(x,y,t)的信号强度与所述亮度信号L(x,y,t)超出所述亮度阈值Lth的部分成正比，其关系由下式定义：

M(x,y,t)＝k·(L(x,y,t)-Lth)

其中，k为一预设的增益系数；从而使得所述遮蔽区域的不透明度与所述强光眩光区域的亮度相对应。

优选的，所述动态遮蔽单元在未形成所述遮蔽区域时具有高透光性，所述动态遮蔽单元为无背光的反射式液晶板。

优选的，人眼定位单元，被配置为实时检测使用者眼睛的位置以生成人眼位置数据；所述中央处理单元还被配置为接收所述人眼位置数据，并根据所述人眼位置数据对所述遮蔽控制信号进行校准，以调整所述遮蔽区域在所述动态遮蔽单元上的位置或大小。

优选的，所述人眼定位单元包括外部设备接口，所述外部设备接口被配置为连接智能手机，以利用所述智能手机的摄像头及图像处理软件实现对使用者眼睛位置的检测。

优选的，所述中央处理单元对所述遮蔽控制信号进行校准，具体包括：对所述遮蔽控制信号M′(x,y,t)进行平移变换，以生成校准后的遮蔽控制信号M′(x,y,t)，其变换关系由下式定义：

M′(x,y,t)＝M(x-Δx,y-Δy,t)

其中，平移量(Δx,Δy)根据所述人眼位置数据计算得出，以使所述遮蔽区域始终位于使用者眼睛与所述强光眩光区域的连线上。

一种被动式防远光眩光设备的使用方法，包括以下步骤：

S1：连续采集外部场景以生成实时的图像信号；

S2：接收所述实时图像信号，并基于所述实时图像信号中的亮度信息识别出强光眩光区域，进而生成一个与所述强光眩光区域在位置和强度上相对应的遮蔽控制信号；

S3：响应于所述遮蔽控制信号，驱动透光显示设备，在所述透光显示设备上形成一个与所述强光眩光区域精确对应的不透明的遮蔽区域。

还包括以下步骤：

实时检测使用者眼睛的位置以生成人眼位置数据；以及在驱动所述透光显示设备之前，根据所述人眼位置数据对所述遮蔽控制信号进行校准，以调整所述遮蔽区域的位置或大小。

本发明提供了一种被动式防远光眩光设备。具备以下有益效果：

1、本发明通过图像采集单元采集外部场景的实时图像信号，并由中央处理单元识别出强光眩光区域后生成对应的遮蔽控制信号，再驱动动态遮蔽单元在与强光眩光区域精确对应的位置上形成不透明的遮蔽区域，解决了现有技术中采用物理遮阳板等方式无法在有效防眩光的同时保证视野开阔性的问题，达到了在不影响驾驶员或操作者对其他道路及环境信息正常观察的前提下，能够实现对强光眩光源进行精确和选择性遮蔽的效果。

2、本发明通过中央处理单元对强光眩光区域的亮度信号进行电平翻转，生成与强光眩光区域亮度成正比的遮蔽控制信号，并据此控制动态遮蔽单元上遮蔽区域的不透明度，解决了现有防眩光技术无法根据眩光强度进行自适应调节、遮蔽效果单一的问题，达到了根据眩光强弱动态调整遮蔽程度，提供渐进式、舒适化防护的技术效果。

3、本发明通过设置人眼定位单元以实时检测使用者眼睛的位置，并由中央处理单元根据人眼位置数据对遮蔽控制信号进行动态校准，调整遮蔽区域的位置或大小，解决了现有固定式遮蔽方案在使用者头部移动时无法保持遮蔽点与人眼、眩光源三点一线，导致防护失效的问题，达到了使遮蔽区域能够实时追踪使用者视线变化，确保在动态使用场景下防护始终精准有效的技术效果。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图；

图2为本发明的整体流程示意图。

其中，101、图像采集单元；102、中央处理单元；103、动态遮蔽单元；104、人眼定位单元。

具体实施方式

下面将结合本发明说明书附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。

参照图1和图2，本发明实施例提供一种被动式防远光眩光设备，包括，图像采集单元101，被配置为连续采集外部场景以生成实时的图像信号；

中央处理单元102，接收由图像采集单元101生成的实时图像信号，并被配置为基于实时图像信号中的亮度信息识别出强光眩光区域，进而生成一个与强光眩光区域在位置和强度上相对应的遮蔽控制信号；

动态遮蔽单元103，动态遮蔽单元103为透光显示设备，并被配置为响应于由中央处理单元102生成的遮蔽控制信号，在透光显示设备上形成一个与强光眩光区域精确对应的不透明的遮蔽区域；

动态遮蔽单元103在未形成遮蔽区域时具有高透光性，动态遮蔽单元103为无背光的反射式液晶板；

具体的，中央处理单元102将生成的遮蔽控制信号M(x,y,t)发送至动态遮蔽单元103，动态遮蔽单元103，其本质是一种空间光调制器，在正常状态下，该单元整体呈现为高透光状态，不影响使用者观察外部场景，为获得最佳的透明度和最低的功耗，该单元采用无背光的反射式液晶板，当液晶板的驱动电路接收到遮蔽控制信号M(x,y,t)后，会根据每个像素点(x,y)对应的信号强度，对该点的液晶单元施加相应的驱动电压，电压的改变使液晶分子的排列方向发生偏转，从而改变该像素点的透光率，信号强度M(x,y,t)越高，施加的电压也越高，液晶分子的偏转角度越大，对光的阻挡能力越强，该点就变得越不透明，最终在液晶板上，一个与原始图像中强光眩光区域在位置、形状、大小和强度上完全对应的、不透明的遮蔽区域便被实时地形成了，从而将刺眼的眩光阻挡在到达人眼之前，而视野中的其他非强光区域，由于其对应的M(x,y,t)值为0，液晶板在这些位置保持透明，保证了驾驶或操作的安全性。

参照图1和图2，中央处理单元102被配置为通过将实时图像信号中各像素的亮度值L(x,y,t)与预设的亮度阈值Lth进行比较，来识别强光眩光区域；坐标为(x,y)的像素在时间点t被识别为属于强光眩光区域的条件由下式定义：L(x,y,t)≥Lth；

具体的，中央处理单元102内部设定有一个可调节的亮度阈值Lth，对于接收到的每一帧图像的亮度数据L(x,y,t)，中央处理单元102会进行逐像素的比较，如果一个像素点(x,y)的亮度值L(x,y,t)大于或等于该预设阈值Lth,即满足以下条件：L(x,y,t)\geqL_{L(x,y,t)\geqL_{th}则该像素点被判定为属于强光眩光区域的一部分，通过对整帧图像进行遍历，中央处理单元102便能精确地识别出所有眩光像素点构成的区域。

参照图1和图2，中央处理单元102还被配置为对被识别为强光眩光区域内的亮度信号进行电平翻转，以生成遮蔽控制信号；遮蔽控制信号M(x,y,t)的信号强度与亮度信号L(x,y,t)超出亮度阈值Lth的部分成正比，其关系由下式定义：

M(x,y,t)＝k·(L(x,y,t)-Lth)

其中，k为一预设的增益系数；从而使得遮蔽区域的不透明度与强光眩光区域的亮度相对应；

具体的，在识别出强光眩光区域后，中央处理单元102需要生成能够驱动动态遮蔽单元103进行遮蔽的指令，即遮蔽控制信号M(x,y,t)，该生成过程是对强光区域的亮度信号进行电平翻转，具体地，对于每一个被判定为强光的像素点，其遮蔽控制信号的强度与原始亮度信号超出亮度阈值的部分成正比，该关系可通过下式精确定义：

M(x,y,t)＝k·(L(M(x,y,t)＝k·(L(x,y,t)-Lth)

其中k是一个预设的增益系数，用于调整遮蔽的灵敏度和强度，对于非眩光区域的像素点，其M(x,y,t)值为0，通过这种方式生成的遮蔽控制信号M(x,y,t)是一个灰度图像，其”亮”的区域精确对应原始图像中的眩光源位置，且其亮度值(即信号强度)直接反映了原始眩光的强度，这就为实现与眩光强度相对应的、渐变的遮蔽效果提供了基础，即更亮的眩光会触发更强的遮蔽信号，从而在动态遮蔽单元103上形成更不透明的遮蔽区域。

参照图1和图2，人眼定位单元104，被配置为实时监测使用者眼睛的位置以生成人眼位置数据；中央处理单元102还被配置为接收人眼位置数据，并根据人眼位置数据对遮蔽控制信号进行校准，以调整遮蔽区域在动态遮蔽单元103上的位置或大小；人眼定位单元104包括外部设备接口，外部设备接口被配置为连接智能手机，以利用智能手机的摄像头及图像处理软件实现对使用者眼睛位置的检测；中央处理单元102对遮蔽控制信号进行校准，具体包括：对遮蔽控制信号M′(x,y,t)进行平移变换，以生成校准后的遮蔽控制信号M′(x,y,t)，其变换关系由下式定义：

M′(x,y,t)＝M(x-Δx,y-Δy,t)

其中，平移量(Δx,Δy)根据人眼位置数据计算得出，以使遮蔽区域始终位于使用者眼睛与强光眩光区域的连线上。

具体的，设备通过人眼定位单元104来实时追踪使用者眼睛的位置，人眼定位单元104是一个外部设备接口，用于连接一部智能手机，使用者＝通过手机上运行的特定应用程序，利用手机的前置摄像头进行面部识别和关键点检测，从而精确计算出眼睛在三维空间中的坐标，生成人眼位置数据，并实时传送给中央处理单元102，中央处理单元102在接收到人眼位置数据后，会将其与一个预设的或初始校准的基准位置进行比较计算出人眼位置的偏移量，在将遮蔽控制信号M(x,y,t)发送给动态遮蔽单元103之前，中央处理单元102会根据此偏移量对其进行几何变换，以进行校准，若检测到人眼向左移动，中央处理单元102会将整个遮蔽控制信号代表的图像向左进行相应的平移，该变换过程可由下式定义：

M′(x,y,t)＝M(x-Δx,y-ΔyM′(x,y,t)＝M(x-Δx,y-Δy,t)

其中，M′(x,y,t)是校准后的遮蔽控制信号，而平移量(Δx,Δy)则是根据人眼位置数据实时计算得出的。此外，根据人眼与设备之间距离的变化，还可以对信号进行缩放变换，以调整遮蔽区域的大小。经过校准后的信号M′(x,y,t)被送去驱动动态遮蔽单元103，从而确保形成的物理遮蔽区域能够实时“跟随”使用者的视线移动，始终提供精准有效的防护。

实施例二：

一种被动式防远光眩光设备的使用方法，包括以下步骤：

S1：连续采集外部场景以生成实时的图像信号；

S2：接收实时图像信号，并基于实时图像信号中的亮度信息识别出强光眩光区域，进而生成一个与强光眩光区域在位置和强度上相对应的遮蔽控制信号；

S3：响应于遮蔽控制信号，驱动透光显示设备，在透光显示设备上形成一个与强光眩光区域精确对应的不透明的遮蔽区域。

实时检测使用者眼睛的位置以生成人眼位置数据；以及在驱动透光显示设备之前，根据人眼位置数据对遮蔽控制信号进行校准，以调整遮蔽区域的位置或大小；

工作原理：设备启动后，图像采集单元101会不间断地拍摄前方的外部场景，并将捕获到的实时视频图像信号，传输至中央处理单元102，中央处理单元102接收到视频信号后，会进行眩光识别，将图像中每一个像素点的亮度值与一个预设的亮度阈值(Lth)进行比较，一旦某个区域的像素亮度超过了这个阈值，该区域就会被识别并标记为强光眩光区域，中央处理单元102会针对该区域的亮度信号进行一次电平反相操作，生成一个遮蔽控制信号(M(x,y,t))，在眩光区域，其信号强度与原始光线的亮度成正比；而在非眩光区域，其信号强度为零，同时生成的遮蔽控制信号被发送动态遮蔽单元103，对于信号强度为零的区域，液晶板保持透明，对于信号强度不为零的区域，液晶板上对应位置的液晶单元会根据信号的强弱发生偏转，从透明状态变为不透明状态，形成一个物理上的遮蔽区域，由于遮蔽信号的强度与眩光亮度成正比，因此更刺眼的眩光会触发更不透明的遮蔽，实现了对眩光的按需、渐进式遮挡；

并且在使用者头部移动时，人眼定位单元104会实时追踪使用者眼睛的空间位置，并将该位置数据传送给中央处理单元102，中央处理单元102根据实时人眼位置与初始基准位置的偏差，计算出遮蔽区域需要进行的平移或缩放调整量，在将遮蔽控制信号发送给液晶板之前，中央处理单元102会先用计算出的调整量对其进行实时的几何变换校准，使遮挡点就能正好处于强光进入眼睛的光路上。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。