本實(shí)用新型涉及電數(shù)據(jù)數(shù)字處理領(lǐng)域，具體涉及一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)車載平視顯示器AR-HUD。

背景技術(shù)：

平視顯示器(HUD)通常使用在車輛中，用于將信息投射到駕駛者的眼睛。HUD是前顯示裝置，被設(shè)計(jì)成在車輛的前窗(即擋風(fēng)玻璃)上呈現(xiàn)車輛的行駛信息。換言之，HUD裝置產(chǎn)生并顯示虛像，以使駕駛者看到諸如速度、燃油水平、溫度、警告、方向等各種類型的信息，這些信息過(guò)去通常顯示在車輛的儀表群上。

HUD最初是使用在飛行器上，為飛行員提供增大的視野。目前，HUD已開(kāi)始使用在車輛中，為了在駕駛時(shí)顯示駕駛信息，并減少因駕駛者的目光從道路離開(kāi)而造成的事故。例如，通過(guò)使用平視顯示器裝置，駕駛者可以使其注意力集中在前方(即，朝向道路)，從而減小事故風(fēng)險(xiǎn)。某些HUD裝置還提供夜視功能，使駕駛者能夠在黑暗中識(shí)別前方物體，同時(shí)顯示來(lái)源于儀表群的信息。

因此，HUD可以是一種通過(guò)顯示與車輛操作有關(guān)的信息的圖像來(lái)呈現(xiàn)信息，而無(wú)需駕駛者在駕駛時(shí)將其注意力從前方道路轉(zhuǎn)移的裝置。通常，HUD通過(guò)插入到前方擋風(fēng)玻璃中的屏幕膠片來(lái)實(shí)現(xiàn)，以減少駕駛者的眼睛移動(dòng)。這種HUD可包括用于產(chǎn)生圖像的圖像源(例如液晶顯示器(LCD)；光學(xué)系統(tǒng)，形成從圖像源產(chǎn)生并投射的圖像；以及用于駕駛者控制的接口。應(yīng)該以離開(kāi)擋風(fēng)玻璃的最佳距離、有效的焦距，從圖像源投射圖像。

用于車輛的HUD能夠在前擋風(fēng)玻璃上顯示來(lái)源于儀表群的信息，例如車速、英里數(shù)、每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)等，使得駕駛者能夠在駕駛時(shí)容易地獲得 駕駛信息。此外，當(dāng)車輛停下來(lái)或者駕駛者將車輛從停車到換檔時(shí)，HUD通過(guò)將車輛的各種內(nèi)部系統(tǒng)的信息表達(dá)成圖像，將虛像顯示在擋風(fēng)玻璃上。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于提供一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)車載平視顯示器AR-HUD，實(shí)現(xiàn)了人車新對(duì)話形式，通過(guò)內(nèi)部特殊設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)將圖像信息精確地結(jié)合于實(shí)際交通路況中,從而擴(kuò)展了或者說(shuō)增強(qiáng)了駕駛者對(duì)于實(shí)際駕駛環(huán)境的感知。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型提供以下的技術(shù)方案：一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)車載平視顯示器AR-HUD，用于駕駛者在駕駛汽車時(shí)增強(qiáng)對(duì)于實(shí)際駕駛環(huán)境的感知，所述汽車配備有駕駛員輔助系統(tǒng)，所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)車載平視顯示器AR-HUD包括：

資料處理單元，其與所述駕駛員輔助系統(tǒng)電連接，用于將汽車上各系統(tǒng)的資料整合處理之后，根據(jù)選擇的模式轉(zhuǎn)換成預(yù)先設(shè)定的符號(hào)或者圖形或者文字或者是數(shù)字形態(tài)并輸出汽車狀態(tài)信息；

近距離影像顯示單元，其與所述資料處理單元電連接，其在駕駛員前方的車體位置形成狀態(tài)投影面，用于顯示所述汽車狀態(tài)信息；

攝像頭組件，其包括分別安裝在汽車后視鏡位置的多個(gè)攝像頭，用于獲取汽車前方的物體和視覺(jué)場(chǎng)景的至少一個(gè)圖像；

傳感器組件，其包括分別安裝在汽車前保險(xiǎn)杠位置、汽車后保險(xiǎn)杠位置、汽車車身的側(cè)邊以及汽車車身的底部的多個(gè)傳感器，用于獲取汽車前方、后方、兩側(cè)以及下方的物體的運(yùn)動(dòng)速度、靜止距離以及所處角度；

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)控制器，其分別與所述攝像頭和所述傳感器電連接，用于分別根據(jù)所述攝像頭的數(shù)據(jù)繪制汽車前方道路幾何形狀、根據(jù)所述攝像頭和所述傳感器的數(shù)據(jù)確定汽車前方物體信息、以及將所述汽車前方道路幾何形狀數(shù)據(jù)和所述汽車前方物體信息數(shù)據(jù)編譯在所述駕駛員輔助系統(tǒng)的地圖框架中，然后將所 述汽車前方道路幾何形狀數(shù)據(jù)、所述汽車前方物體信息數(shù)據(jù)以及所述地圖框架進(jìn)行融合后計(jì)算出駕駛員位置看到的汽車前方道路的幾何圖形；

遠(yuǎn)距離影像顯示單元，其與所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)控制器電連接，其投影在前方道路上，用于將所述汽車前方道路的幾何圖形與當(dāng)前交通狀況相融合。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)車載平視顯示器AR-HUD還包括：

至少兩臺(tái)人臉攝像頭，其安裝在汽車座位前方，用于獲取人臉圖像；

至少兩臺(tái)顯示屏，其安裝在汽車座位前方，用于顯示人臉圖像；

攝像顯示控制器，其分別與所述人臉攝像頭和所述顯示屏電連接，用于根據(jù)聲音位置啟動(dòng)相應(yīng)的攝像頭和根據(jù)聲音方向啟動(dòng)相應(yīng)的顯示屏。

上述技術(shù)方案中，所述汽車狀態(tài)信息包括即時(shí)速度、有效距離限制以及ACC當(dāng)前設(shè)置中的一種或多種信息。

上述技術(shù)方案中，所述汽車前方物體信息包括前方物體的大小、位置以及距離中的一個(gè)或多個(gè)信息。

上述技術(shù)方案中，所述汽車狀態(tài)信息的視域相對(duì)駕駛員的視線下傾3～9°，尺寸為210mm×42mm，投影距離2.0～3.0m。

上述技術(shù)方案中，所述汽車前方道路的幾何圖形的視域投影距離為7.0～8.0m。

上述技術(shù)方案中，所述駕駛輔助系統(tǒng)包括車道偏離警示系統(tǒng)LDW、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)ACC以及導(dǎo)航路線指示系統(tǒng)。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)車載平視顯示器AR-HUD還包括用于提示前方道路方向的聲音提示裝置，所述聲音提示裝置與所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)控制器電連接。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)車載平視顯示器AR-HUD還包括用于提示前方道路方向錯(cuò)誤的報(bào)警裝置，所述報(bào)警裝置與所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)控制器電連接。

由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：

(1)本實(shí)用新型公開(kāi)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)車載平視顯示器，將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到車載平視顯示器中，實(shí)現(xiàn)了人車新對(duì)話形式，通過(guò)內(nèi)部特殊設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)將圖像信息精確地結(jié)合于實(shí)際交通路況中,從而擴(kuò)展了或者說(shuō)增強(qiáng)了駕駛者對(duì)于實(shí)際駕駛環(huán)境的感知；

(2)本實(shí)用新型公開(kāi)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)車載平視顯示器，通過(guò)設(shè)置人臉攝像頭和顯示屏，駕駛員在與乘坐人員交談時(shí)，不需要回頭，根據(jù)交談人員的聲音位置和聲音方向即時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的人臉攝像頭和顯示屏，提高了駕駛乘坐的安全性；

(3)本實(shí)用新型公開(kāi)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)車載平視顯示器，通過(guò)設(shè)置聲音提示裝置，即時(shí)提醒駕駛?cè)藛T；

(4)本實(shí)用新型公開(kāi)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)車載平視顯示器，通過(guò)設(shè)置報(bào)警裝置，當(dāng)駕駛?cè)藛T行駛偏離軌跡時(shí)，進(jìn)行報(bào)警。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型公開(kāi)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)車載平視顯示器的組成方框圖。

其中，100、駕駛員輔助系統(tǒng)；200、資料處理單元；300、近距離影像顯示單元；410、攝像頭組件；420、傳感器組件；500、現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)控制腔；600、遠(yuǎn)距離影像顯示單元；610、聲音提示裝置；620、報(bào)警裝置；700、人臉攝像頭；800、攝像顯示控制器；900、顯示屏。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。

實(shí)施例一

參見(jiàn)圖1，如其中的圖例所示，一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)車載平視顯示器AR-HUD，用于駕駛者在駕駛汽車時(shí)增強(qiáng)對(duì)于實(shí)際駕駛環(huán)境的感知，上述汽車配備有駕駛員輔助系統(tǒng)100，上述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)車載平視顯示器AR-HUD包括：

資料處理單元200，其與駕駛員輔助系統(tǒng)100電連接，用于將汽車上各系 統(tǒng)的資料整合處理之后，根據(jù)選擇的模式轉(zhuǎn)換成預(yù)先設(shè)定的符號(hào)或者圖形或者文字或者是數(shù)字形態(tài)并輸出汽車狀態(tài)信息；

近距離影像顯示單元300，其與資料處理單元200電連接，其在駕駛員前方的車體位置形成狀態(tài)投影面，用于顯示所述汽車狀態(tài)信息；

攝像頭組件410，其包括分別安裝在汽車后視鏡位置的多個(gè)攝像頭，用于獲取汽車前方的物體和視覺(jué)場(chǎng)景的至少一個(gè)圖像；

傳感器組件420，其包括分別安裝在汽車前保險(xiǎn)杠位置、汽車后保險(xiǎn)杠位置、汽車車身的側(cè)邊以及汽車車身的底部的多個(gè)傳感器，用于獲取汽車前方、后方、兩側(cè)以及下方的物體的運(yùn)動(dòng)速度、靜止距離以及所處角度；

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)控制器500，其分別與攝像頭組件410和傳感器組件420電連接，用于分別根據(jù)攝像頭的數(shù)據(jù)繪制汽車前方道路幾何形狀、根據(jù)攝像頭和傳感器的數(shù)據(jù)確定汽車前方物體信息、以及將汽車前方道路幾何形狀數(shù)據(jù)和汽車前方物體信息數(shù)據(jù)編譯在駕駛員輔助系統(tǒng)100的地圖框架中，然后汽車前方道路幾何形狀數(shù)據(jù)、汽車前方物體信息數(shù)據(jù)以及地圖框架進(jìn)行融合后計(jì)算出駕駛員位置看到的汽車前方道路的幾何圖形；

遠(yuǎn)距離影像顯示單元600，其與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)控制器500電連接，其投影在前方道路上，用于將汽車前方道路的幾何圖形與當(dāng)前交通狀況相融合。

通過(guò)內(nèi)部特殊設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)將圖像信息精確地結(jié)合于實(shí)際交通路況中,從而擴(kuò)展了或者說(shuō)增強(qiáng)了駕駛者對(duì)于實(shí)際駕駛環(huán)境的感知。

AR-HUD光學(xué)系統(tǒng)能夠在駕駛員的視野區(qū)域合理的疊加顯示駕駛員輔助系統(tǒng)的狀態(tài)以及這些信息的含義，作為人機(jī)界面新成員的AR-HUD在試生產(chǎn)階段就已與駕駛員輔助系統(tǒng)的環(huán)境傳感器以及GPS數(shù)據(jù)、地圖資料和駕駛動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)建立密切的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系。

車輛在前保險(xiǎn)杠和后視鏡上分別安裝有雷達(dá)傳感器和一個(gè)CMOS單攝像頭。為AR-HUD應(yīng)用所選擇的高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)包括車道偏離 警示系統(tǒng)(LDW)、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)(ACC)和導(dǎo)航系統(tǒng)路線指示。

如果駕駛員輔助系統(tǒng)識(shí)別到重要情況，AR-HUD會(huì)將報(bào)警信息以虛擬圖像的方式呈遞給駕駛者，除了直接帶來(lái)安全好處外，這種對(duì)話形式還是未來(lái)自動(dòng)化駕駛的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。這種增強(qiáng)的信息顯示效果將更容易讓駕駛者建立起對(duì)于自動(dòng)駕駛這種新駕駛功能的信任。

AR-HUD可以實(shí)現(xiàn)由兩個(gè)不同投影距離產(chǎn)生的投影面，其也被稱為近投影或狀態(tài)投影面，和遠(yuǎn)投影或增強(qiáng)投影面。近景投影出現(xiàn)在駕駛員前方的發(fā)動(dòng)機(jī)罩末端，能夠顯示駕駛員所選的狀態(tài)信息，如即時(shí)速度、有效距離限制如禁止超車和限速、或ACC當(dāng)前設(shè)置。如要查看這些信息，駕駛員只需稍稍將視線下調(diào)約6°。狀態(tài)投影信息的視域尺寸為5°×1°(相當(dāng)于210mm×42mm)，投影距離2.4m。其相當(dāng)于“傳統(tǒng)”抬頭顯示器的虛擬圖像，該傳統(tǒng)方式的抬頭顯示器是基于一個(gè)反射鏡光學(xué)系統(tǒng)和成像單元(PGU)。后者由一個(gè)TFT(薄膜晶體管)顯示器組成，使用LED強(qiáng)背光顯示內(nèi)容。此成像單元極其緊湊地集成在AR-HUD模塊的上部。這個(gè)反射鏡光學(xué)系統(tǒng)將虛擬顯示的內(nèi)容放大。這些功能借助曲面反射鏡得以實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)不同投影距離的兩個(gè)投影面。兩個(gè)投影面的光路在內(nèi)部微微重疊。近投影面的光路只使用AR-HUD鏡(非球面)的上緣區(qū)域，不需要另外一個(gè)“反射鏡”。

增強(qiáng)投影面的投影距離在駕駛員前方7.5m，可將增強(qiáng)的顯示符號(hào)直接投射在道路上，與當(dāng)前交通狀況相融合。遠(yuǎn)投影面的新成像單元與在電影數(shù)字投影機(jī)中一樣，由數(shù)字微鏡元件(DMD)生成圖像元素。PGU的核心是一種擁有數(shù)十萬(wàn)微小反射鏡矩陣的光學(xué)半導(dǎo)體，其可借助靜電場(chǎng)單獨(dú)傾斜。微反射鏡矩陣按時(shí)間順序被三色LED(紅色、藍(lán)色和綠色)快速交替照亮。用帶濾色功能的偏轉(zhuǎn)反射鏡(即雙色濾鏡)確保三色光準(zhǔn)直(平行方向)。這些特殊鏡子根據(jù)顏色讓光線通過(guò)或反射。為了與點(diǎn)亮的顏色同步，該顏色的所有微反射鏡傾斜，使射入的光線通過(guò)透鏡反射出去，在后面的成像屏幕上形成該顏色的 單個(gè)像點(diǎn)。所有三種顏色的同步方法是相同的。人眼“綜合”成像屏幕上的所有三種顏色，得到全色圖像。

從成像屏幕正面看，接下來(lái)的光學(xué)路徑類似于傳統(tǒng)的抬頭顯示器的光學(xué)路徑：成像幕上的圖像通過(guò)第一個(gè)鏡子(反射鏡)反射到第二個(gè)更大的鏡子(ARHUD鏡)上。從那里射向風(fēng)玻璃。增強(qiáng)光學(xué)系統(tǒng)的出射面幾乎達(dá)到DINA4尺寸。由此形成視域尺寸為10°X4.8°的增強(qiáng)投影面，相當(dāng)于直接視野內(nèi)有幾何寬度130厘米和高度63厘米的可增強(qiáng)視域。如要讀取這個(gè)遠(yuǎn)投影面中的信息，駕駛員的視野可稍稍下調(diào)2.4°。兩個(gè)投影面(狀態(tài)和增強(qiáng)投影面)的成像單元能夠配合環(huán)境亮度調(diào)整顯示亮度，光密度可達(dá)到10000坎德拉/平方米以上。因此，幾乎在任何強(qiáng)烈的環(huán)境光條件下都能清晰顯示。

在大多數(shù)交通情況下，用7.5m遠(yuǎn)投影面直接在行駛道路上增強(qiáng)內(nèi)容，而2.4m近投影面則用于顯示狀態(tài)信息。

增強(qiáng)圖像顯示出現(xiàn)在車輛前方約18到20m且根據(jù)路線持續(xù)大約100m時(shí)，駕駛員會(huì)感到比較舒適。AR-Creator是一種極具挑戰(zhàn)的最新發(fā)展方向。此控制器須對(duì)大量數(shù)據(jù)流進(jìn)行評(píng)估，以使圖像元素在成像幕上精確定位，從而準(zhǔn)確投影到駕駛員的AR-HUD視域中。其中一些需要進(jìn)行相當(dāng)多的運(yùn)算。

AR-Creator將對(duì)三個(gè)來(lái)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合：?jiǎn)螖z像頭可用于繪制道路幾何形狀。其中包括回旋曲線、車輛前方車道曲率的數(shù)學(xué)描述。車輛前方物體的大小、位置和距離來(lái)自雷達(dá)傳感器數(shù)據(jù)與對(duì)照的相機(jī)數(shù)據(jù)組合。最后，大陸集團(tuán)的電子地平線(eHorizon)提供地圖框架，將現(xiàn)場(chǎng)傳感數(shù)據(jù)編譯其中。在演示車輛上eHorizon仍是靜態(tài)的，僅僅使用導(dǎo)航數(shù)據(jù)資料。大陸集團(tuán)業(yè)的高動(dòng)態(tài)聯(lián)網(wǎng)eHorizon產(chǎn)品已到達(dá)批量生產(chǎn)水平，它可以處理各種來(lái)源(車對(duì)車、交通控制中心等)的數(shù)據(jù)并在AR-HUD上顯示。通過(guò)整合行駛動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、攝像頭數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)在數(shù)字地圖上定位車輛位置。利用融合的AR-Creator利用融合的數(shù)據(jù)計(jì)算出從駕駛員位置看到的車前方道路的幾何圖形。這樣可行是 因?yàn)轳{駛員眼睛的位置是知道的：在演示車輛上司機(jī)在駕駛前需正確設(shè)置一下眼睛識(shí)別框的位置。這個(gè)操作可以通過(guò)內(nèi)部攝像頭自動(dòng)進(jìn)行。它能夠識(shí)別駕駛者眼睛的位置并指導(dǎo)眼睛識(shí)別框定位。眼睛識(shí)別框是一個(gè)矩形區(qū)域，其寬度和高度與理論“視窗”相當(dāng)。就只要駕駛員從這個(gè)窗口看向道路，他就能看到完整的AR-HUD圖像。乘客看不到HUD和AR-HUD顯示的內(nèi)容。

AR-Creator從眼睛識(shí)別框的可調(diào)節(jié)位置知道，駕駛員眼睛在哪里，以及正在以哪個(gè)角度查看交通狀況和周圍環(huán)境。駕駛員輔助系統(tǒng)如果探測(cè)到什么情況，相應(yīng)的虛擬圖像提示就會(huì)生成并投射到AR-HUD屏幕的正確位置上。

其中，上述汽車狀態(tài)信息包括即時(shí)速度、有效距離限制以及ACC當(dāng)前設(shè)置中的一種或多種信息，上述汽車前方物體信息包括前方物體的大小、位置以及距離中的一個(gè)或多個(gè)信息，上述汽車狀態(tài)信息的視域相對(duì)駕駛員的視線下傾3～9°，尺寸為210mmx42mm，投影距離2.0～3.0m，上述汽車前方道路的幾何圖形的視域投影距離為7.0～8.0m，上述駕駛輔助系統(tǒng)包括車道偏離警示系統(tǒng)LDW、自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)ACC以及導(dǎo)航路線指示系統(tǒng)。

為了進(jìn)一步提高駕駛乘坐安全指數(shù)，上述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)車載平視顯示器AR-HUD還包括：

至少兩臺(tái)人臉攝像頭700，其安裝在汽車座位前方，用于獲取人臉圖像；

至少兩臺(tái)顯示屏900，其安裝在汽車座位前方，用于顯示人臉圖像；

攝像顯示控制器800，其分別與人臉攝像頭700和顯示屏900電連接，用于根據(jù)聲音位置啟動(dòng)相應(yīng)的攝像頭和根據(jù)聲音方向啟動(dòng)相應(yīng)的顯示屏。

上述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)車載平視顯示器AR-HUD還包括用于提示前方道路方向的聲音提示裝置610，聲音提示裝置610與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)控制器500電連接。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)車載平視顯示器AR-HUD還包括用于提示前方道路方向錯(cuò)誤的報(bào)警裝置620，報(bào)警裝置620與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)控制器500電連接。

以上為對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的描述，通過(guò)對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明， 使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。