DE102015008887A1 - Method and device for calibrating a head-up display in a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung eines Headup-Displays in einemFahrzeug, bei welchem ein von dem Headup-Display (3) ausgegebenes virtuelles Bild mit einer möglichen Augenposition eines Fahrers abgeglichen wird. Bei einem Verfahren, bei welchem ein kostengünstiger Kalibriervorgang durchgeführt wird, wird eine, mit einer Markierung (15) versehene Messeinheit (11) an einer möglichen Kopfposition des Fahrers positioniert und ein vor dem Fahrzeug (5) befindliches Messtarget (7) detektiert, wobei eine Bildaufnahmeeinrichtung (17) zur Ermittlung der möglichen Augenposition des Fahrers gleichzeitig die Markierung (15) der Messeinheit (11) aufnimmt, wobei aus einem ermittelten Versatz der Messeinheit (11) und der Bildaufnahmeeinheit (17) eine elektronische Korrektur zur Kalibrierung des virtuellen Bildes des Headup-Displays (3) bestimmt wird.The invention relates to a method for calibrating a head-up display in a vehicle, in which a virtual image output by the head-up display (3) is compared with a possible eye position of a driver. In a method in which a low-cost calibration operation is performed, a measuring unit (11) provided with a marking (15) is positioned at a possible head position of the driver and a measuring target (7) located in front of the vehicle (5) is detected, wherein a Image recording device (17) for determining the possible eye position of the driver simultaneously receives the mark (15) of the measuring unit (11), wherein from a determined offset of the measuring unit (11) and the image pickup unit (17) an electronic correction for calibration of the virtual image of the head-up -Displays (3) is determined.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung eines Headup-Displays in einem Fahrzeug, bei welchem ein von dem Headup-Display ausgegebenes virtuelles Bild mit einer möglichen Augenposition eines Fahrers abgeglichen wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for calibrating a head-up display in a vehicle, in which a virtual image output by the head-up display is matched with a possible eye position of a driver, and a device for carrying out the method.
In Fahrzeugen werden häufig Headup-Displays verwendet, bei welchen eine erweiterte Realität (Augmented-Reality) zur Anzeige verwendet wird. Unter dieser erweiterten Realität soll im Weiteren eine computergestützte Erweiterung der Realitätswahrnehmung verstanden werden, indem eine visuelle Darstellung in dem Anzeigebereich des Headup-Displays durch computergenerierte Zusatzinformationen mittels Einblendung und Überlagerung generiert wird.In vehicles, head-up displays are often used in which augmented reality is used for display. Under this augmented reality, a computer-aided extension of the perception of reality is to be understood hereinafter by generating a visual representation in the display area of the head-up display by means of additional information generated by means of overlaying and overlaying.
Aufgrund von Toleranzen im Verbau des Headup-Displays im Fahrzeug weicht die Position des virtuellen Bildes meistens von der erwarteten Sollposition ab, wie in
Eine weitere wesentliche Eigenschaft des Headup-Displays ist es, dass unterschiedlich große Fahrer das virtuelle Bild des Headup-Displays unter einem unterschiedlichen Winkel sehen. Das heißt, unterschiedlich große Fahrer sehen das virtuelle Bild des Headup-Displays an verschiedenen Positionen vor dem Hintergrund der Realität. Sind die Augen weiter oben, so wird das virtuelle Bild des Headup-Displays vor dem Hintergrund der Realität weiter unten wahrgenommen und sind die Augen weiter unten, wird das virtuelle Bild des Headup-Displays vor dem Hintergrund der Realität weiter oben wahrgenommen. Hierbei kommt es zu Fehlern beim kontaktanalogen Einzeichnen von virtuellen Objekten, welche als Parallaxen-Fehler bezeichnet werden.Another key feature of the head-up display is that drivers of different sizes see the virtual image of the head-up display at a different angle. That is, drivers of different sizes see the virtual image of the head-up display in different positions against the background of reality. If the eyes are higher up, the virtual image of the head-up display is perceived against the backdrop of reality, and if the eyes are further down, the virtual image of the head-up display is perceived against the background of reality above. This leads to errors in the contact-analogous drawing of virtual objects, which are referred to as parallax errors.
Aus der
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kalibrierung eines Headup-Displays in einem Fahrzeug anzugeben, welches ein korrektes virtuelles Bild für unterschiedlich große Fahrer liefert und trotzdem einfach durchzuführen ist.The object of the invention is to provide a method and a device for calibrating a head-up display in a vehicle, which provides a correct virtual image for drivers of different sizes and yet is easy to perform.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.The invention results from the features of the independent claims. Advantageous developments and refinements are the subject of the dependent claims. Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description, as well as the explanation of embodiments of the invention, which are illustrated in the figures.
Die Erfindung ist mit einem Verfahren dadurch gelöst, dass eine, mit einer Markierung versehene Messeinheit an einer möglichen Kopfposition des Fahrers positioniert wird und ein vor dem Fahrzeug befindliches Messtarget detektiert, wobei eine Bildaufnahmeeinrichtung zur Ermittlung der möglichen Augenposition des Fahrers gleichzeitig die Markierung der Messeinheit aufnimmt, wobei aus einem vermittelten Versatz der Messeinheit und der Bildaufnahmeeinheit eine elektronische Korrektur zur Kalibrierung des virtuellen Bildes des Headup-Displays bestimmt wird. Dies hat den Vorteil, dass die elektronische Korrektur des mechanischen Versatzes des Headup-Displays als auch die Korrektur des Parallaxen-Fehlers in einem einzigen Kalibrierschritt durchgeführt wird. Dadurch vereinfacht sich der Kalibrieraufwand, wodurch die Kosten für den Kalibriervorgang reduziert werden. Dabei kann auf die Abstimmung der Bilderfassungseinrichtung auf das absolute Koordinatensystem des Fahrzeuges verzichtet werden. Die Messeinheit sowie die Bildaufnahmeeinrichtung bilden dabei ein relatives Koordinatensystem zueinander, wodurch ein besonders effizientes Kalibrierverfahren ermöglicht wird.The invention is achieved with a method in which a measuring unit provided with a marking is positioned at a possible head position of the driver and detects a measuring target located in front of the vehicle, wherein an image recording device for detecting the possible eye position of the driver simultaneously receives the marking of the measuring unit , wherein an electronic correction for calibration of the virtual image of the head-up display is determined from a mediated offset of the measuring unit and the image recording unit. This has the advantage that the electronic correction of the mechanical offset of the head-up display as well as the correction of the parallax error is performed in a single calibration step. This simplifies the calibration effort, which reduces the costs for the calibration process. It can be dispensed with the vote of the image capture device on the absolute coordinate system of the vehicle. The measuring unit and the image recording device form a relative coordinate system with each other, which enables a particularly efficient calibration procedure.
Vorteilhafterweise fährt die Messeinheit während eines Kalibriervorganges eine Vielzahl von möglichen Augenpositionen in einem vorgegebenen Bereich des Fahrzeuges zur Ermittlung des Versatzes für jede Augenposition an. Somit wird ein korrektes virtuelles Bild für unterschiedlich große Fahrer erzeugt. Advantageously, the measuring unit moves during a calibration process a plurality of possible eye positions in a predetermined area of the vehicle to determine the offset for each eye position. Thus, a correct virtual image is generated for drivers of different sizes.
In einer Ausführungsform wird der für jede mögliche Augenposition ermittelte Versatz gemeinsam mit der Augenposition abgespeichert. Dadurch kann später während der Fahrt des Fahrzeuges auf diese Daten zurückgegriffen werden, um anhand dieser Daten den tatsächlichen Versatz für die durch den realen Fahrer vorgegebene Augenposition zu ermitteln und das virtuelle Bild des Headup-Displays entsprechend zu korrigieren.In one embodiment, the offset determined for each possible eye position is stored together with the eye position. As a result, these data can be used later during the drive of the vehicle in order to use these data to determine the actual offset for the eye position predetermined by the real driver and to correct the virtual image of the head-up display accordingly.
In einer Ausgestaltung umfasst der vorgegebene Bereich eine Region des Fahrzeuges, von dem ein virtuelles Bild des Headup-Displays sichtbar ist. Damit wird in dem Kalibriervorgang eine Vielzahl von Augenpositionen erfasst und abgeglichen, um während eines Fahrvorganges die mögliche Augenposition des Fahrers des Fahrzeuges entsprechend zu kennen und das virtuelle Bild des Headup-Displays korrigieren zu können.In one embodiment, the predetermined area comprises a region of the vehicle from which a virtual image of the head-up display is visible. Thus, in the calibration process, a plurality of eye positions are detected and adjusted in order to know the possible eye position of the driver of the vehicle during a driving operation and to be able to correct the virtual image of the head-up display.
In einer Variante wird der Kalibriervorgang des Headup-Displays am Bandende der Herstellung des Fahrzeuges durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt sind die Positionen des Headup-Displays und der Bilderfassungseinrichtung, die im Fahrzeug verbaut sind, bekannt, so dass bloß noch die möglichen Augenpositionen im Hinblick auf das Messtarget ermittelt werden müssen.In one variant, the calibration process of the head-up display is performed at the end of the tape production of the vehicle. At this time, the positions of the head-up display and the image capture device installed in the vehicle are known, so that only the possible eye positions with respect to the measurement target need to be determined.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein tatsächlicher Versatz des Headup-Displays für eine aktuelle Augenposition des Fahrers aus den abgespeicherten Messwerten von während des Kalibriervorganges ermitteltem Versatz und zugehöriger Augenposition, vorzugsweise linear, interpoliert. Dabei wird vorteilhafterweise auch dann, wenn sich die Augen des Fahrers an einer Position befinden, die während des Kalibriervorganges nicht berücksichtigt wurde, trotzdem ein Versatz für die elektronische Korrektur exakt ermittelt, da zur Interpolation die am nächsten gelegenen Messwerte genutzt werden.In a further embodiment, an actual offset of the head-up display for a current eye position of the driver from the stored measured values of determined during the calibration process offset and associated eye position, preferably linear, interpolated. In this case, even when the driver's eyes are at a position that was not taken into account during the calibration process, an offset for the electronic correction is nevertheless determined exactly, since the closest measured values are used for the interpolation.
Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kalibrierung eines Headup-Displays eines Fahrzeuges, umfassend
- – ein Headup-Display zur Ausgabe eines virtuellen Bildes,
- – eine Messeinheit, welche in Höhe einer möglichen Kopfposition des Fahrers positioniert ist,
- – ein Messmuster, das vor dem Fahrzeug angeordnet ist und von der Messeinheit detektierbar ist,
- – eine, an der Messeinheit befindliche Markierung,
- – eine, im Fahrzeuginnenraum fixierte Bildaufnahmeeinrichtung zur Detektion der Markierung der Messeinheit sowie ein, mit der Messeinheit und der Bildaufnahmeeinrichtung verbundenes Kalibriersystem zur Bestimmung eines, von der Messeinheit und der Bildaufnahmeeinrichtung ermittelten Versatzes und zur Ausgabe eines aus dem Versatz bestimmten Korrektursignales an das Headup-Display.
- A headup display for displaying a virtual image,
- A measuring unit which is positioned at the height of a possible head position of the driver,
- A measurement pattern, which is arranged in front of the vehicle and can be detected by the measuring unit,
- A marking located on the measuring unit,
- - One, fixed in the vehicle interior image pickup device for detecting the marking of the measuring unit and a connected to the measuring unit and the image pickup calibration system for determining a, determined by the measuring unit and the image pickup device offset and outputting a determined from the offset correction signal to the head-up display ,
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass ein mechanischer Versatz, der durch den Einbau des Headup-Displays entstanden ist und ein Parallaxen-Fehler, der durch verschiedene Positionen der Augen des Fahrers bei der Betrachtung des virtuellen Bildes des Headup-Displays auftritt, gleichzeitig in einem Verfahrensschritt kalibriert werden können, wodurch ein besonders effizientes Kalibrierverfahren möglich ist.This embodiment has the advantage that a mechanical offset, which is caused by the installation of the head-up display and a parallax error, which occurs through different positions of the eyes of the driver when viewing the virtual image of the head-up display, simultaneously in one Process step can be calibrated, whereby a particularly efficient calibration process is possible.
Vorteilhafterweise ist die Bildaufnahmeeinrichtung nahe einer Windschutzscheibe angeordnet und auf die Messeinheit gerichtet. Dabei wird bei dieser Anordnung der Bildaufnahmeeinrichtung nicht nur eine zuverlässige Ausrichtung dieser auf die Messeinheit realisiert, sondern gleichzeitig eine bauraumsparende Anordnung verwirklicht.Advantageously, the image recording device is arranged near a windshield and directed to the measuring unit. In this arrangement, the image recording device is not only realized a reliable orientation of this on the measuring unit, but at the same time realizes a space-saving arrangement.
In einer Ausgestaltung ist das Messtarget ein geometrisches Muster, welches vorzugsweise gut durch die Messeinheit aufgelöst werden kann. Dieses Messtarget simuliert dabei während des Kalibriervorganges die Fahrzeugumgebung.In one embodiment, the measurement target is a geometric pattern, which can preferably be resolved well by the measurement unit. This measurement target simulates the vehicle environment during the calibration process.
In einer Variante ist eine weitere, nach vorn gerichtete Kamera im Fahrzeug zur Beobachtung eines Fahrgeschehens und/oder einer Erfassung des Messtargets angeordnet. Mittels dieser zusätzlichen Kamera lassen sich Objekte der realen Umgebung erfassen, welche durch das Headup-Display kontaktanalog in dessen Anzeigebereich markiert werden sollen. Die Erfassung des Messtargets durch die zusätzliche zweite Kamera ermöglicht bei der Auswertung zusammen mit den Ergebnissen der Messeinheit ein vollständig geschlossenes System, in dem jede Toleranz bestimmt und anschließend korrigiert werden kann.In a variant, a further front-facing camera is arranged in the vehicle for observing a driving event and / or a detection of the measurement target. By means of this additional camera, objects of the real environment can be detected, which are to be marked by the head-up display contact-analog in its display area. The acquisition of the measurement target by the additional second camera allows the evaluation together with the results of the measuring unit a completely closed system in which each tolerance can be determined and then corrected.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details will become apparent from the following description in which - where appropriate, with reference to the drawings - at least one embodiment is described in detail. Described and / or illustrated features may form the subject of the invention itself or in any meaningful combination, optionally also independent of the claims, and may in particular additionally be the subject of one or more separate application / s. Same, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.
Es zeigen:Show it:
In
Das Headup-Display
Während des Kalibriervorganges wird durch die Darstellung des von der Messeinheit
Um eine mögliche Korrektur für alle möglichen Augenpositionen zu ermitteln, fährt die Messeinheit
Während des Anfahrens der hinreichend großen Anzahl von Augenpositionen innerhalb der Eye-Box
Die während des Kalibriervorganges ermittelten Messwerte können beispielsweise in einer Kalibriertabelle abgespeichert werden, wie sie in
Auch eine Drehung des virtuellen Bildes des Headup-Displays
Bei einer geeigneten Wahl des Messtargets
Zusätzlich zu der HET-Kamera
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.Although the invention has been further illustrated and explained in detail by way of preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. It is therefore clear that a multitude of possible variations exists. It is also to be understood that exemplified embodiments are really only examples that are not to be construed in any way as limiting the scope, applicability, or configuration of the invention. Rather, the foregoing description and description of the figures enable one skilled in the art to practice the exemplary embodiments, and those of skill in the knowledge of the disclosed inventive concept may make various changes, for example as to the function or arrangement of individual elements recited in an exemplary embodiment, without Protection area defined by the claims and their legal equivalents, such as further explanations in the description.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 33
- Headup-DisplayHead-Up Display
- 55
- Fahrzeugvehicle
- 77
- Messtargetmeasuring target
- 99
- Roboterarmrobot arm
- 1111
- Messeinheitmeasuring unit
- 1313
- WindschutzscheibeWindshield
- 1515
- Markierungmark
- 1717
- HET-KameraHET camera
- 1919
- Eye-BoxEye-Box
- 2121
- Kalibriersystemcalibration System
- 2323
- Tabellen-log-upTable log up
- 2525
- Korrekturmodulcorrection module
- 2727
- nach vorn gerichtete Kamerafront-facing camera
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
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