CN104512354B - 使用增强现实的车辆用平视显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种使用增强现实的车辆用平视显示装置，其包括：距离检测器，其配置成检测驾驶者车辆和驾驶者车辆前方的前方车辆之间的距离以输出距离信息；导航器，其配置成输出驾驶者车辆的位置以及有关驾驶者车辆所行驶于的道路的信息作为行驶信息；以及图像控制器，其配置成根据距离信息和行驶信息计算前方车辆的横向位置，并且通过使用横向位置产生与前方车辆相对应的图像信息；其中图像控制器根据驾驶者车辆和前方车辆中的任何一者是否进入弯路和直路之间的接合点来校正横向位置。
Description
技术领域
本公开涉及一种使用增强现实的车辆用平视显示装置的技术，并且更特别地涉及一种使用增强现实的车辆用平视显示装置的技术，其能够在通过增强现实产生行驶在弯路上的前方车辆的图形图像时校正前方车辆的实际位置和虚拟位置之间的横向误差。
背景技术
增强现实是通过把用户的眼睛观察到的真实世界视图与具有附加信息的虚拟世界相结合来显示一幅图像的一种虚拟现实。也就是说，在增强现实中，用户观察到的现实图像与通过计算机图形产生的3D虚拟图像相重叠，使得现实环境和虚拟图像之间的区别变得模糊。在增强现实中，现实环境与虚拟环境相结合，使得用户可以看到现实环境，从而提供增强的现实感。
近来，借助使用增强现实产生的图形图像把车辆的当前速度、剩余燃料量、导航装置的道路引导信息等投影到驾驶者前侧的挡风玻璃部件上的平视显示器（HUD）已经得到了发展。特别地，通过HUD把物体（例如，自然景物、道路或在建建筑物、车辆、以及行人）的位置和距离显示在挡风玻璃前侧的实际空间中的功能已经得到了发展。
在实际空间中物体和车辆之间的距离可以通过经由雷达或激光雷达发射无线电波或超声波、并且测量无线电波或超声波从车辆被反射并返回所用的时间来识别。
通常，在前方车辆行驶在弯路上的情况下，该前方车辆看起来仿佛通过相比于对应车辆在横向方向上平行地移动预定距离而行驶在弯路上。然而，雷达在横向方向上具有约1米的距离误差，使得当增强现实通过图形图像生成前方车辆的位置时，在前方车辆的实际位置和图形图像之间产生较大误差。
本背景技术部分中公开的上述信息只是为了增强对本公开的背景的理解，并且因此可能包含不构成在该国对本领域普通技术人员而言已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开提供了一种使用增强现实的平视显示装置，其能够在通过增强现实产生行驶在弯路上的前方车辆的图形图像时，校正驾驶者前方的前方车辆的实际位置和图形图像中的位置之间的横向误差。
根据本公开的示例性实施例，一种使用增强现实的车辆用平视显示装置包括：配置成检测驾驶者车辆和驾驶者车辆前方的前方车辆之间的距离以输出距离信息的距离检测器。导航器配置成输出驾驶者车辆的位置以及有关驾驶者车辆所行驶于的道路的信息作为行驶信息。图像控制器配置成根据距离信息和行驶信息计算前方车辆的横向位置，并通过使用横向位置产生与前方车辆相对应的图像信息。图像控制器根据驾驶者车辆和前方车辆中的任何一者是否进入弯路和直路之间的接合点来校正横向位置。
行驶信息包括：驾驶者车辆所行驶于的道路的车道数，道路的宽度，道路的曲率半径，驾驶者车辆的行驶方向，以及从驾驶者车辆到接合点的距离。
在驾驶者车辆和前方车辆进入接合点之前，图像控制器通过使用驾驶者车辆和前方车辆之间的距离以及驾驶者当前行驶于的车道的宽度的中心值来计算横向位置。
当从驾驶者车辆到接合点的距离大于从驾驶者车辆到前方车辆的距离时，图像控制器根据下面的等式1来计算前方车辆的横向位置。
[等式1]
其中，d是从驾驶者车辆到前方车辆的距离，R是弯路的曲率半径，R'是弯路的曲率半径、以道路的中心线为基准的与驾驶者车辆的行驶方向相反的方向上设置的全部车道的宽度、以及驾驶者车辆的行驶方向上设置的全部车道的宽度的中心值的总和。
在驾驶者车辆进入接合点之前、并且在前方车辆进入接合点之后，图像控制器通过使用接合点和前方车辆之间的距离以及驾驶者车辆当前行驶于的车道的宽度的中心值来校正横向位置。
当从驾驶者车辆到前方接合点的距离小于从驾驶者车辆到前方车辆的距离时，图像控制器根据下面的等式2计算前方车辆的横向位置。
[等式2]
其中，通过从驾驶者车辆与前方车辆之间的距离中减去从驾驶者车辆到接合点的距离来获得dp，R是弯路的曲率半径，并且R'是弯路的曲率半径、以道路的中心线为基准的与驾驶者车辆的行驶方向相反的方向上设置的全部车道的宽度、以及驾驶者车辆的行驶方向上设置的全部车道的宽度的中心值的总和。
距离检测器可以包括拍摄道路的图像的摄像机、雷达和激光雷达中的任何一者。
平视显示装置还可以包括配置成根据图像信息产生虚拟图象，并且将所产生的虚拟图像照射在驾驶者车辆的挡风玻璃上的图像照射器。
根据本公开的示例性实施例，当通过增强现实产生行驶在弯路上的前方车辆的图形图像时，通过使用驾驶者车辆当前行驶于的车道的曲率半径以及全部车道的宽度的中心值来校正前方车辆的横向位置，由此减小前方车辆的实际位置和图形图像上的位置之间的误差。
附图说明
图1是示出根据本公开的示例性实施例的使用增强现实的车辆用平视显示装置的图。
图2是示出根据本公开的示例性实施例的使用增强现实的车辆用平视显示方法的流程图。
图3A和3B是示出驾驶者车辆和驾驶者车辆前方的前方车辆的道路行驶情况作为实例的图。
具体实施方式
在下面的详细说明中，仅通过例证的方式来示出和描述本公开的某些示例性实施例。如本领域技术人员将认识到的那样，所描述的实施例可以以各种不同的方式进行修正，同时所有修正都不脱离本公开的精神或范围。因此，附图和描述应被认为在本质上是说明性的而不是限制性的。同样的附图标记在整个说明书中始终表示同样的元件。
在整个说明书和所附权利要求中，除非有明确的相反描述，否则词语“包括”应被理解为意指包括所陈述的元件，但并不排除任何其它元件。
在下文中，将参考附图详细描述本领域技术人员容易实现的示例性实施例。
图1是示出根据本公开的示例性实施例的使用增强现实的车辆用平视显示装置的图。参考图1，车辆用平视显示装置1包括距离检测器10、导航器20、图像控制器30以及图像照射器40。距离检测器10检测驾驶者车辆和前方物体之间的距离并输出距离信息。这里，距离检测器10可以包括拍摄道路图像的摄像机以及辐射无线电波或超声波的雷达或激光雷达中的任何一者。所述物体包括驾驶者车辆前方的前方车辆、人、景物等，并且在下文中，将基于物体是前方车辆的实例来描述本公开。
导航器20通过利用全球定位系统（GPS）在预先存储的地图上映射驾驶者车辆的当前位置，并根据映射结果生成行驶信息。这里，行驶信息包括驾驶者车辆所行驶于的道路的车道数、道路的宽度、道路的曲率半径、行驶方向、驾驶者车辆的当前位置、以及从驾驶者车辆的当前位置到前方接合点的距离。这里，接合点对应于弯路和直路之间的变化点。
图像控制器30接收来自距离检测器10的距离信息，并接收来自导航器20的行驶信息。图像控制器30根据距离信息和行驶信息确定驾驶者车辆和前方车辆是否进入前方接合点，并且根据驾驶者车辆和前方车辆是否进入前方接合点的确定结果计算前方车辆的横向位置。
图像控制器30通过使用横向位置和驾驶者车辆与前方车辆之间的距离来计算前方车辆的位置，并且通过增强现实使计算出的前方车辆的位置与驾驶者的眼睛相匹配从而产生图像信息。这里，图像控制器30可以把诸如速度、燃料、行驶距离和道路引导指示之类的附加信息插入图像信息中。
特别地，图像控制器30在驾驶者车辆和前方车辆进入前方接合点之前的情况下根据下面的等式1计算前方车辆的横向位置x。
[等式1]
这里，d是从驾驶者车辆到前方车辆的距离，并且R是弯路的曲率半径。R'是根据弯路的曲率半径和车道信息计算出的常数。车道信息包括：以道路的中心线为基准的与驾驶者车辆的行驶方向对应的全部车道的宽度，以及与车辆的行驶方向的反方向对应的全部车道的宽度。这里，路肩不是实际的行驶车道，并且从车道中排除。
例如，把道路具有4个向前车道和4个反方向车道、并且驾驶者车辆在以中心线为基准的右边方向的车道上行驶的情况作为实例进行描述。这里，每个车道的宽度可以是约3.5米。在这种情况下，R'对应于“弯路的曲率半径+位于中心线左边方向的四车道道路的全部车道的宽度+位于中心线右边方向的四车道道路的全部车道的宽度的中心值”。也就是说，R'是“弯路的曲率半径+(4*3.5)+(4*3.5/2)”的值。当道路具有两个向前车道和两个反方向车道时，位于中心线右边方向的单车道道路的车道的宽度的中心值可以被计算为“3.5/2”。
也就是说，当驾驶者车辆和前方车辆都进入弯路时，图像控制器30以与驾驶者的驾驶者车辆的行驶方向对应的全部车道的宽度的中心值为基准根据道路曲率半径以及驾驶者车辆和前方车辆之间的距离，计算前方车辆的横向位置x。
同时，在只有前方车辆进入前方接合点的情况下，图像控制器20根据下面的等式2计算前方车辆的横向位置x。
[等式2]
其中通过从驾驶者车辆与前方车辆之间的距离d中减去驾驶者车辆和前方接合点之间的距离dj而得到dp。也就是说，当驾驶者的车辆行驶在直路上、并且只有前方车辆进入弯路时，图像控制器30将驾驶者车辆和前方车辆之间的距离d改变为前方车辆和前方接合点之间的距离dp。
即，图像控制器30基于前方接合点识别前方车辆的位置，并且通过反映驾驶者车辆中的驾驶者眼睛在前方车辆进入弯路的方向上倾斜预定角度的状态来校正前方车辆的横向位置x。
图像照射器40根据图像信息生成虚拟图像，并将所生成的图像照射在车辆的挡风玻璃上。驾驶者可以通过挡风玻璃上的全息镜识别虚拟图像。
图2是示出根据本公开的示例性实施例的使用增强现实的车辆用平视显示方法的流程图，并且图3A和3B是示出驾驶者车辆和前方车辆的道路行驶情况作为实例的图。
参考图2，距离检测器10首先检测驾驶者车辆100和与驾驶者车辆100在相同方向上行驶的位于驾驶者车辆100前方的前方车辆200之间的距离d，并输出该距离信息。导航器20生成行驶信息。在这种情况下，如图3A所示，导航器20输出弯路的曲率半径R、从驾驶者车辆100的当前位置到前方接合点A的距离dj、以及有关驾驶者车辆100当前行驶于的道路的道路信息作为行驶信息（步骤S1）。
然后，图像控制器30确定从驾驶者车辆100的当前位置到前方接合点A的距离dj是否大于从驾驶者车辆100到前方车辆200的距离d（步骤S2）。作为确定结果，当从驾驶者车辆100的当前位置到前方接合点A的距离dj大于从驾驶者车辆100到前方车辆200的距离d时，图像控制器30根据等式1计算前方车辆200的横向位置x（步骤S3）。
然而，当从驾驶者车辆100的当前位置到前方接合点A的距离dj小于从驾驶者车辆100到前方车辆200的距离d时，图像控制器30根据等式2校正前方车辆200的横向位置x（步骤S4）。
接着，图像控制器30通过使用计算出的前方车辆200的横向位置x计算前方车辆的位置（步骤S5），并且通过增强现实来使计算出的前方车辆的位置与驾驶者眼睛相匹配从而产生图像信息（步骤S6）。
也就是说，在本公开的示例性实施例中，如图3B所示，当只有前方车辆200进入弯路时，根据弯路的曲率半径和与驾驶者车辆100的行驶方向对应的全部车道的宽度的中心值来校正前方车辆200的横向位置x，从而减小前方车辆200的实际位置D1和虚拟图像的输出位置D2之间的误差。
尽管本公开已经结合当前被认为是实用的示例性实施例进行了描述，但应理解的是，本公开并不限于所公开的实施例。相反，本公开旨在覆盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种改型和等效配置。
Claims (8)
1.一种使用增强现实的车辆用平视显示装置，包括：
距离检测器，其配置成检测驾驶者车辆和驾驶者车辆前方的前方车辆之间的距离以输出距离信息；
导航器，其配置成输出所述驾驶者车辆的位置以及有关所述驾驶者车辆所行驶于的道路的信息作为行驶信息；以及
图像控制器，其配置成根据所述距离信息和所述行驶信息计算所述前方车辆的横向位置，并且通过使用所述横向位置产生与所述前方车辆相对应的图像信息；
其中所述图像控制器根据所述驾驶者车辆和所述前方车辆中的任何一者是否进入弯路和直路之间的接合点来校正所述横向位置。
2.如权利要求1所述的平视显示装置，其中所述行驶信息包括：所述驾驶者车辆所行驶于的道路的车道数，所述道路的宽度，所述道路的曲率半径，所述驾驶者车辆的行驶方向，以及从所述驾驶者车辆到所述接合点的距离。
3.如权利要求2所述的平视显示装置，其中在所述驾驶者车辆和所述前方车辆进入所述接合点之前，所述图像控制器通过使用所述驾驶者车辆和所述前方车辆之间的距离以及所述驾驶者车辆当前行驶于的车道的宽度的中心值来计算所述横向位置。
4.如权利要求3所述的平视显示装置，其中当从所述驾驶者车辆到所述接合点的距离大于从所述驾驶者车辆到所述前方车辆的距离时，所述图像控制器根据以下等式1来计算所述前方车辆的所述横向位置：
[等式1]
<mrow>
<mi>x</mi>
<mo>=</mo>
<msup>
<mi>R</mi>
<mo>&prime;</mo>
</msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>-</mo>
<mi>cos</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mn>360</mn>
<mo>&times;</mo>
<mi>d</mi>
</mrow>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>&pi;</mi>
<mo>&times;</mo>
<mi>R</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中，d是从所述驾驶者车辆到所述前方车辆的距离，R是所述弯路的曲率半径，R'是所述弯路的曲率半径、以所述道路的中心线为基准的与所述驾驶者车辆的行驶方向相反的方向上设置的全部车道的宽度、以及所述驾驶者车辆的行驶方向上设置的全部车道的宽度的中心值的总和。
5.如权利要求2所述的平视显示装置，其中在所述驾驶者车辆进入所述接合点之前、并且在所述前方车辆进入所述接合点之后，所述图像控制器通过使用所述接合点和所述前方车辆之间的距离以及所述驾驶者车辆当前行驶于的车道的宽度的中心值来校正所述横向位置。
6.如权利要求2所述的平视显示装置，其中当从所述驾驶者车辆到所述接合点的距离小于从所述驾驶者车辆到所述前方车辆的距离时，所述图像控制器根据以下等式2计算所述前方车辆的所述横向位置：
[等式2]
<mrow>
<mi>x</mi>
<mo>=</mo>
<msup>
<mi>R</mi>
<mo>&prime;</mo>
</msup>
<mrow>
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<mn>360</mn>
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<mi>dp</mi>
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<mn>2</mn>
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<mo>&times;</mo>
<mi>R</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中，通过从所述驾驶者车辆与所述前方车辆之间的距离中减去从所述驾驶者车辆到所述接合点的距离来获得dp，R是所述弯路的曲率半径，并且R'是所述弯路的曲率半径、以所述道路的中心线为基准的与所述驾驶者车辆的行驶方向相反的方向上设置的全部车道的宽度、以及所述驾驶者车辆的行驶方向上设置的全部车道的宽度的中心值的总和。
7.如权利要求1所述的平视显示装置，其中所述距离检测器包括拍摄所述道路的图像的摄像机、雷达和激光雷达中的任何一者。
8.如权利要求1所述的平视显示装置，还包括配置成根据所述图像信息产生虚拟图象，并且将所产生的虚拟图像照射在所述驾驶者车辆的挡风玻璃上的图像照射器。
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