CN104729519B - 利用三维导航系统的虚拟三维仪表组 - Google Patents

Abstract

本公开提供用来执行操作的系统、方法和计算机程序产品，所述操作包括：产生三维图形输出，所述三维图形输出包括：第一深度水平处的车辆仪表组的三维表示，所述三维表示包括多个仪表；以及第二深度水平处的导航系统地图的三维表示；以及输出所述三维图形输出以显示在车辆的三维显示器上。

Description

利用三维导航系统的虚拟三维仪表组

背景技术

传统地，车辆仪表组包括输出二维信息的各种机械和数字元件。这些仪表组不能由用户修改，并且它们的位置保持静止，从而使得驾驶员在重要时刻难以看到某些仪表。

发明内容

本文公开的实施方案包括用来执行操作的系统、方法和计算机程序产品，所述操作包括：产生三维图形输出，所述三维图形输出包括：第一深度水平处的车辆仪表组的三维表示，所述三维表示包括多个仪表；以及第二深度水平处的导航系统地图的三维表示；以及输出所述三维图形输出以显示在车辆的三维显示器上。

附图说明

因此，为了可详细理解获得以上所列举的方面的方式，可以参考附图进行以上简要概括的本公开的实施方案的更具体描述。

然而，应注意，附图仅示出本公开的典型实施方案并且因此不应视为对本公开的范围的限制，因为本公开可以承认其它同等有效的实施方案。

图1是根据本发明各个实施方案的车辆中的增强型用户接口的示意图。

图2A至图2C是根据本发明各个实施方案的具有虚拟三维仪表组和三维导航系统的系统的示意图。

图3A至图3F是根据本发明各个实施方案的虚拟三维仪表组和三维导航系统的示意图。

图4示出根据本发明各个实施方案的被配置来向车辆的用户产生虚拟三维仪表组和三维导航系统的系统。

图5是根据本发明各个实施方案的用于产生显示给车辆的用户的虚拟三维仪表组和三维导航系统的方法步骤的流程图。

图6是根据本发明各个实施方案的用于修改虚拟三维仪表组和三维导航系统的方法步骤的流程图。

图7是根据本发明各个实施方案的用于产生车辆用户的驾驶环境的方法步骤的流程图。

具体实施方式

本文公开的实施方案在车辆中的视图相关、立体、允许视差的三维显示器(本文称为“3D显示器”)上提供仪表控制面板的三维呈现和第三人视图导航系统的三维呈现。系统可以输出仪表控制面板使得所述面板看上去更靠近驾驶员，同时在更远离驾驶员的深度处输出导航系统，从而在3D导航系统的顶部上提供“透视”仪表控制面板。然而，用户可控制每个层的深度定位，使得导航系统、导航系统的通知元件和仪表控制面板中的元件中的一个或多个的3D呈现看上去更靠近或更远离驾驶员的面部。用户可通过任何可行方法来控制深度定位，所述可行方法包括物理控制器、滑块、按钮或3D显示器(或中央控制台显示器)上的数字设置。另外，每个用户可以定义一组偏好，所述偏好指示3D显示器上所显示的不同项目的优选布置、定序和外观。

此外，系统可在适当时间调整分层顺序并且修改不同的3D元件。例如但不限于，当驾驶员接近必须右转的点时，“右转”通知可以从最底层逐渐移动到最靠近驾驶员的最顶层。作为另一个实施例，但不限于，考虑到当前的驾驶环境，如果驾驶员的速度超过当前限速，那么系统可以通过使速度计移动得更靠近驾驶员的面部并且给予速度计额外强调(如不同颜色或更醒目的阴影)来修改速度计的3D呈现以指出速度计的重要性。如本文所使用的“驾驶环境”指代用来识别3D显示器上所显示的应当以任何方式移动或改变的一个或多个元件或层的环境。驾驶环境可以包括但不限于，车辆速度、车辆位置、车辆的属性或状态(如气体含量、流体含量或轮胎压力)、车辆位置处可适用的法律和法规、天气条件、触发事件等等。在其它实施方案中，系统可以检测用户眼睛的焦点并且使驾驶员正在看的仪表移动得更靠近驾驶员的面部。例如但不限于，如果系统确定驾驶员正在看转速计，那么系统可以使转速计移动得更靠近他的面部。

用于在三维显示器上显示的所有项目输出包括深度(或z轴)组件。图形作为由3D显示器产生的三维输出的二维重建，可能无法充分捕获三维输出的深度或z轴，并且不应当被视为本公开的限制。

图1是根据本发明各个实施方案的车辆中的增强型用户接口100 的示意图。如所示，增强型用户接口100包括但不限于，输出三维导航系统105的3D显示器101，以及负视差水平102和正视差水平103 处的3D仪表控制面板。在一些实施方案中，3D显示器101是车辆中的立体、允许视差、视点相关的三维显示器(也称为3D显示器)。 3D显示器101的立体特征通过每帧传送两个不同的图像(一个图像用于右眼，并且一个图像用于左眼)来允许观察者看到类似于真实对象的具有三维深度的图像。针对每只眼睛的图像可以略有不同，以便传达两只眼睛的感觉上的差异。在至少一些实施方案中，3D显示器101 具有至少120Hz的刷新率。

3D显示器101也提供视点相关呈现，所述视点相关呈现通过在产生输出时考虑用户当前的视点来允许所显示图像的更逼真3D感觉。为了实现视点相关呈现，面向用户的传感器(未示出)追踪观察者的头部和/或眼睛，以便从观察者当前的角度传送对象的三维呈现。因此，当观察者移动他的头部或眼睛时，基于观察者当前的视角改变 3D显示器101的输出。面向用户的传感器可以连接到用于场景分析和头部追踪的计算机视觉软件(本地或远程软件)。面向用户的传感器可安装在车辆的内部或外部，只要所述传感器面向用户即可。可以使用单个传感器、多个传感器或安装在盘倾斜总成上的若干传感器，所述盘倾斜总成的取向由本文所述的系统控制。三维显示器101的视差运动效果向观察者传达真实对象深度的感觉，其中当向侧面移动时，更靠近观察者的对象看上去比更远离观察者的对象移动得更快。

在一个实施方案中，用户佩戴3D眼镜(未示出)以便解码立体图像(一个用于左眼，并且一个用于右眼)并且观察增强型用户接口100。所述眼镜可以是任何类型的3D眼镜，其包括无源或有源、基于快门的眼镜或偏光眼镜等等。具有用于左眼和右眼的不同透镜的3D眼镜仅允许预定针对每只眼睛的图像被传送到所述眼睛。因此，眼镜仅将用于右眼的图像仅传送到右眼，并且将用于左眼的图像仅传送到左眼。在一个实施方案中，可以在没有基于透镜状覆盖层的眼镜的情况下使用3D显示器101。具有眼镜和面向用户的传感器的3D显示器解决方案的一个实例(不限于)是zSpace,的系统。

如所示，3D显示器101显示车辆中的三维导航系统105。导航系统105包括但不限于：反映车辆111沿导航路线113的位置的地图，以及车辆周围区域中的多个三维建筑物112。当驾驶员移动他的头部或眼睛时，导航系统地图105可以改变以匹配驾驶员的新角度。如所示，增强型用户接口100的正视差103包括一组仪表控件121-124。由3D显示器101输出的正视差103看上去比显示表面101上的导航系统105或负视差102更靠近观察者(驾驶员)。增强型用户接口100 的负视差102(也由3D显示器101输出)包括另一组仪表控件125-128。负视差102和对应的一组仪表控件125-128在用户看来是在低于仪表控件121-124和三维导航系统105地图的深度。尽管增强型用户接口 100包括负视差102和正视差103，但是3D显示器被配置来输出任何数目的具有正视差和负视差的不同层，并且图1中所描绘的特定输出不应当被视为本公开的限制。

仪表控件121-128可以包括任何类型的车辆仪表控件(如速度计、转速计、燃油表或压力计)或任何其它类型的信息(如当前天气条件、通知、消息、电子邮件、SMS消息等等)。仪表控件121-128以及车辆位置111、建筑物112和路线113各自可以具有不同深度、不透明度和其它属性。例如但不限于，多层建筑物可能看上去比单层建筑物更靠近驾驶员的面部，从而给出逼真的3D效果。此外，3D显示器 101上所显示的项目可以基于驾驶环境而改变。例如但不限于，如果仪表控件121是速度计，那么当驾驶员超速行驶时，仪表控件121可能具有比其它仪表控件122-128更醒目、更明亮的颜色。此外，由3D 显示器101显示的任何项目可以具有不同布置和深度。因此，层的用途仅仅在于帮助说明本公开并且传达：由3D显示器101显示的每个项目具有深度。跨越任何数目的层或深度的不同元件(如仪表控件 121-128)可以由3D显示器101输出，以便作为增强型用户接口100 的一部分。

图2A是根据本发明各个实施方案的系统200的示意图，所述系统包括但不限于虚拟三维仪表组和三维导航系统105，所述虚拟三维仪表组包括元件210-214。如所示，驾驶员220坐在车辆中的方向盘 221旁边。驾驶员220佩戴3D眼镜222，以允许每帧的立体图像被传送到正确的眼睛。3D显示器101定位在方向盘221后面，如在车辆仪表板中(未示出)。然而，3D显示器101可安装在方向盘221上，或放置在驾驶员220可观察到的任何其它位置。3D显示器101被配置来在任何数目的不同深度水平处输出驾驶员220看到的信息。如所示，3D显示器输出三个不同层202-204，所述层中的每一个用户220 看来是在用户220与3D显示器101之间。每层具有一个或多个显示元件210-214和由3D显示器101呈现的导航系统105。尽管系统200 被描绘为包括三个层202-204和元件210-214，但是系统200能够输出任何数目的层上的任何数目的元件，并且本文中对层和元件的特定描绘不应当被视为本公开的限制。

最后面的层202(所述层可以是不透明的，这是由于其是三个层中定位成最远离驾驶员220的层)包括三维导航系统105，所述三维导航系统包括各自具有自身的相应深度的许多不同元件(如建筑物)。中间层包括用于由3D显示器输出给用户的其它信息的元件212-214。例如但不限于，元件212-214可以包括导航指令、仪表控件或其它通知和消息。元件212-214可以各自具有自身的外观和位置，并且在驾驶员220看来是在最后面的层202与最上层204之间。中间层203中的显示元件可以是略微透明的，以便允许用户看到导航系统105地图。最上层204包括速度计210和转速计211，所述速度计和转速计中的每一个可以采用任何形状、形式、颜色或深度。最上层204中的显示元件可以是略微透明的，以便允许驾驶员220看到中间层203和最后面的层202中的显示元件。一般来说，任何数目的控件、通知等等可显示在每层202-204中或跨不同层来显示，并且图2A中所描绘的特定配置不应当被视为本公开的限制。另外，用户偏好可以指定层 202-204的定序以及哪些元件210-214和导航系统105地图出现在所述层中。

图2B是根据本发明各个实施方案的系统230的示意图，所述系统包括但不限于虚拟三维仪表组和三维导航系统105，所述虚拟三维仪表组包括元件210-214。如所示，图2B描绘3D显示器101安装在方向盘221上的配置。如所示，每层202-204在驾驶员220看来具有负视差，使得所述层出现在方向盘后面。因此，从驾驶员220的角度来看，速度计210、转速计211、其它元件212-214和导航系统地图 105各自看上去是在方向盘221后面。尽管所有层202-204看上去具有负视差，但并不是所有层都需要具有相同量的负视差。例如，一些层(或其中的对象)可能看上去比其它层更靠后，而一些层可能看上去比其它层更靠近驾驶员。

图2C是根据本发明各个实施方案的系统240的示意图，所述系统包括但不限于虚拟三维仪表组和三维导航系统105，所述虚拟三维仪表组包括元件210-214。如所示，图2C描绘3D显示器101并不是安装到方向盘并且包括不同视差效果的实施方案。例如但不限于，层202的导航系统地图105具有负视差效果，使得从驾驶员220的角度来看，所述导航系统地图出现在3D显示器101后面。然而，中间层和最上层203-204具有正视差效果，使得从驾驶员220的角度来看，速度计210和转速计211和其它元件212-214出现在3D显示器101 前面。因此，3D显示器101可以同时显示具有正视差的项目和具有负视差的项目。此外，3D显示器101也可以输出看上去好像是在3D 显示器101本身的表面上的项目。

尽管图2A至图2C描绘3D显示器101安装在不同位置的实施方案，但是3D显示器101的特定硬件配置和位置一般不控制从用户角度呈现的对象的特定位置。然而，3D显示器101的布置可以影响所呈现的对象是否具有正或负视差效果。例如但不限于，如果元件210 需要在距用户面部50厘米的距离处加以呈现，那么不管3D显示器 101的物理位置在哪里，均可由软件完成此呈现。如果3D显示器101 安装在距驾驶员面部55厘米处，那么元件210将具有正视差效果。然而，如果3D显示器安装在距用户面部40厘米处，那么元件210 将具有负视差效果。然而，在任一种情境下，元件210在驾驶员看来都好像是距离他的面部50厘米远。

图3A是根据本发明各个实施方案的系统300的示意图，所述系统包括但不限于虚拟三维仪表组和三维导航系统105，所述虚拟三维仪表组包括元件210-214。如所示，3D显示器101输出正视差水平 303以使其包括速度计210和转速计211。正视差水平303的深度使速度计和转速计211看上去更靠近驾驶员(未示出)。3D显示器101 输出正视差水平302以使其包括其它元件212-214，使得从驾驶员的角度来看，所述元件出现在正视差水平303下方并且在显示表面101 上方。如所示，3D显示器101输出导航系统105以使其出现在3D 显示器101的表面处或靠近所述表面处。具体来说，从驾驶员角度来看，导航系统105被示出为出现在显示表面101上方和显示表面101 下方。然而，由于驾驶环境、用户眼睛的焦点或用户输入的变化，3D 显示器101可以改变层、显示元件210-214和导航系统105的排列，或显示元件210-214和导航系统105的任何数目的属性(例如但不限于，导航地图或通知)。将参考图3B至图3F更详细地论述实施例。

图3B是根据本发明各个实施方案的系统300的示意图，所述系统包括但不限于虚拟三维仪表组和三维导航系统105，所述虚拟三维仪表组包括元件210-214。图3B一般描绘两个层已被调换的实施方案。如所示，3D显示器101现在在正视差水平302处显示速度计210和转速计211，而在正视差水平303处显示其它元件212-214。3D显示器101可以由于任意原因而调换层，所述原因包括但不限于用户输入、驾驶环境的变化或驾驶员的眼睛焦点从速度计210和转速计211 转移到元件212-214。例如但不限于，驾驶员可以提供指定要调换层的输入。作为另一个实施例，但不限于，驾驶员可以在安全速度下驾驶，但是他的油箱几乎空了并且两个轮胎几乎没气了。如果元件 212-214包括燃油表和轮胎压力计，那么在这种情境下，3D显示器 101可以将燃油表和轮胎压力计与速度计210和转速计211调换，使得所述燃油表和轮胎压力计更靠近驾驶员以便吸引驾驶员的注意。

图3C是根据本发明各个实施方案的系统300的示意图，所述系统包括但不限于虚拟三维仪表组和三维导航系统105，所述虚拟三维仪表组包括元件210-214。图3C描绘由3D显示器101产生的输出，其中元件被布置在不同深度处。如所示，3D显示器101输出速度计210和转速计211以使其出现在距显示表面101相等距离处。然而， 3D显示器101改变其它元件212-214的布置，使得元件213看上去比元件212、214更靠近显示表面。3D显示器101输出元件212、214 以使其出现在介于速度计210和转速计211与元件213之间的深度处。3D显示器101可以由于任意原因在更靠近显示表面的深度处输出元件213。例如但不限于，驾驶员可以提供指示要将元件213推到更远离他的视野处的输入，或驾驶环境可以指示元件213当前没有多大关系或不太重要。作为响应，3D显示器101可以改变元件213的布置和外观。另外，用户偏好可以影响不同显示元件210-214和导航系统地图105的布置。例如但不限于，一个用户可以优选使速度计在任何时候都最靠近她的视野。如所示，3D显示器101再次输出距显示表面正视差和负视差的导航系统地图105。

图3D是根据本发明各个实施方案的系统300的示意图，所述系统包括但不限于虚拟三维仪表组和三维导航系统105，所述虚拟三维仪表组包括元件210-214。图3D描绘显示元件并不束缚于特定层而是排列在整个3D显示空间中的情境。如所示，3D显示器101已将速度计210向左移动，并且将转速计211朝向显示表面并且向右移动。 3D显示器也已将显示元件213、214移动得更远离显示表面(并且更靠近驾驶员)。在检测到一个或多个事件后，3D显示器101可以将显示元件213、214移动得更靠近驾驶员。例如但不限于，如果显示元件213是显示发动机温度的仪表并且发动机过热，那么驾驶环境可能使3D显示器101将显示元件213移动得更靠近驾驶员的面部以便引起驾驶员的注意。另外，一个或多个传感器可以检测到驾驶员的眼睛正聚焦在显示元件214上。作为响应，3D显示器101可以在更靠近驾驶员面部的位置处输出显示元件214以便促进观察。

图3E是根据本发明各个实施方案的系统300的示意图，所述系统包括但不限于虚拟三维仪表组和三维导航系统105，所述虚拟三维仪表组包括元件210-214。图3E描绘3D显示器101输出导航指示符的情况，所述导航指示符用来在导航过程期间指导驾驶员。如所示， 3D显示器101已在靠近显示表面的初始位置处呈现导航指示符216。在这个实施例中，示例性导航指示符216是指导驾驶员右转的右转箭头。最初，指示符216看上去更靠近显示表面。然而，当车辆接近驾驶员应当右转的点时，3D显示器101可以使导航指示符216移动得更靠近驾驶员并且改变导航指示符216的外观。例如但不限于，当导航指示符216移动得更靠近驾驶员的面部时，3D显示器可以输出导航指示符216的更不透明、更醒目或更明亮的版本。

尽管图3E描绘3D显示器101不显示其它元件212-214的情境，但是在其它实施方案中，3D显示器101可以显示其它元件212-214。 3D显示器101可以由于任意原因而不显示其它元件，所述原因如：为了减少驾驶员看到的混乱，或为了允许驾驶员更容易注意到导航指示符216。

图3F是根据本发明各个实施方案的系统300的示意图，所述系统包括但不限于虚拟三维仪表组和三维导航系统105，所述虚拟三维仪表组包括元件210-214。图3F反映3D显示器101在车辆接近驾驶员应当右转的点(如十字路口)时根据导航指令的输出的状态。如所示，3D显示器101已将导航指示符216从图3E中它的初始位置逐渐移动到更靠近驾驶员的位置。3D显示器101现在将导航指示符216 显示为最靠近驾驶员的对象，从而促进驾驶员对指示符216的观察，使得驾驶员不会错过转弯。如所示，从驾驶员的角度来看，指示符 216出现在速度计210、转速计211和导航系统地图105前面。当导航指示符216移动得更远离显示表面时，所述导航指示符的颜色、阴影、不透明度和其它属性可以改变。例如但不限于，导航指示符216 可以变得更大、更醒目和更明亮，以便吸引驾驶员的注意。

图4示出根据一个实施方案的用来产生显示给车辆用户的虚拟三维仪表组和三维导航系统105的系统400，所述虚拟三维仪表组包括元件210-214。在一个实施方案中，计算机402位于如汽车、卡车、公共汽车或厢式货车的车辆中。车辆可以装备有一个或多个信息传送系统(也称为车辆内信息娱乐(IVI)系统)。计算机402也可经由网络430 连接到其它计算机。一般来说，网络430可以是电信网络和/或广域网(WAN)。在特定实施方案中，网络430是互联网。如所示，网络 430促进计算机402与计算环境460之间的通信。

计算机402一般包括处理器404，所述处理器经由总线420连接到存储器406、网络接口设备418、存储体408、输入设备422和输出设备424。计算机402一般受到操作系统(未示出)的控制。操作系统的实施例包括UNIX操作系统、Microsoft Windows操作系统的各个版本，和Linux操作系统的各个分布。(UNIX是国际开放标准组织在美国和其它国家的注册商标。Microsoft和Windows是Microsoft 公司在美国、其它国家或两者的商标。Linux是LinusTorvalds在美国、其它国家或两者的商标。)更一般来说，可以使用支持本文公开的功能的任何操作系统。包括处理器404来代表单个CPU、多个CPU、具有多个处理核心的单个CPU等等。网络接口设备418可以是允许计算机402经由网络430与其它计算机通信的任何类型的网络通信设备。

存储体408可以是持久存储设备。尽管存储体408被示出为单个单元，但是存储体408可以是固定式存储设备和/或可移式存储设备的组合，固定式存储设备和/或可移式存储设备如固定式磁盘驱动器、固态驱动器、SAN存储体、NAS存储体、可移式存储卡或光学存储体。存储器406和存储体408可以是跨越多个主存储设备和辅助存储设备的一个虚拟地址空间的一部分。

输入设备422可以是用于向计算机402提供输入的任何设备。例如，可以使用键盘和/或鼠标。输出设备424可以是用于向计算机402 的用户提供输出的任何设备。例如但不限于，输出设备424可以是任何常规的显示屏或扬声器组。尽管输出设备424与输入设备422分开示出，但是可以组合输出设备424和输入设备422。例如但不限于，可以使用具有集成触摸屏的显示屏。全球定位系统(GPS)411是被配置来使用GPS技术追踪车辆位置的模块。尽管描述GPS系统，但是可以使用适用于导航的任何系统，所述系统可以包括但不限于，全球导航卫星系统(GNSS)、GLOSNASS、伽利略定位系统、小区塔信号、 Wi-Fi信号、无线电信号、TV信号和来自航位推算的数据。

如所示，存储器406含有3D应用程序412，所述应用程序是一般被配置来产生导航系统和仪表控制面板的立体三维呈现并且在车辆的3D显示器425上输出所述立体三维呈现的应用程序。3D应用程序的一个实施例包括但不限于，Unity Technologies公司的Unity3D 框架。3D应用程序412还被配置来在必要时修改3D显示器425上所显示的3D输出。例如但不限于，如果用户经由一个或多个输入源 422指定应当使导航地图更靠近驾驶员的面部，那么3D应用程序412 可以更新3D显示器425的输出，使得3D导航地图更靠近驾驶员的面部。3D应用程序412也可以基于任何数目的其它因素来修改3D 显示器的输出，所述因素包括计算出的驾驶环境、事件、用户偏好或检测用户的眼睛焦点。3D应用程序412可以使用一个或多个传感器 426来检测用户的眼睛焦点。传感器426可以是任何类型的传感器，其包括视觉成像器或热成像器、飞行时间传感器、红外传感器和超声波传感器、基于激光的传感器等等。3D应用程序412还可包括连接到用户佩戴的3D眼镜的计算机视觉软件，以便提供场景分析和头部追踪。在一些实施方案中，3D应用程序412可以经由无线网络来管理并不是系统400的一部分的设备的处理功率，所述设备如智能电话、智能手表或远程服务器(如云460)。3D应用程序412也可与图形处理单元(GPU)(未示出)对接，以便产生本文所述的3D呈现。

如还示出，存储体408包括地图数据413，所述地图数据包括3D 显示器425上所显示的三维地图数据。地图数据413可以是三维第三方地图数据，其具有用来创建3D模型的深度信息。存储体408还可包括用户数据414，所述用户数据可以包括用户偏好等等。例如但不限于，用户数据414可以包括针对不同驾驶员的条目，这些条目指定 3D显示器425上所显示的每个项目的优选颜色方案、定序、层位置等等。3D应用程序412可以使用用户数据414中的用户偏好来影响所述3D应用程序在3D显示器425上显示的输出。存储体408还包括仪表组(IC)数据417，所述仪表组数据可以是用于仪表控制面板的预定义模板的储存库。IC数据417可以包括各个仪表控件、控件的完整层和控件的多个层。IC数据417可以包括仪表控件的不同形状、大小和颜色。而且，IC数据417可以包括用于每个显示元件的预定义坐标，所述显示元件包括导航地图和其它仪表控件。

云计算环境460包括地图数据413、用户数据414和其它数据 415，以及其他资源。其它数据415可以包括位置特定数据，如限速、法律和其它驾驶法规。在一个实施方案中，其它数据415也包括在存储体408中。云计算环境460也包括3D应用程序412的实例，所述 3D应用程序可以用来在必要时访问互联网上的其它信息以帮助计算机102中的3D应用程序412的实例。例如但不限于，如果计算机102 中的实例3D应用程序412不能在本地完全计算驾驶环境，那么云460 中的3D应用程序412可以访问额外数据，以便通知计算机402中的 3D应用程序412如何继续进行。

图5是根据本发明各个实施方案的用于产生显示给车辆用户的三维仪表组和三维导航系统105的方法步骤的流程图，所述虚拟三维仪表组包括但不限于元件210-214。尽管关于图1至图4的系统来描述方法步骤，但是本领域技术人员将理解，被配置来按任何顺序执行方法步骤的任何系统处于本发明的范围内。

如所示，方法500开始于步骤510处，其中在处理器404上执行的3D应用程序412接收用户偏好数据。用户偏好数据可以包括定制设置，所述定制设置指示被输出以显示在3D显示器上的不同显示元件的用户优选颜色、位置和其它属性。例如但不限于，用户可以优选的是，在大致相等深度处并排显示速度计和转速计。

在步骤520处，3D应用程序412产生并输出仪表控制面板的3D 呈现。一般来说，仪表控制面板的3D呈现可以包括速度计、转速计、里程计、燃油表和可以显示在车辆仪表控制面板上的任何其它仪表。在步骤530处，3D应用程序412产生并输出导航地图的3D呈现，所述导航地图是安装在车辆中的导航系统的一部分。导航地图的3D 呈现提供到达处于预定义区域中的住宅、建筑物和其它结构(自然或人工结构)的深度。导航地图还可以包括道路、高速公路和帮助驾驶员导航的其它相关元素，如车辆和当前导航路线的指示。在一个实施方案中，仪表控制面板的3D呈现被显示为更靠近驾驶员，而导航地图的3D呈现看上去更远离用户。在这个实施方案中，仪表控制面板更透明，以便允许驾驶员透视地看到地图。然而，用户偏好可能指定将地图布置成比仪表控制面板的一些(或所有)元件更靠近驾驶员。

在参考图6更详细地描述的步骤540处，3D应用程序412修改仪表控制面板和导航系统的3D呈现。3D应用程序412可以响应于事件、用户输入、驾驶环境或驾驶员眼睛的焦点来修改仪表控制面板和导航系统的3D呈现。例如但不限于，如果车辆具有不再工作的灯，那么可以在靠近驾驶员的位置处将针对所述灯的新通知添加到仪表控制面板。作为另一个实施例，但不限于，当车辆的燃油含量在操作过程期间减小时，燃油表可能从背景移动到前景，同时变得更明亮和更醒目，以便吸引驾驶员的注意。一般来说，3D应用程序412可以在车辆被驾驶时对3D呈现进行任何次数的修改。

图6是根据本发明各个实施方案的用来修改虚拟三维仪表组和三维导航系统105的方法步骤的流程图，所述虚拟三维仪表组包括但不限于元件210-214。尽管关于图1至图4的系统来描述方法步骤，但是本领域技术人员将理解，被配置来按任何顺序执行方法步骤的任何系统处于本发明的范围内。

如所示，方法600开始于步骤610处，其中在处理器404上执行的3D应用程序412经由车辆中的3D显示器向驾驶员输出相关通知。例如但不限于，通知可包括导航指令或其它导航信息、关于车辆的通知(如低轮胎压力)或任何其它类型的通知(如SMS提醒、电子邮件等等)。在参考图7更详细地描述的步骤620处，3D应用程序412计算当前的驾驶环境。驾驶环境可以包括但不限于，车辆速度、车辆位置、车辆的属性或状态(如气体含量、流体含量或轮胎压力)、车辆位置处可适用的法律和法规、天气条件、触发事件等等。例如但不限于，3D 应用程序412可以使用无线数据连接来基于车辆GPS坐标来确定限速是每小时65英里。如果车辆以每小时85英里的速度行进，那么驾驶环境可以指示驾驶员在超速行驶。此外，3D应用程序412可以识别：由于驾驶环境，速度计具有增大的相关性或重要性并且应当被调整或强调以便引起驾驶员的注意。3D应用程序412可以周期性地计算驾驶环境，或响应于检测到某种事件(如爆胎)来计算驾驶环境。

在步骤630处，3D应用程序412可以基于计算出的驾驶环境和一个或多个显示元件的相关性来修改或调整一个或多个显示元件的位置。一个或多个显示元件可以处于相同或不同深度。例如但不限于，可以将整个导航系统移动到不同深度，或速度计可以从一个深度移动到另一个深度。

在步骤640处，3D应用程序412响应于接收到要修改或调整元件位置(或元件的整个层)的用户输入来修改元件或元件位置。可以从任何可行输入源接收用户输入，所述输入源包括但不限于，类似于调光控制器的物理轮式控制器、物理滑块、一组按钮、经由车辆信息娱乐系统的数字设置、由手势传感器检测到的手势(如挥手、擦拭、拉、推)。此外，用户可以实际上“抓住”元件并在任何方向上移动所述元件。在步骤650处，在检测到驾驶员的眼睛焦点的变化后，3D应用程序412调整显示元件或层的深度。例如但不限于，如果眼睛追踪传感器确定驾驶员的眼睛聚焦在里程计(所述里程计是更远离驾驶员的层)上，那么3D应用程序412可以将里程计移动得更靠近驾驶员。另外，3D应用程序412可以修改里程计的外观以使得里程计更容易被用户看到(如通过改变里程计的颜色、不透明度和大小)。

图7是根据本发明各个实施方案的用于产生车辆用户的驾驶环境的方法步骤的流程图。尽管关于图1至图4的系统来描述方法步骤，但是本领域技术人员将理解，被配置来按任何顺序执行方法步骤的任何系统处于本发明的范围内。

如所示，方法700开始于步骤710处，其中在处理器404上执行的3D应用程序412使用GPS坐标识别车辆位置并且识别车辆速度。在步骤720处，3D应用程序412识别针对车辆当前位置的任何可适用的规则和法规，如限速、停车规则、超车规则等等。例如但不限于，如果车辆处于禁止超车区，那么3D应用程序412可以输出指示不允许超过其它车辆的通知。规则和法规是本地存储在车辆中，或是使用车辆中的无线数据连接从远程位置检索。在步骤730处，3D应用程序412识别一个或多个车辆属性的状态，所述车辆属性如燃油含量、当前速度、轮胎压力、自上一次更换机油以来的里程等等。例如但不限于，如果车辆在超过10,000英里时还没有更换机油，那么3D应用程序412可以向驾驶员输出通知来更换机油。在步骤740处，3D应用程序412识别当前的导航环境，所述导航环境包括当前和即将出现的导航系统指令和通知。例如但不限于，3D应用程序412可以确定，在接下来的10英里内没有要显示的导航指令，从而留出靠近驾驶员的额外空间，3D应用程序412可将所述空间用于与导航系统不相关的显示元件。在步骤750处，3D应用程序412可以计算并返回驾驶环境。驾驶环境可以将一个或多个显示元件(如速度计、里程计等等)、层或导航系统指定为具有高相关性或重要性。作为响应，3D应用程序412可以改变所识别的元件或层的位置或外观。

总之，本文公开的实施方案在车辆中的3D第三人视图导航系统前面提供伪全息透视仪表组，并且允许驾驶员(或其它用户)调整仪表组、导航系统或其特定显示元件相对于物理显示器的表面的深度位置，从而提供将对象推到更远离驾驶员面部处或将对象拉到更靠近驾驶员面部处的效果。另外，系统可以基于驾驶环境、检测到事件或检测到用户眼睛焦点的转移来可编程地调整被输出以显示在3D显示器上的任何元件的深度或外观。

有利地，本文公开的实施方案为驾驶员提供更简单的方式来感知仪表组和导航系统地图，从而可以减小驾驶员的认知负荷。相对于传统的二维地图和仪表组，3D仪表组和导航地图被给予更逼真的外表和感觉。3D地图的视图相关呈现还向驾驶员提供增强的体验，因为所述地图根据驾驶员当前的观察点来更新。

本发明的一个实施方案可以实现为与计算机系统一起使用的程序产品。程序产品的程序定义了实施方案的功能(包括本文所述的方法)并且可包含于各种计算机可读存储介质上。说明性的计算机可读存储介质包括但不限于：(i)不可写存储介质(例如，计算机内的只读存储器设备，如CD-ROM驱动器可读的光盘只读存储器(CD-ROM) 磁盘、闪存、只读存储器(ROM)芯片或任何类型的固态非易失性半导体存储器)，在其上永久存储信息；以及(ii)可写存储介质(例如，软磁盘驱动器或硬盘驱动器内的软盘或任何类型的固态随机存取半导体存储器)，在其上存储可变信息。

以上已参考特定实施方案描述本发明。然而，本领域的普通技术人员将理解：在不脱离如附加权利要求中所阐述的本发明的更广阔精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种修改和改变。前述描述和图式因此应当被视为说明性的，而不是限制性的。

因此，在所附权利要求中陈述本发明的实施方案的范围。

Claims (12)

1.一种用于产生显示给车辆用户的三维信息的方法，所述方法包括：

产生车辆仪表组的三维表示，所述三维表示包括多个仪表；

产生导航系统地图的三维表示；

在第一深度水平处输出所述车辆仪表组的所述三维表示以显示在所述车辆的三维显示器上；

在第二深度水平处输出所述导航系统地图的所述三维表示以显示在所述三维显示器上；

经由一个或多个传感器检测用户眼睛焦点的变化；

响应于所述检测，将所述车辆仪表组的三维表示和所述导航系统地图的三维表示中的至少一个移至第三深度水平；

生成更新的三维表示，所述更新的三维表示包括第三深度水平处的所述车辆仪表组的三维表示和所述导航系统地图的三维表示中的所述至少一个。

2.如权利要求1所述的方法，其还包括将所述多个仪表中所包括的第一仪表和所述导航系统地图的所述三维表示的第一元件中的至少一个移动到不同深度水平。

3.如权利要求1所述的方法，其还包括分别在所述第一深度水平和所述第二深度水平内移动所述多个仪表中所包括的第一仪表和所述导航系统地图的所述三维表示的第一元件中的至少一个。

4.如权利要求1所述的方法，其还包括将所述车辆仪表组的所述三维表示和所述导航系统地图的所述三维表示中的至少一个移动到新的深度水平。

5.如权利要求1所述的方法，其还包括响应于用户输入、检测到所述用户的眼睛焦点的变化和计算出的驾驶环境中的至少一个来修改所述车辆仪表组的所述三维表示和所述导航系统地图的所述三维表示中的至少一个。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述驾驶环境包括以下至少一个：所述车辆的当前位置、所述车辆的当前速度、导航任务、所述车辆的属性的状态和一个或多个外部条件。

7.如权利要求5所述的方法，其中修改包括以下至少一个：强调所述车辆仪表组的所述三维表示和所述导航系统地图的所述三维表示中的所述至少一个、改变所述至少一个的颜色和改变所述至少一个的不透明度。

8.如权利要求1所述的方法，其还包括：

产生三维导航通知；以及

输出所述三维导航通知以便在距所述三维显示器的观察者预定义观察距离内的深度水平处显示。

9.一种基于车辆的交互计算系统，其包括：

一个或多个计算机处理器，其被配置来产生三维图形输出，所述三维图形输出包括：第一深度水平处的车辆仪表组的三维表示，和第二深度水平处的导航系统地图的三维表示；经由一个或多个传感器检测用户眼睛焦点的变化；响应于所述检测，将所述车辆仪表组的三维表示和所述导航系统地图的三维表示中的至少一个移至第三深度水平；生成更新的三维表示，所述更新的三维表示包括第三深度水平处的所述车辆仪表组的三维表示和所述导航系统地图的三维表示中的所述至少一个；

三维显示器，其被配置来显示所述车辆的所述三维图形输出。

10.如权利要求9所述的系统，其中所述车辆仪表组的所述三维表示包括多个仪表，所述一个或多个处理器还被配置来将所述多个仪表中所包括的第一仪表和所述导航系统地图的所述三维表示的第一元件中的至少一个移动到不同深度水平。

11.如权利要求9所述的系统，其中所述车辆仪表组的所述三维表示包括多个仪表，所述一个或多个处理器还被配置来分别在所述第一深度水平和所述第二深度水平内移动所述多个仪表中所包括的第一仪表和所述导航系统地图的所述三维表示的第一元件中的至少一个。

12.如权利要求9所述的系统，所述一个或多个处理器还被配置来将所述车辆仪表组的所述三维表示和所述导航系统地图的所述三维表示中的至少一个移动到新的深度水平。