CN105539291A - 一种车载平视显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车载平视显示设备，主要包括摄像头、中央控制器和显示器。所述的摄像头、显示器分别与中央控制器连接。所述摄像头实时采集特定视角的外部道路环境实景图像。所述中央控制器将GPS导航，车速路况等行车信息叠加到所述摄像头采集的实景图像上，形成合成图像。该合成图像经中央控制器传输到显示器。由于在驾驶员的观察视角中，被本设备遮挡的外部道路环境经摄像头采集，并在显示器上显示合成图像，而显示器边框较窄，合成图像基本与外部道路环境无缝拼接，故在一定视角范围内观察该合成图像，可以达到平视显示的目的。

Description

一种车载平视显示设备
技术领域
本发明涉及一种车载显示设备，尤其涉及一种车载平视显示设备。
背景技术
目前中国的汽车市场是世界最大的新车市场，车载导航、行车记录仪等车载显示设备已成为了驾驶员的必备行车工具。由于驾驶员在查看仪表盘或车载时需要切换视角，短时间内存在视角盲区，也容易导致眼睛疲劳，因此有一定的行车安全隐患。针对这一问题，许多厂商推出了平视显示器，可以让驾驶员不必低头看仪表盘或者车载导航就可以获得行车速度、警告信号、导航指示箭头等重要行车信息。但是，为了让驾驶员观察舒适，传统的平视显示器涉及到复杂的光学系统，整体设备体积也较大，需要安装在仪表台内部，难以在后装市场普及。虽然目前市场上还有一类小巧的投影型平视显示器，但由于投影功率、散热等因素限制，显示图像亮度较低，在阳光照射的情况下图像对比度较差，驾驶员不易看清楚。因此市场上急需一种简单实用的平视显示设备。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种车载平视显示设备，本设备采用增强现实的显示方式，实时显示包含行车信息的外部道路环境实景图像。本设备主要包括摄像头、中央控制器和显示器。所述的摄像头、显示器分别与中央控制器连接。所述摄像头用于实时采集特定视角的外部道路环境实景图像，所述摄像头的视场角应大于或等于驾驶员观察所述显示器的视场角。所述中央控制器对摄像头采集到的实景图像进行处理，并将GPS导航，车速路况等行车信息叠加到实景图像上形成合成图像，该合成图像通过中央控制器传输到显示器。所述显示器用于显示实时的合成图像。由于在驾驶员的观察视角中，被本设备遮挡的外部道路环境经摄像头采集，并在显示器上显示合成图像，而显示器边框较窄，合成图像基本与外部道路环境无缝拼接，故在一定视角范围内观察该合成图像，可以达到平视显示的目的。
进一步的，所述的摄像头实时采集外部道路环境实景图像，并将其存储在中央控制器中。
进一步的，所述的中央控制器中传感器模块包括光线传感器，磁力传感器，加速度传感器，陀螺仪；其中，光线传感器用于探测外界环境亮度，使显示的合成图像的亮度与外部道路环境亮度保持一致；磁力传感器用于探测磁场方向角度；加速度传感器和陀螺仪用于探测当前车辆的加速度和角速度；
进一步的，所述的中央控制器中数据输入部分采用汽车OBD接口读取汽车CAN总线数据，如车速、转速、警告信号等车况数据；
本发明的有益效果有：
1、采用平视显示的方式显示行车信息，驾驶员不用分心低头查看仪表盘，降低交通事故几率。
2、由于本发明采用直视型平板显示技术，其体积与一般车载导航仪相当，故结构简单，体积小巧，而其显示效果也优于投影型的平视显示器。
3、除平视显示的功能外，由于摄像头可以实时采集外界路况信息，并将其存储在中央控制器中，因此本设备还具有行车记录仪的功能。
附图说明
图1是实施方式中主要单元框图；
图2是实施方式中外观正面草图；
图3是实施方式中外观背面草图；
图4是实施方式中驾驶员真实视角观察正面示意图；
图5是实施方式中驾驶员真实视角观察侧面示意图；
具体实施方式
为了更具体地描述本发明，下面结合附图及具体实例对本发明的技术方案进行详细说明。
本实施方式设备的主要单元框图如图1所示。本设备主要包括：摄像头102，中央控制器101、显示器103。
为便于观察和安装，本实施方式中设备形状为薄形长方体。设备外观正面草图如图2所示，设备正面面对驾驶员。103为本设备显示器，其作用是显示含有导航行车信息的合成图像；104为本设备外壳边框，采用现有的显示器边框加工技术，可以将液边框宽度降低到2mm左右。
设备外观背面草图如图3所示，设备背面面对驾驶员正前方的外部道路环境。102为本设备摄像头，其作用是采集外部道路环境实景图像；105为数据输入接口，其作用是通过数据线与汽车OBD接口连接；106为传感器模块中的光线传感器探头，其作用是探测外界环境亮度。
由于在驾驶员的观察视角中，被本设备遮挡的外部道路环境经摄像头采集，并在显示器上显示合成图像，而显示器边框较窄，合成图像基本与外部道路环境无缝拼接，故在一定视角范围内观察该合成图像，可以达到平视显示的目的。按照驾驶员普遍的驾驶坐姿，本设备的显示器据驾驶员眼睛约750mm，显示器尺寸取对角线6英寸，通过计算可得到驾驶员观察显示器的视场角水平方向约为10°，垂直方向约为6°。由于摄像头安装在设备背面，为了减少驾驶员边缘视场角的损失，并且摄像头的视场角应大于或等于驾驶员观察显示器的视场角，故在本实施方式中选取视场角为10°的摄像头。
本实施方式中，设备的工作流程如下：摄像头将实时采集到的外部道路实景图像传输到中央控制器，中央控制器则根据驾驶员视场角度对采集图像进行切割变形。中央控制器包含导航模块及传感器模块，其中，导航模块用于接收当前位置卫星定位信号。在传感器模块中，磁力传感器用于探测磁场方向角度，以测量当前车辆正前方的方向角度数据，实现电子罗盘的功能；加速度传感器和陀螺仪用于测量当前车辆的加速度和角速度，实现惯性导航的功能；光线传感器用于探测外界环境亮度。由于本发明中是将显示器图像与道路实景环境无缝拼接，为了让显示图像做到无缝过渡到道路实景环境，故需要使两者亮度尽量一致，因此采用光线传感器探测道路实景环境亮度。中央控制器根据当前显示器亮度数据与光线传感器采集亮度数据进行比对，通过调节显示器驱动电流，实现自动调节显示器图像亮度的功能。综合以上数据，经中央控制器处理，可得到比较准确的导航方向信息。本设备的中央控制器将读取汽车CAN总线数据，可得到当前车辆行驶的车速、油门、警告等行车信息。中央控制器将GPS导航，车速路况等行车信息叠加到实景图像上形成合成图像，该合成图像通过中央控制器传输显示在显示器上。
车辆驾驶员真实视角观察正面示意图如图4所示，本设备安装在仪表盘上，方向盘正前方。按照驾驶员普遍的驾驶坐姿，驾驶员平视本设备时，可看的部分道路实景合成图像。在行车过程中，挡风玻璃外部道路环境是一条笔直的两车道道路，中央虚线为道路中心线，远处是地平线，近处行车道路面上有一限速60(km/h)的标识。设备显示器上显示的部分道路实景图像为左上角的一段道路中心线，右上角的路面标识“60”的一部分，其它位置显示的是行车道路面；显示的增强现实图像是中央上方位置的前进箭头导航图标，以及右下角当前车速为“50km/h”的标识。车辆驾驶员真实视角观察侧面示意图如图5所示，图中虚线为驾驶员的观察视场角，点划线为本设备摄像头的视场角。可以看到，本设备摄像头的视场角在大于或等于驾驶员视场角的情况下，驾驶员可通过本设备显示器看到被设备遮挡的外部道路环境，故可达到平视显示的目的。
当然应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，本领域的相关人员可根据实际情况加以改进，而这些改进则应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (5)

1.一种车载平视显示设备，其特征在于：所述的车载平视显示设备包括摄像头、中央控制器和显示器。所述的摄像头、显示器分别与中央控制器连接。所述摄像头实时采集特定视角的外部道路环境实景图像。所述中央控制器将GPS导航，车速路况等行车信息叠加到所述摄像头采集的实景图像上，形成合成图像。该合成图像通过中央控制器传输到显示器。
2.根据权利要求1所述的一种车载平视显示设备，其特征在于：所述的摄像头可以实时采集特定视角的外部道路环境实景图像，所述摄像头的视场角应大于或等于驾驶员观察所述显示器的视场角。
3.根据权利要求1所述的一种车载平视显示设备，其特征在于：所述的摄像头实时采集外部道路环境实景图像，并将其存储在中央控制器中。
4.根据权利要求1所述的一种车载平视显示设备，其特征在于：所述的显示器为采用窄边框的显示器，其边框宽度小于50毫米。
5.根据权利要求1所述的一种车载平视显示设备，其特征在于：所述的中央控制器包含光线传感器、磁力传感器、加速度传感器、陀螺仪；具备对卫星导航定位信息、实景图像信息、车况路况信息等数据的输入、计算、处理功能。
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