CN105934368B - 用于透视地示出车辆环境的方法以及显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的一方面涉及一种用于在机动车的显示装置上透视地显示车辆环境的方法。在这里借助一个或优选多个设置在车辆的照相机产生车辆环境的图像信息。然后基于所述一个或优选多个照相机的图像信息产生车辆环境连同车辆的车辆模型从虚拟的照相机的视角的透视图。在这里，虚拟的照相机在车辆之上指向行驶通道并且虚拟的照相机的观察方向取决于当前的转向角。在显示装置上示出车辆环境连同车辆模型的透视图。按照本发明，所示出的车辆模型的透明度取决于当前的转向角。

Description

用于透视地示出车辆环境的方法以及显示系统
技术领域
本发明涉及一种用于在机动车的显示装置上透视地示出车辆环境的方法以及一种用于为机动车的驾驶员透视地示出车辆环境连同车辆模型的显示系统，尤其是用于停车和调车过程的驾驶员辅助。
背景技术
对于机动车已知如下显示系统，其中多个设置在车辆上的照相机的图像信息组合成从虚拟的鸟瞰视角对车辆的俯视图并且显示在车辆驾驶舱中的显示装置上。这例如在文献DE 10 2006 036 933 A1中说明。
此外已知如下显示系统，其中基于多个照相机的图像信息从虚拟的照相机的视角产生车辆环境的透视图，从而区别于在俯视图中的显示为观察者传递三维的空间的印象。
这样的显示系统例如在文献DE 10 2008 034 594 A1中说明。车辆环境的显示在那里优选还包含透视的车辆模型，其中，用于显示车辆模型和车辆环境的照相机视角相同并且车辆模型相对于虚拟的车辆环境的位置基本上对应于车辆相对于车辆环境的实际位置。照相机视角在此对应于跟踪视角或第三人视角，其中，虚拟的照相机处于车辆后面并且在车辆之上沿行驶方向指向。优选规定，所述视角根据车辆的当前的测程法数据、例如速度或转向角或识别的行驶意图而改变。
另一种这样的显示系统例如在文献DE 10 2009 051 526 A1中说明，其中产生并且示出以适配于相应的行驶状况的变化的视点的三维的环境地图。在这里车辆的三维模型包括到三维的环境地图中并且所述三维模型附加地被示出。
只要在透视地、三维地显示车辆环境连同结合的车辆模型时，虚拟的照相机在车辆之上指向行驶通道并且为此分别按照转向角适配观察方向，就产生如下问题，即，示出的车辆模型在转向角增大时越来越更多地遮挡行驶通道在环境中的区域。由于在行驶通道中的重要的环境区域被本车辆的车辆模型遮挡，可以发生例如在行驶通道中的障碍物在显示装置中对于驾驶员不可见。
发明内容
因此本发明的任务在于，在以虚拟的照相机的与转向角相关的观察方向透视地、三维地显示车辆环境时，减少在行驶通道中的重要的环境区域被车辆模型的干扰性遮挡。
该任务通过按照本发明的特征解决。
本发明的第一方面涉及一种用于在机动车的显示装置上透视地显示车辆环境的方法。在这里借助一个或优选多个设置在车辆上的照相机产生车辆环境的图像信息。然后基于所述一个或优选多个照相机的图像信息产生车辆环境连同车辆的车辆模型从虚拟的照相机的视角的透视图。这优选通过构建合成的三维世界而进行，照相机可以任意定位在所述世界中。
在这里，虚拟的照相机在车辆之上指向行驶通道并且虚拟的照相机的观察方向取决于当前的转向角。虚拟的照相机的观察方向例如这样取决于当前的转向角，使得虚拟的照相机相对于车辆纵轴线的偏离角度取决于当前的转向角。
车辆模型相对于虚拟的车辆环境的位置在此基本上对应于车辆相对于车辆环境的实际位置。车辆模型相对于示出的车辆环境的尺寸也基本上对应于车辆相对于实际环境的实际尺寸。
在显示装置上，示出车辆环境与车辆模型一起的透视图，从而对于观察者区别于在俯视图中的示图传递三维的空间的印象。
按照本发明，示出的车辆模型的透明度(即透视程度)取决于当前的转向角。亦即车辆模型可以根据当前的转向角透明地示出。
在例如0°的转向角(笔直行驶)时，例如车辆模型完全不透明(非透明)，从而其遮挡从照相机的视角直接处于车辆模型后面的环境区域。因为在这样的转向角中，环境区域被车辆模型的遮挡不是干扰性的。车辆模型在这里给出关于在空间中的位置的说明并且用作用于驾驶员的取向的参考模型。
在转向角值高的情况下，尤其是在转向角值最大的情况下，如果行驶通道强烈地弯曲，行驶通道中的重要的环境区域被车辆模型的遮挡非常大。为了使照相机总是朝行驶通道的方向看，照相机观察车辆模型的侧翼。因此对于高的转向角，车辆模型例如可以以高的透明程度示出，从而从虚拟的照相机的视角直接处于车辆模型后面的环境区域对于驾驶员良好可见。车辆模型在此可以完全透明，车辆模型完全不再可见；优选更确切地说是在转向角值最大时，车辆模型透明度高(例如大于50％)，但车辆模型还对于驾驶员的取向可见。
优选地，给出透明程度的透明度值确定用于示出车辆模型，所述透明度值的数值范围包括透明的层阶(Abstufung)。所述透明度值典型地是所谓的Alpha值。透明度值例如可以具有256个值的数值范围，其中，值＝0对应于属性“完全透明”(即不可见)并且值＝255对应于属性“不透明”(即非透视)并且处于其间的透明度值对应于透明度中的处于其间的层阶。透明度值0于是对应于100％的透明度(完全透明，即不可见)并且透明度值255于是对应于透明度0％(即不透视)。
该透明度值优选适用于整个车辆模型，即用于车辆模型的示出的所有像素。
透明度值取决于当前的转向角。透明度值例如根据当前的转向角来确定。但为了确定透明度值也可以使用与当前的转向角相联系的信息、例如关于行驶通道的曲率的信息，尤其是具有相同的圆中心的两个圆的半径，两个转向的前轮在当前的转向角时在所述各圆上运动。
可以规定，至少在确定的转向角范围中，所示出的车辆模型的透明度随着转向角值增大而连续增大，从而车辆随着转向角值增大而缓慢渐隐(然而不一定要在最大的转向角时才完全隐去)。在这里例如可以规定在透明度和转向角之间的线性关系。
备选地可以规定，在低于用于转向角值的确定的阈值时，车辆模型基本上不透明地示出，并且在达到或超过用于转向角值的确定的阈值起以高度透明(但不一定完全透明、例如90％的透明度)示出。亦即可以基本上跳跃性地使车辆模型隐去。
例如可以规定在转向角和透明度之间的这样的关系，使得在转向角基本上为零时，所示出的车辆模型的透明度最小(例如这时透明度等于0％的透明度并且车辆模型完全不透视)，而在转向角为最大可能的值时，所示出的车辆模型的透明度最大(例如透明度这时等于90％的透明度并且车辆模型强烈透明但还可见)。
本发明的第二方面针对一种用于透视地显示车辆环境连同车辆模型的显示系统。显示系统具有显示装置，以用于叠加地显示车辆环境连同机动车的车辆模型。此外设有一个或多个照相机，以用于产生车辆环境的图像信息。图像计算单元用于基于图像信息产生车辆环境连同车辆模型的透视图，其中，车辆模型相对于示出的车辆环境的位置基本上对应于车辆相对于车辆环境的实际位置。车辆模型相对于所示出的车辆环境的尺寸也基本上对应于车辆相对于实际的环境的实际尺寸。图像计算单元设置用于，根据当前的转向角或其他与当前的转向角相联系的信息确定虚拟的照相机的在车辆上指向行驶通道的观察方向。
此外计算单元设置用于，根据当前的转向角或其他与当前的转向角相联系的信息确定用于示出车辆模型的、给出透明度的透明度值。
所述信息例如可以是关于行驶通道的曲率的信息，尤其是具有相同的圆中心的两个圆的半径，两个转向的前轮在当前的转向角时在所述圆上运动。转向角越大，则所述两个圆的半径越小。
按照本发明的第一方面用于按照本发明的方法的上述实施方式以相应的方式也适用于按照本发明的第二方面的按照本发明的显示系统。按照本发明的显示系统的在这里未明确描述的有利的实施例对应于按照本发明的方法的所描述的有利的实施例。
附图说明
以下借助附图示例性地说明本发明。图中：
图1示出在前桥的转向轮笔直设置时虚拟的照相机的观察方向；
图2示出在前桥的转向轮向右转弯时虚拟的照相机的观察方向；
图3示出在前桥的转向轮的最大转向角时虚拟的照相机的观察方向；以及
图4示出用于车辆模型的透视程度关于转向角值的两个示例性曲线。
具体实施方式
图1在左边以俯视图示出在挂入前进挡时包括在处于笔直设置的可转向的前轮2、3的机动车。在车辆运动时，前轮2、3的中点驶过线4、5。行驶通道通过线6、17限定。
在车辆1的显示装置上，产生车辆环境连同标绘的车辆模型的透视图(未示出)，其中，为此选择虚拟的照相机7的如下视角，所述照相机在挂入前进挡时以跟踪视角处于车辆1后面并且从后面在车辆1之上指向沿行驶方向所处的行驶通道。只要挂入倒车挡，则虚拟的照相机在车轮2、3笔直设置时代替在车辆后面而定位在车辆前面并且从前面在车辆1之上指向沿后退方向所处的行驶通道中(参看图1中的加点的虚拟的照相机)。
虚拟的照相机7的视角例如这样选择，使得虚拟的照相机7在俯视图中总是指向车辆中点10并且虚拟的照相机7与车辆中点10的距离d与转向角无关地总是保持相同。
虚拟的照相机7相对于车辆1的车辆纵轴线8的偏离角度β取决于前桥的转向角并且在转向角为0°(笔直行驶)时选择为零，即虚拟的照相机7的观察方向9在俯视图中与车辆纵轴线8重合。
如在右边以侧视图在图1中示出的那样，虚拟的照相机7关于车辆1的竖直轴线高于车辆1地设置(未示出)并且倾斜地朝行车道的方向低垂(nicken)。照相机7的高度和照相机7的俯仰角典型地与转向角无关。
在车辆环境的透视图中，在前轮2、3笔直设置时，处于前面的行驶通道只轻微被车辆模型遮挡，因为照相机可以在本车辆之上观察。
因为在透视图中车辆模型不是干扰性的，所述车辆模型在前轮2、3笔直设置时完全不透视地示出在显示装置上；但也可设想，在笔直设置时规定对于车辆模型的低的透明度、例如10％的透明度。
图2示出在前轮2、3的向右转弯并且挂入前进挡时的情况。虚拟的照相机7的观察方向9根据转向角进行适配，以便可以更好地观察到沿前进方向处于车辆1前面的行驶通道。虚拟的照相机7在此还保持指向中点10，其中，在虚拟的照相机7和车辆中点10之间的距离与转向角无关。
如果挂入倒车挡，附加地标绘的、加点示出的照相机示出虚拟的照相机的观察方向。在这里，观察方向也相比于图1进行适配，以便可以更好地观察车辆1后面的沿后退方向处于前面的行驶通道。
通过行驶通道视图，关注于车辆环境中重要的区域并且处于该区域中的障碍物以优化的方式示出。因此驾驶员例如能够观察和对准空位。
虚拟的照相机的观察方向9在该示例中这样取决于车辆当前的转向角，使得虚拟的照相机7相对于车辆纵轴线8的偏离角度β根据当前的转向角或其他与当前的转向角相联系的信息而调节。
例如可以基于对于具有相同的圆中心M的两个圆4、5的所计算的半径值rr、rl确定虚拟的照相机7的偏离角度β，所述两个转向的前轮2、3在当前的转向角时在所述圆上运动。
随着转向角值增大，车辆模型将遮挡到行驶通道上的视野。因此按照本发明，在车辆显示装置中示出的车辆模型的透明度取决于转向角，以便改善行驶通道中此外被车辆模型遮挡的区域的视野。车辆模型的透明度根据当前的转向角或其他与当前的转向角相联系的信息而调节，例如基于用于所述两个圆4、5的半径值rr、rl。按照转向转弯，所述两个半径值rr、rl改变。例如可以由两个半径值rr、rl确定半径值rr、rl的平均值。在笔直行驶时，半径值rr、rl的平均值为无穷大并且车辆模型于是应该以最小的透明度(例如0％)示出。在满转弯时，所述两个半径值rr、rl的平均值最小并且车辆模型于是应该以最大的透明度值(例如90％)示出。对于所述两个半径值rr、rl的处于其间的平均值，使用描述连续的透明度变化的函数。
在图2示出的转向角中，例如选择用于示出车辆模型的50％的透明度。
图3示出在前轮2、3的转向角值最大(即满转弯)并且挂入前进挡时的情况。在此相比于图3，虚拟的照相机7的偏离角度β进一步提高，以便可以更好地观察行驶通道。因为在车辆环境的透视图中，车辆模型强烈限制到行驶通道上的视野，所以选择用于示出车辆模型的高的透明度、例如90％。
在图4中示出所示出的车辆模型的透明度T根据转向角LW的值|LW|的两个示例性的、备选的曲线20、21。
在打点示出的曲线20中，在具有小于LWSW1的值|LW|的转向角LW时，车辆模型完全不透视地示出，即透明度T等于0％。对于大于等于LWSW1的值|LW|，透明度T连续、例如线性增大，从而车辆模型越来越变得透明。在转向角LW的最大可能的值LWmax时(并且也对于已经大于等于LWSW3的转向角)，透明度T为最大、例如T＝90％。在该情况中车辆模型仅还轻微可见。
在虚线示出的曲线21中，在具有小于LWSW2的值|LW|的转向角LW时，车辆模型完全不透视地示出，即透明度T等于0％。在超过用于转向角LW的值的阈值LWSW时，车辆模型隐去并且所示出的车辆模型的透明度T跳跃性地升高、例如升高到T＝90％。

Claims (6)

1.用于在机动车(1)的显示装置上透视地示出车辆环境的方法，其中，
-借助一个或多个照相机产生车辆环境的图像信息，
其特征在于，
-基于所述图像信息产生车辆环境连同机动车(1)的车辆模型从虚拟的照相机(7)的视角的透视图，其中，所述虚拟的照相机(7)在机动车(1)之上指向处于前面的行驶通道并且虚拟的照相机(7)的观察方向(9)取决于当前的转向角，并且
-在所述显示装置上示出车辆环境连同车辆模型的透视图，并且
其中，所示出的车辆模型的透明度取决于当前的转向角。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，给出透明的程度的透明度值确定用于示出车辆模型并且所述透明度值取决于当前的转向角，所述透明度值的数值范围包括透明的层阶。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其中，
至少在确定的转向角范围中，所示出的车辆模型的透明度随着转向角值增大而连续增大。
4.按照权利要求1或2所述的方法，其中，
-在低于用于转向角值的确定的阈值(LWSW2)时，车辆模型基本上不透明地示出，并且
-在达到或超过用于转向角值的确定的阈值(LWSW2)起，车辆模型半透明或完全透明地示出。
5.按照权利要求1或2所述的方法，其中，
-在转向角基本上为零时，所示出的车辆模型的透明度最小，并且
-在转向角为最大可能的值时，所示出的车辆模型的透明度最大。
6.用于为机动车(1)的驾驶员透视地示出车辆环境连同车辆模型的显示系统，所述显示系统包括：
-用于叠加地示出车辆环境连同机动车的车辆模型的显示装置，
-一个或多个用于产生车辆环境的图像信息的照相机，
其特征在于，所述显示系统包括：
-图像计算单元，以用于基于所述图像信息产生车辆环境连同车辆模型从在机动车之上指向处于前面的行驶通道的虚拟的照相机(7)的视角的透视图，并且
其中，图像计算单元设置用于，根据当前的转向角或关于行驶通道的曲率的信息确定虚拟的照相机(7)的观察方向(9)，并且
其中，计算单元还设置用于，根据当前的转向角或关于行驶通道的曲率的信息确定用于示出车辆模型的、给出透明度的透明度值。
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