CN108621947B - 一种自适应调节的车载抬头显示系统 - Google Patents

一种自适应调节的车载抬头显示系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自适应调节的车载抬头显示系统，包括摄像头、处理器、存储器、像屏、像屏调节机构及投影机；摄像头用于采集驾驶员双眼图像信息；存储器用于存储双眼位置与眼睛聚焦位置的对应关系；像屏调节机构包括滑轨、滑块及驱动机构；像屏设置在滑块上，滑块可滑动地设置在滑轨上，驱动机构与滑块传动连接，用于驱动滑块相对滑轨滑动；处理器分别与摄像头、存储器、驱动机构、投影机连接，用于处理、匹配信息，并根据匹配得出的信息控制像屏调节机构调整像屏的位置。本发明可以调节成像的位置至用户眼睛焦距所在位置，实现像屏与驾驶员间距的可调节，以及相适应性移动，进而提高了驾驶安全度。

Description

一种自适应调节的车载抬头显示系统
技术领域
本发明涉及抬头显示系统设备领域，尤其涉及一种自适应调节的车载抬头显示系统。
背景技术
抬头显示系统可以把重要的信息映射在风窗玻璃上的全息半镜上，使驾驶员不必低头就能看到重要的信息。这种显示系统原是军用战斗机上的显示系统，飞行员不必低头就能在风窗上看到所需的重要信息。目前市场上也出现带有抬头显示系统的车型，系统将部分车辆信息(转速、导航等)投射至前挡风玻璃上，并反射至驾驶员眼睛。
该系统通过投影仪将车辆信息分别通过不可调球面镜与可调球面镜投射至挡风玻璃处显示，通过调节可调球面镜的角度来控制投射信息的显示区域，以适应不同身高的用户，以及通过调节成像焦距来实现最终显示的画面清晰可见。
但是目前市场的抬头显示系统的投影图像固定投影至挡风玻璃处，影像与驾驶员的距离固定，当驾驶员眼睛的焦距改变时，驾驶员无法看清影像，且随着驾驶习惯的改变(座椅调整、驾驶员变换)均会造成显示影像出现重影或模糊，调节显示影像又需要一定的知识或方法，而新用户往往不知道如何调整，从而导致不仅无法辅助驾驶，甚至会影响驾驶员视野，即便用户会调节，也需要手动调节，此过程需要用户停车进行，调节方式不够智能，无法给用户提供便利。
发明内容
为此，需要提供一种自适应调节的车载抬头显示系统,以解决现有的抬头显示系统无法根据驾驶员焦距改变而改变投影位置。
为实现解决上述问题，发明人提供了一种自适应调节的车载抬头显示系统，包括摄像头、处理器、存储器、像屏、像屏调节机构及投影机；
所述摄像头用于采集驾驶员双眼图像信息；
所述存储器用于存储双眼位置与眼睛聚焦位置的对应关系；
所述像屏调节机构及像屏设置在中控台位置；所述像屏调节机构包括滑轨、滑块及驱动机构；所述像屏设置在滑块上，并与驾驶座相对设置；所述滑块可滑动地设置在滑轨上，滑轨的方向为车身长度方向；所述驱动机构与滑块传动连接，用于驱动滑块相对滑轨滑动；
所述处理器分别与摄像头、存储器、驱动机构、投影机连接，用于根据采集到的双眼图像信息，处理得到双眼位置，以及根据双眼位置与眼睛聚焦位置的对应关系，得到眼睛聚焦位置，并控制像屏调节机构调整像屏的位置，使像屏移动至眼睛聚焦位置处；
以及用于控制投影机调节焦距，以使得投影机投影出的影像聚焦至像屏所在位置。
进一步地，所述驱动机构为电推杆。
进一步地，所述系统还包括身份识别机构，所述投影机还包括角度调节电机；所述处理器还分别与身份识别机构、角度调节电机连接；
所述身份识别机构用于采集身份信息；存储器还用于储存身份信息与驾驶员坐于驾驶座时双眼所处高度信息的对应关系，以及驾驶员坐于驾驶座时双眼所处高度信息与角度调节信息的对应关系；
所述投影机还包括光源和可调球面镜，所述角度调节电机与可调球面镜传动连接，用于调整所述可调球面镜的倾斜角度，以改变所述光源发出的光线经由可调球面镜反射至像屏上的投影高度；
处理器还用于根据身份识别机构采集到的身份信息，以及身份信息与驾驶员坐于驾驶座时双眼所处高度信息的对应关系，得到驾驶员坐于驾驶座时双眼所处高度信息，再根据驾驶员坐于驾驶座时双眼所处高度信息与角度调节信息的对应关系，得到角度调节信息，而后控制角度调节电机调整反射镜的倾斜角度，使得光源到达像屏上的成像高度与驾驶员坐于驾驶座时双眼所处高度一致。
进一步地，所述身份识别机构包括指纹采集机构、声纹采集机构或人脸采集机构。
进一步地，所述指纹采集机构设置在方向盘手握处；或所述声纹采集机构或人脸采集机构设置在后视镜处。
进一步地，所述摄像头设置在后视镜处。
进一步地，所述处理器包括CPU、DSP或MCU。
进一步地，所述存储器包括ROM或RAM。
区别于现有技术，上述技术方案通过设置像屏以及调节像屏位置的像屏调节机构，使得像屏与驾驶员的间距可以改变。通过设置摄像头可以采集驾驶员双眼图像信息，通过设置存储器储存双眼位置和眼睛聚焦位置的对应关系，为处理器进行信息匹配提供数据，通过设置分别与摄像头、存储器、驱动机构、投影机连接的处理器，处理双眼图像信息得出双眼位置，再依据存储器内的信息得出眼睛焦距位置，并控制像屏调节机构调整像屏的位置，使像屏移动至眼睛聚焦位置处，以及用于控制投影机调节焦距，以使得投影机投影出的影像聚焦至像屏所在位置。这样驾驶员即便眼睛的焦距改变，依旧可以看清楚本抬头系统的成像，不会因为忽略重要信息而出现危险。
附图说明
图1为本发明一实施例涉及的自适应调节的车载抬头显示系统的结构图；
图2为本发明一实施例涉及的自适应调节的车载抬头显示系统的方框图；
图3为本发明一实施例涉及的自适应调节的车载抬头显示系统的工作流程图；
图4为本发明另一实施例涉及的自适应调节的车载抬头显示系统的工作流程图。
附图标记说明：
101、摄像头；
102、处理器；
103、存储器；
104、像屏；
105、像屏调节机构；151、驱动机构；152、滑轨；153、滑块；
106、投影机；161、角度调节电机；162、可调球面镜；163、光源；
107、身份识别机构；171、指纹采集机构；172、声纹采集机构；173、人脸采集机构；
108、驾驶座；
109、后视镜；
110、方向盘；
111、中控台。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1，本发明提供了一种自适应调节的车载抬头显示系统，抬头系统用于将车况以及车周围的情况信息直接显示在驾驶员前方，驾驶员无需低头即可获取到信息，可以防止驾驶员因低头获取信息时，忽略了路况而发生交通事故，特别是驾驶员以高速驾驶车辆时，路况瞬息万变容易出现很多威胁驾驶员生命安全的情况。本系统实现了持续自动地根据驾驶员眼睛焦距所在位置调整成像的位置，防止驾驶员因眼睛焦距改变而看不清成像，忽略重要信息，进而造成交通事故。
在具体的实施例中，本抬头系统包括摄像头101、处理器102、存储器103、像屏104、像屏调节机构105及投影机106。其中，摄像头101用于拍摄驾驶员的图像，存储器103用于预存所需信息。投影机106用于将驾驶员需要获知的信息以投影的方式，投射至位于驾驶员正前方的像屏处，此投影机即为目前市场已经投入使用的HUD主机。像屏104用于接收投影机投射出来的影像。像屏调节机构105用于推动像屏靠近或远离驾驶员移动，使得像屏与驾驶员的间距得到改变。处理器102用于处理摄像头采集到的图像，以得到驾驶员眼睛的变化情况，并将处理得出的情况与存储器内的预存信息进行比对，以提取出所需信息，并根据提取出的所需信息控制像屏调节机构，以实现系统自动地随着驾驶员眼睛的变化情况控制像屏作适应性的改变。
由于本系统解决的问题为驾驶员眼睛焦距改变后无法看到成像，在具体的实施例中，所述摄像头用于在驾驶员驾驶车辆期间，采集驾驶员双眼图像信息，供处理器处理。由于捕捉的图像为驾驶员双眼图像，因此需要对准驾驶员的双眼，而驾驶员的坐高及坐姿都会影响驾驶员双眼所处位置，为了避免频繁地调整摄像头的方向，以及方便摄像头对准驾驶员的双眼，所述摄像头可以为红外摄像头，通过红外线捕捉到驾驶员的双眼后再进行拍摄，更加精准便捷智能化。
在进一步的实施例中，为了便于采集驾驶员双眼图像，所述摄像头101设置在后视镜109处，这样的位置设置摄像头可以轻易地捕捉到驾驶员的双眼。
在具体的实施例中，所述存储器用于预存信息，具体地，用于存储双眼位置与眼睛聚焦位置的对应关系，其中，双眼位置与眼睛聚焦位置的对应关系是通过大量的实验得出的数据，如实验对象双眼的视线聚焦在某处时，将实验对象的双眼图像记录下来，通过双眼图像计算出实验对象的双眼位置，即实验对象的两个眼球分别与所在眼眶之间的比例，这样可以通过改变实验对象双眼的视线聚焦点，来计算出对应的双眼位置信息。上述实验中的实验对象可以为多个，再按概率得出较为准确的对应关系，最后将大量实验所得的大量的对应关系预存在存储器内，供处理器进行信息匹配，以调取出所需数据。
在进一步的实施例中，所述存储器可以为ROM或RAM。
在具体的实施例中，所述像屏调节机构105设置在中控台111处且同驾驶员即驾驶座108正对，用于调节像屏104的位置，使得像屏104到达驾驶员双眼焦距所在位置处。具体地，所述像屏调节机构105包括滑轨152、滑块153及驱动机构151，滑轨的方向与车身长度方向一致，且与中控台111平面固定连接，所述滑块可滑动地设置在滑轨上，所述像屏设置在滑块上，并与驾驶座108相对设置；所述驱动机构与滑块传动连接，用于驱动滑块相对滑轨滑动，在驱动机构的驱动下像屏可以同滑块靠近或远离驾驶员运动。
在进一步的实施例中，所述驱动机构为驱动滑块相对滑轨移动的装置，可以电推杆，电推杆是一种将电动机的旋转运动转变为推杆的直线往复运动的电力驱动装置，可在各种简单或复杂的工艺流程中作为执行机械使用，以实现距离控制。将电推杆与处理器电连接，在处理器的指令之下，可以进行正转和反转，并根据处理器处理得出的驾驶员双眼焦距所在位置，指挥电推杆伸缩的长度。
为了处理相关的信息以及控制各个机构，请参阅图2，在具体的实施例中，所述处理器分别与摄像头、存储器、驱动机构、投影机连接，用于根据采集到的双眼图像信息，处理得到双眼位置，以及根据双眼位置与眼睛聚焦位置的对应关系，得到眼睛聚焦位置，并控制像屏调节机构调整像屏的位置，使像屏移动至眼睛聚焦位置处；以及用于控制投影机调节焦距，以使得投影机投影出的影像聚焦至像屏所在位置。这样的设置实现了本系统持续地自动地根据驾驶员双眼的变化适应性地改变成像的位置，保证影像始终处于驾驶员双眼焦距所在位置处。
在进一步的实施例中，所述处理器可以为CPU、DSP或MCU，其中，CPU为中央处理器，DSP为数字信号处理器，MCU为微处理器。均可以处理数据、调取数据和发出指令控制机械设备进行特定的机械运动。
如图3所示，为驾驶员坐于驾驶座后，本抬头系统随着驾驶员双眼焦距改变而改变成像位置的工作过程流程图，在使用本抬头系统的过程中，
首先进入步骤S301在存储器内预存双眼位置与眼睛聚焦位置的对应关系；
而后进入步骤S302摄像头采集驾驶员双眼图像信息；
而后进入步骤S304处理器根据采集到的双眼图像信息，处理得到双眼位置，以及根据双眼位置与眼睛聚焦位置的对应关系，得到眼睛聚焦位置，并控制像屏调节机构调整像屏的位置，使像屏移动至眼睛聚焦位置处；以及控制投影机调节焦距，以使得投影机投影处的影像聚焦至像屏所在位置。
为了能够根据驾驶员双眼所处高度，适应性地调节影像所处的高度，在另一实施例中，本系统还包括身份识别机构107，本投影机还包括角度调节电机161。身份识别机构107用于识别驾驶员的身份，具体地，可以根据驾驶员的指纹信息、声音信息或者面部信息来确定驾驶员的身份。识别指纹信息的身份识别机构可以为指纹采集机构171，为了便于获取指纹信息，指纹采集机构171设置在方向盘110处。识别声音信息的身份识别机构可以为声纹采集机构172，为了便于获取驾驶员的声音，所述声纹采集机构172可以设置在后视镜109或者方向盘110处。识别面部信息的身份识别机构可以为人脸采集机构173，为了便于面部信息的采集，人脸采集机构173设置在后视镜109处，且对准驾驶员的面部。
所述角度调节电机161用于调整投影机106，使得投影机106的投影角度改变，最终改变影像投射至像屏104上所处的高度。在具体的实施例中，所述投影机106还包括光源163和可调球面镜162，所述可调球面镜162是用于改变光源163的投射角度，所述角度调节电机与可调球面镜传动连接，用于调整所述可调球面镜的倾斜角度，以改变所述光源发出的光线经由可调球面镜反射至像屏上的投影高度，以实现投影高度的改变。
此时的存储器103还用于预存驾驶员的身份信息与坐下时双眼所处高度信息的对应关系，以及双眼所处高度信息与角度调节信息的对应关系，为处理器进行数据匹配时提供数据。
请参阅图2，此时的处理器还分别与身份识别机构、角度调节电机连接，用于根据身份识别机构采集到的身份信息，以及身份信息与驾驶员坐于驾驶座时双眼所处高度信息的对应关系，得到驾驶员坐于驾驶座时双眼所处高度信息，再根据驾驶员坐于驾驶座时双眼所处高度信息与角度调节信息的对应关系，得到角度调节信息，而后控制角度调节电机调整反射镜的倾斜角度，使得光源到达像屏上的成像高度与驾驶员坐于驾驶座时双眼所处高度一致。实现根据驾驶员坐于驾驶座时双眼所处高度自动地适应性地调节成像高度，适应不同驾驶员的坐高，使得驾驶员能够更加轻松地看到本系统所成的影像。
如图4所示，为驾驶员坐于驾驶座后，本抬头系统随着驾驶员身份改变而改变成像高度的工作过程流程图，在使用本抬头系统的过程中，
首先进入步骤S301在存储器中预存身份信息与驾驶员坐于驾驶座时双眼所处高度信息的对应关系，以及驾驶员坐于驾驶座时双眼所处高度信息与角度调节信息的对应关系；
而后进入步骤S302身份识别机构采集身份信息；
而后进入步骤S304处理器根据身份识别机构采集到的身份信息，以及身份信息与驾驶员坐于驾驶座时双眼所处高度信息的对应关系，得到驾驶员坐于驾驶座时双眼所处高度信息，再根据驾驶员坐于驾驶座时双眼所处高度信息与角度调节信息的对应关系，得到角度调节信息，而后控制角度调节电机调整反射镜的倾斜角度，使得光源到达像屏上的成像高度与驾驶员坐于驾驶座时双眼所处高度一致。
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自适应调节的车载抬头显示系统，其特征在于，包括摄像头、处理器、存储器、像屏、像屏调节机构及投影机；
所述摄像头用于采集驾驶员双眼图像信息；
所述存储器用于存储双眼位置与眼睛聚焦位置的对应关系；存储器还用于储存身份信息与驾驶员坐于驾驶座时双眼所处高度信息的对应关系，以及驾驶员坐于驾驶座时双眼所处高度信息与角度调节信息的对应关系；
所述像屏调节机构及像屏设置在中控台位置；所述像屏调节机构包括滑轨、滑块及驱动机构；所述像屏设置在滑块上，并与驾驶座相对设置；所述滑块可滑动地设置在滑轨上，滑轨的方向为车身长度方向；所述驱动机构与滑块传动连接，用于驱动滑块相对滑轨滑动；
所述处理器分别与摄像头、存储器、驱动机构、投影机连接，用于根据采集到的双眼图像信息，处理得到双眼位置，以及根据双眼位置与眼睛聚焦位置的对应关系，得到眼睛聚焦位置，并控制像屏调节机构调整像屏的位置，使像屏移动至眼睛聚焦位置处；以及用于控制投影机调节焦距，以使得投影机投影出的影像聚焦至像屏所在位置。
2.根据权利要求1所述的自适应调节的车载抬头显示系统，其特征在于，所述驱动机构为电推杆。
3.根据权利要求1所述的自适应调节的车载抬头显示系统，其特征在于，所述系统还包括身份识别机构，所述投影机还包括角度调节电机；所述处理器还分别与身份识别机构、角度调节电机连接；
所述身份识别机构用于采集身份信息；
所述投影机还包括光源和可调球面镜，所述角度调节电机与可调球面镜传动连接，用于调整所述可调球面镜的倾斜角度，以改变所述光源发出的光线经由可调球面镜反射至像屏上的投影高度；
处理器还用于根据身份识别机构采集到的身份信息，以及身份信息与驾驶员坐于驾驶座时双眼所处高度信息的对应关系，得到驾驶员坐于驾驶座时双眼所处高度信息，再根据驾驶员坐于驾驶座时双眼所处高度信息与角度调节信息的对应关系，得到角度调节信息，而后控制角度调节电机调整反射镜的倾斜角度，使得光源到达像屏上的成像高度与驾驶员坐于驾驶座时双眼所处高度一致。
4.根据权利要求3所述的自适应调节的车载抬头显示系统，其特征在于，所述身份识别机构包括指纹采集机构、声纹采集机构或人脸采集机构。
5.根据权利要求4所述的自适应调节的车载抬头显示系统，其特征在于，所述指纹采集机构设置在方向盘手握处；或所述声纹采集机构或人脸采集机构设置在后视镜处。
6.根据权利要求1所述的自适应调节的车载抬头显示系统，其特征在于，所述摄像头设置在后视镜处。
7.根据权利要求1所述的自适应调节的车载抬头显示系统，其特征在于，所述处理器包括CPU、DSP或MCU。
8.根据权利要求1所述的自适应调节的车载抬头显示系统，其特征在于，所述存储器包括ROM或RAM。
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