CN108803033B - 畸变校正眼镜、抬头显示设备、系统、校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种畸变标定眼镜、抬头显示设备、系统、畸变校正方法及车载系统，通过分别产生针对左眼和右眼的两个校正图像，能够解决单一校正图像造成的其中一个眼部的畸变累加，从而无法兼顾双眼的问题，提高了畸变的校正效果和精度。此外，通过偏振控制，使得两个校正图像可以分时进入对应的眼部，从而产生的校正图像相互不受影响。

Description

畸变校正眼镜、抬头显示设备、系统、校正方法
技术领域
本发明涉及车载电子设备领域。更具体地，涉及畸变标定眼镜、抬头显示设备、系统、校正方法。
背景技术
抬头显示设备(HUD，Head Up Display)由于离轴光学系统和挡风玻璃等引入成像畸变，出厂前可通过图像源对畸变进行静态的畸变矫正，但是在实际驾驶过程中随着驾驶员头部的移动，眼镜位置调整，投影畸变也不一样，出厂前设置的畸变值往往无法适用；并且，挡风玻璃生产制造和安装精度误差、车载系统震动、HUD内部光学元件位置误差也将引入后期畸变，需要及时调整。
发明内容
为了解决上述技术问题中的至少一个，本发明的第一个方面实施例提供了一种用于抬头显示设备的人眼畸变标定眼镜，包括：第一镜片和第二镜片，还包括设于所述眼镜上的校正结构；
所述校正结构包括与第一镜片对应的第一标准板和具有第一偏光方向的第一偏光片，以及与第二镜片对应的第二标准板和具有第二偏光方向的第二偏光片；
其中，第一标准板和第二标准板的经过畸变的畸变图像被所述抬头显示设备接收，以使所述抬头显示设备基于第一标准板的第一畸变程度和待显示图像产生第一校正图像，基于第二标准板的第二畸变程度和待显示图像产生第二校正图像；
所述第一偏光方向与所述第二偏光方向垂直。
在一个优选的实施例中，所述第一畸变程度被配置为基于畸变标定眼镜中的第一标准板的原图像和畸变图像确定；所述第二畸变程度被配置为基于畸变标定眼镜中的第二标准板的原图像和畸变图像确定。
在一个优选的实施例中，所述校正结构被配置为按照预设时间间隔交替透过第一校正图像至用户其中一个眼部，透过第二校正图像至用户的另一个眼部。
在另一个优选的实施例中，所述校正结构还包括
与第一标准板对应的第一分色镜以及与所述第二标准板对应的第二分色镜；
所述第一分色镜使由抬头显示设备发出并经过该分色镜反射的光传输至第一标准板，并使第一标准板反射的图像反射至所述抬头显示设备，其中，抬头显示设备发出的第一校正图像透过所述第一分色镜传输至用户的第一眼部；
所述第二分色镜使由抬头显示设备发出并经过该分色镜反射的光传输至第二标准板，并使第二标准板反射的图像反射至所述抬头显示设备，其中，抬头显示设备发出的第二校正图像透过所述第二分色镜传输至用户的第二眼部。
在又一个优选的实施例中，所述标准板上的图像为阵列排布的正方形结构。
本发明实施例还提供一种抬头显示设备，包括：图像产生单元、光路单元以及控制单元；
所述控制单元基于预设或者预处理获取的第一畸变程度和第二畸变程度，产生第一畸变标定信号和第二畸变标定信号；
图像产生单元接收第一畸变标定信号并产生畸变校正后的第一校正图像，接收第二畸变标定信号并产生畸变校正后第二校正图像；
所述光路单元包括第三偏光片，所述第三偏光片基于预设条件调节偏光方向为相互垂直的第一偏光方向或第二偏光方向，以使在同一时刻，所述抬头显示设备仅输出第一校正图像在第一偏光方向的偏光和第二校正图像在第二偏光方向的偏光的其中一个。
在一个优选的实施例中，所述第三偏光片每间隔第一预设时间交替调节偏光方向为第一偏光方向或第二偏光方向，所述第一校正图像和第二校正图像按照该第一预设时间间隔交替产生。
在另一个优选的实施例中，所述设备进一步包括：
图像采集单元，采集已知原图像的畸变图像，并输出至控制单元，以使畸变标定信号具有基于原图像的畸变程度。
在又一个优选的实施例中，所述第一畸变程度被配置为基于畸变标定眼镜中的第一标准板的原图像和畸变图像确定；所述第二畸变程度被配置为基于畸变标定眼镜中的第二标准板的原图像和畸变图像确定。
在又一个优选的实施例中，所述图像产生单元还产生标定信号光，或者所述设备还包括发光源，该发光源发出标定信号光；
标定信号光传输至第一标准板和第二标准板，以获取第一标准板的第一畸变图像和第二标准板的第二畸变图像；
所述控制单元基于两个畸变图像和已知第一标准板和第二标准板的原图像分别产生第一畸变标定信号和第二畸变标定信号，所述图像产生单元按照该些畸变标定信号产生第一校正图像和第二校正图像。
在又一个优选的实施例中，所述标定信号光与所述第一校正图像按照第二预设时间间隔交替产生，所述标定信号光与所述第二校正图像按照第二预设时间间隔交替产生。
在又一个优选的实施例中，所述光路单元还包括第三分色镜，所述第三分色镜配置为仅将由标准板反射的图像反射至图像采集单元，该图像经过所述光路单元形成为畸变图像。
本发明又一实施例提供一种畸变校正显示系统，包括抬头显示设备以及畸变标定眼镜，所述眼镜包括第一镜片和第二镜片，所述眼镜还包括设于所述眼镜上的校正结构；
所述校正结构包括与第一镜片对应的具有第一偏光方向的第一偏光片，以及与第二镜片对应的具有第二偏光方向的第二偏光片，所述第一偏光方向与所述第二偏光方向垂直；
所述抬头显示设备包括：
图像产生单元、光路单元以及控制单元；
所述控制单元基于预设或者预处理获取的第一畸变程度和第二畸变程度，产生第一畸变标定信号和第二畸变标定信号；
图像产生单元接收第一畸变标定信号并产生畸变校正后的第一校正图像，接收第二畸变标定信号并产生畸变校正后第二校正图像；
所述光路单元包括第三偏光片，所述第三偏光片基于预设条件调节偏光方向为第一偏光方向或第二偏光方向，以使在同一时刻，所述抬头显示设备仅输出第一校正图像在第一偏光方向的偏光和第二校正图像在第二偏光方向的偏光的其中一个，并通过校正结构将该其中一个传输至用户的其中一个眼部。
在一个优选的实施例中，所述第三偏光片每间隔预设时间交替调节偏光方向为第一偏光方向或第二偏光方向。
在另一个优选的实施例中，所述校正结构进一步包括与第一镜片对应的第一标准板，以及与第二镜片对应的第二标准板；
所述图像产生单元还产生标定信号光，或者所述设备还包括发光源，该发光源发出标定信号光；
标定信号光传输至第一标准板和第二标准板，以获取第一标准板的第一畸变图像和第二标准板的第二畸变图像；
所述控制单元基于两个畸变图像和已知第一标准板和第二标准板的原图像分别产生第一畸变标定信号和第二畸变标定信号，所述图像产生单元按照该些畸变标定信号产生第一校正图像和第二校正图像。
在又一个优选的实施例中，所述标定信号光与所述第一校正图像或第二校正图像按照第二预设时间间隔交替产生；和/或
所述第一校正图像和第二校正图像按照第二时间间隔交替产生。
本发明实施例还提供一种利用如上显示系统的图像显示畸变校正方法，包括：
第一时序段：
图像产生单元接收所述控制单元发出的第一畸变标定信号产生畸变校正后的第一校正图像；
所述第三偏光片调节偏光方向为第一偏光方向，从而使所述抬头显示设备输出第一校正图像的第一偏光方向的偏光；
所述校正结构中的第一偏光片透过所述第一校正图像的第一偏光方向的偏光并传导至用户的其中一个眼部；
第二时序段：
图像产生单元接收所述控制单元发出的第二畸变标定信号产生畸变校正后的第二校正图像；
所述第三偏光片调节偏光方向为第二偏光方向，从而使所述抬头显示设备输出第二校正图像的第二偏光方向的偏光；
所述校正结构中的第二偏光片透过所述第二校正图像的第二偏光方向的偏光并传导至用户的另一个眼部。
在一个优选的实施例中，所述设备还包括图像采集单元，在所述第一时序段图像产生单元产生第一校正图像之前，所述第一时序段的步骤还包括：
所述图像产生单元或者发光源产生标定信号光；
所述标定信号光经过第一分色镜反射至第一标准板，第一标准板的反射光经过第一分色镜反射至图像采集单元，所述图像采集单元采集第一标准版的第一畸变图像并发送至控制单元，以使所述控制单元确定第一畸变程度；
在所述第二时序段图像产生单元产生第二校正图像之前，所述第二时序段还包括：
所述图像产生单元或者发光源产生标定信号光；
所述标定信号光经过第二分色镜反射至第二标准板，第二标准板的反射光经过第二分色镜反射至图像采集单元，所述图像采集单元采集第二标准版的第二畸变图像并发送至控制单元，以使所述控制单元确定第二畸变程度。
本发明实施例还提供一种车载系统，包括如上所述的显示系统。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的畸变标定眼镜、抬头显示设备、系统、畸变校正方法中，通过分别产生针对左眼和右眼的两个校正图像，能够解决单一校正图像造成的其中一个眼部的畸变累加，从而无法兼顾双眼的问题，提高了畸变的校正效果和精度。此外，通过偏振控制，使得两个校正图像可以分时进入对应的眼部，从而产生的校正图像相互不受影响。
在优选的方案中，标准板内置于眼镜中，因此，其接收标准板畸变图像的光路与抬头显示设备发出图像进入人眼的光路相同或者大致相同，避免了光路不同导致的影响，并且标定信号光为实时发送，校正图像根据上一个畸变标定信号得到，因此即使用户或者驾驶者调节位置、转向或者其他挡风玻璃等导致的后期畸变，也无法影响该实施例中的畸变程度的精度。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明实施例的畸变原理图。
图2示出本发明实施例的畸变校正显示系统的结构示意图之一。
图3示出本发明实施例的畸变校正显示系统的结构示意图之二。
图4示出本发明实施例的畸变校正眼镜的结构示意图之一。
图5示出本发明实施例的畸变校正眼镜的结构示意图之二。
图6示出本发明实施例的畸变校正方法流程示意图。
图7示出本发明实施例的第一标准板和第二标准板的原图像示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
现有技术中，对抬头显示器的图像校正技术是对整幅图像进行校正，从而不能区分左眼和右眼，往往导致该校正只能针对其中一只眼睛进行校正，另一只眼睛造成畸变累加，校正效果差。如图1所示，由于人左右眼位于视窗不同位置，产生的畸变也不一样。如果双眼畸变同向，则矫正任意眼畸变，另一只眼睛畸变也会变小；如果双眼畸变反向，则矫正一只眼睛畸变时，另一只眼睛畸变反而变大。
有鉴于此，为了平衡双目畸变，本发明对现有的抬头显示设备以及与之配套的眼镜进行了改进，下面结合图2-5对本发明进行详细说明。
图2示出本发明实施例提供的畸变校正显示系统，其包括抬头显示设备2以及眼镜1。抬头显示设备2产生校正图像经过挡风穿过该设备中的玻璃盖板27，再经过设备外的挡风玻璃3反射至用户或者驾驶者的眼部，从而是驾驶者看到投影于挡风玻璃3上的图像。该图像由于经过玻璃盖板27、挡风玻璃3以及其光路通道针对左眼和右眼分别产生不同畸变量的畸变。
本实施例中，如图4和5所示，该眼镜1包括与用户或者驾驶者左眼对应的第一镜片以及与用户或者驾驶者右眼对应的第二镜片。以及设于眼镜1上的校正结构，在该校正结构中，包括与第一镜片对应的具有第一偏光方向的第一偏光片121，以及与第二镜片对应的具有第二偏光方向的第二偏光片122。
第一偏光片121的偏光方向可以为垂直于第一镜片的方向，第二偏光片122的偏光方向为平行于第二镜片的方向，本发明不限于此，其也可以为其他方向，只要第一偏光片121与第二偏光片122的偏光方向垂直即可，这样可以在其中一个眼睛(例如左眼)接收校正图像(第一校正图像)时，完全屏蔽另一个眼睛(右眼)接收该校正图像(第一校正图像)，从而避免相互干扰，反之亦然。本领域公知的，可以通过旋转偏光片调节偏光片的偏光方向，本发明不予赘述。
由于第一偏光片121的偏光方向与第二偏光片122的偏光方向垂直，因此在同一时刻，抬头显示设备2产生的图像只能透过其中一个偏光片，通过调节抬头显示设备2分时产生两个针对左眼和右眼的不同校正图像，例如第一校正图像和第二校正图像，第一校正图像具有与第一偏光片121的偏光方向相同的振动方向，在本实施例中可以是垂直于第一镜片的振动方向，当抬头显示设备2输出的是第一校正图像时，第二偏光片122由于偏光方向与第一校正图像的振动方向垂直，因此第一校正图像被第二偏光片122遮挡，右眼无法获取第一校正图像，反之左眼无法获取第二校正图像，通过分时复用的方式，交替切换抬头显示设备2的输出图像。
请继续结合图2，抬头显示设备2包括：图像产生单元21、光路单元以及控制单元22；控制单元22基于预设的第一畸变程度和第二畸变程度，产生第一畸变标定信号和第二畸变标定信号。
本实施例中，预设的畸变程度可以是预存储的畸变程度，其包括针对左眼对该系统调节的第一畸变程度以及针对右眼对该系统调节的第二畸变程度。该第一畸变程度和第二畸变程度可以为固定值，也可以通过预设的触发条件切换为多个可变值，例如当触发条件为用户或者驾驶者调节座位至一定程度时，切换第一畸变程度和第二畸变程度，此时系统内置多个不同的赋值，并且将该些赋值与具体场景对应，从而能够适应不同场景。
图像产生单元21接收第一畸变标定信号并产生畸变校正后的第一校正图像，接收第二畸变标定信号并产生畸变校正后第二校正图像。光路单元包括可调节的第三偏光片25，由于第一偏光片和第二偏光片一般无法调节，因此，该偏光片的作用为基于预设条件调节偏光方向为例如垂直于第一镜片的偏光方向或平行于第二镜片的偏光方向，从而使得抬头显示设备2输出振动方向与第一偏光片的偏光方向相同的第一校正图像和振动方向与第二偏光片的偏光方向相同的第二校正图像。
本实施例通过分别产生针对左眼和右眼的两个校正图像，能够解决单一校正图像造成的其中一个眼部的畸变累加，从而无法兼顾双眼的问题，提高了畸变的校正效果和精度。此外，通过偏振控制，使得两个校正图像可以分时进入对应的眼部，从而产生的校正图像相互不受影响。
本领域公知的是，图像的光路通道、汽车的挡风玻璃3的设置、规格、内部元件的位置误差、甚至是汽车的震动都会导致畸变程度发生变化，固定单一的预设畸变程度往往效果不佳，即使预设对应不同场景的赋值，其也不可能涵盖所有场景，并且其精度也无法保障。因此，在另一个实施例中，畸变程度通过预处理获取，预处理获取的畸变程度与预设畸变程度不同，其可以为根据具体场景实时获取的畸变程度，对于该实施例，其涉及的算法以及场景处理更为复杂，一般需要更为复杂的处理器进行计算处理。本发明的另一个具体实施例提供了一个具体的预处理获取方式，该实施例中，校正结构进一步包括与第一镜片对应的第一标准板111，以及与第二镜片对应的第二标准板112，图7示出了一个实施例中第一标准板和第二标准板的原图像。图像产生单元21还产生标定信号光；标定信号光传输至第一标准板111，以获取第一标准板111的第一畸变图像，标定信号光传输至第二标准板112，以获取第二标准板112的第二畸变图像；控制单元22基于两个畸变图像和已知第一标准板和第二标准板的原图像分别产生第一畸变标定信号和第二畸变标定信号，图像产生单元21按照该些畸变标定信号产生第一校正图像和第二校正图像。
当然，也可以单独设置发光源，如图3所示，该发光源28包括点光源281、扩束镜282以及微透镜阵列283，用于产生标定信号光，如近红外发射源等。
第一标准板111的原图像和第二标准板112的可以相同，也可以不同，但优选为相同，以避免标准板的不同导致的畸变程度计算标准不一致降低了畸变校正精度。可选的，标准板为阵列排布的正方形结构。
优选的，抬头显示设备2中进一步设置图像采集单元23，例如相机等，采集第一标准版和第二标准板的畸变图像。
该实施例中，第一标准板和第二标准板的原图像可以预存储在本系统中的存储介质中，由于畸变图像通过标准板获取，标准板内置于眼镜1中，因此，其接收标准板畸变图像的光路与抬头显示设备2发出图像进入人眼的光路相同或者大致相同，避免了光路不同导致的影响，并且标定信号光为实时发送，校正图像根据上一个畸变标定信号得到，因此即使用户或者驾驶者调节位置、转向或者其他挡风玻璃3等导致的后期畸变，也无法影响该实施例中的畸变程度的精度。
在一些优选实施例中，标定信号光为不可见的近红外单色光，如此即使该标定信号光进入人眼，人眼也无法感知，从而避免对人眼的干扰。
当然，为了完全避免可见的图像光和标定信号光之间互相干扰，仅让需要可见图像光的单元或者人眼仅接收可见图像光，需要标定信号光的单元仅接收标定信号光，可以在本系统所在光路通道上设置分色镜，该分色镜可透过可见图像光，可反射标定信号光，从而避免其相互干扰。
具体的，在眼镜1中，设置与第一标准板对应的第一分色镜131以及与第二标准板对应的第二分色镜132；第一分色镜131使由抬头显示设备2发出并经过该分色镜反射的光传输至第一标准板，并使第一标准板反射的图像反射至抬头显示设备2，其中，抬头显示设备2发出的第一校正图像透过第一分色镜131传输至用户的第一眼部；第二分色镜132使由抬头显示设备2发出并经过该分色镜反射的光传输至第二标准板，并使第二标准板反射的图像反射至抬头显示设备2，其中，抬头显示设备2发出的第二校正图像透过第二分色镜132传输至用户的第二眼部。分色镜使可见的图像光进入人眼，不可见的近红外光照射标准板，从而避免近红外光进入人眼，同时也避免可见光照射标准板。
此外，由于人眼同样能够反射人眼的反射光，进入相机的光包括标准板的畸变图像以及人眼图像，需要将人眼图像过滤。本实施例中，可以在抬头显示设备2中设置第三分色镜24，第三分色镜24将人眼图像(可见光)透过，将标准板的畸变图像(不可见的近红外单色光)反射至相机从而避免可见光的影响。其中，标准板反射的图像经过所述光路单元形成为畸变图像。
上述分色镜可根据图像产生单元21波段分布进行设置，例如可见光图像的波段分布为R650nm、G550nm、B450nm，近红外700nm。其中，通过镀膜将可见光短波长透过率设置为100％(实际可能为98％)，近红外长波段透反率根据需求设置为50:50,90:10，10:90等。
当然，本实施例中根据光路的设置，可以设置多个反射镜26，反射镜26可以改变光路通道，使光路可根据抬头显示设备2的空间以及结构优化调节。
优选的，第一校正图像和第二校正图像按照预设时间间隔交替产生，以避免产生时间间隔不同导致的人眼不适，或者影响单个人眼的畸变精度。
进一步的，标定信号光与校正图像按照第一预设时间间隔交替产生，并且标定信号光先由图像产生单元发射，从而使得下一帧的校正图像的产生基于上一帧的畸变标定信号。
优选的，标定信号光与第一校正图像或第二校正图像按照第二预设时间间隔交替产生。进一步优选的，第一校正图像和第二校正图像按照第二时间间隔交替产生。即采用分时复用的方式分别间隔产生标定信号光、第一校正图像、标定信号光、第二校正图像。例如，根据人眼生理动态识别能力，每秒图像刷新率大于60Hz，则图像产生单元刷新频率可设置为大于240Hz。分别设置A、B段时分复用。其中，A、B分别代表左眼控制和右眼控制时间段(第一时序段和第二时序段)；A0、B0分别代表左眼和右眼近红外标准板图像采集时间段；A1、B1代表左眼和右眼校正图像光输出时间段。其中，分时比可以设置为T(A):T(B)＝1:1，T(A1)>>T(A0)(例如T(A1):T(A0)＝9:1)，T(A0)＝T(B0)，T(A1)＝T(B1)。
本领域技术人员明了的是，基于上述实施例，本发明的另一个实施例提供的上述系统中的用于抬头显示设备的人眼畸变标定眼镜，包括：第一镜片和第二镜片，还包括设于眼镜上的校正结构；校正结构包括与第一镜片对应的第一标准板和具有第一偏光方向的第一偏光片，以及与第二镜片对应的第二标准板和具有第二偏光方向的第二偏光片；其中，第一标准板和第二标准板的畸变图像被抬头显示设备接收，以使抬头显示设备基于第一标准板的第一畸变程度和待显示图像产生第一校正图像，基于第二标准板的第二畸变程度和待显示图像产生第二校正图像；第一偏光方向和第二偏光方向垂直，从而当其中一个与第一校正图像对应的眼部接收第一校正图像时，另一个与第二校正图像对应的眼部被屏蔽，当与第二校正图像对应的眼部接收第二校正图像时，与第一校正图像对应的眼部被屏蔽。
该眼镜可与发出第一校正图像和第二校正图像的抬头显示设备配合，本发明不予赘述。
同样的，本发明还有一个实施例提供基于上述系统的抬头显示设备，包括：图像产生单元、光路单元以及控制单元；控制单元基于预设或者预处理获取的第一畸变程度和第二畸变程度，产生第一畸变标定信号和第二畸变标定信号；图像产生单元接收第一畸变标定信号并产生畸变校正后的第一校正图像，接收第二畸变标定信号并产生畸变校正后第二校正图像；光路单元包括第三偏光片，第三偏光片基于预设条件调节偏光方向为相互垂直的第一偏光方向或第二偏光方向，以使在同一时刻，抬头显示设备仅输出第一校正图像在第一偏光方向的偏光和第二校正图像在第二偏光方向的偏光的其中一个。
进一步的，本发明实施例还提供基于上述系统的图像显示畸变校正方法，请结合图2、4、5以及6所示，该校正方法中，涉及的抬头显示设备包括：图像产生单元21、光路单元以及控制单元22。涉及的眼镜1包括：第一镜片和第二镜片，还包括设于眼镜上的校正结构；校正结构包括与第一镜片对应的第一标准板111和具有第一偏光方向的第一偏光片121，以及与第二镜片对应的第二标准板112和具有第二偏光方向的第二偏光片122。如图6所示，该方法包括如下步骤：
在第一时序段的步骤S101中，图像产生单元或者发光源产生标定信号光。本步骤中的标定信号光可以为近红外不可见单色光(例如波长为700nm)。与之对应的，发光源为近红外光源。
步骤S102中，标定信号光经过第一分色镜反射至第一标准板，第一标准板的反射光经过第一分色镜反射至图像采集单元，图像采集单元采集第一标准版的第一畸变图像并发送至控制单元，以使控制单元确定第一畸变程度。
第一分色镜通过镀膜工艺，能够配置为透过可见的图像光，反射不可见的近红外光。本步骤中，不可见的近红外光照射第一标准板，采用相机等采集装置采集该第一标准板的反射光，其采集的光路与发射图像光的光路相同或者大致相同，从而避免光路的影响。
步骤S103中，图像产生单元接收控制单元发出的第一畸变标定信号产生畸变校正后的第一校正图像。第一畸变标定信号基于采集的第一标准板的畸变图像和原图像确定。
步骤S104中，第三偏光片调节偏光方向为第一偏光方向，使抬头显示设备输出第一校正图像的第一偏光方向的偏光。第三偏光片可通过控制旋转，以改变偏光方向，该步骤使得偏光方向调节在第一偏光方向，从而经过该偏光片的第一校正图像仅能透过在第一偏光方向上振动的偏光。
上述步骤使第一校正图像发出并传输至用户的其中一个眼部(例如左眼)，同时屏蔽了另一个眼部(右眼)接收图像。
在第二时序段的步骤S105中，图像产生单元或者发光源产生标定信号光。本步骤中的标定信号光与步骤S101中一致。
步骤S106中，标定信号光经过第二分色镜反射至第二标准板，第二标准板的反射光经过第二分色镜反射至图像采集单元，图像采集单元采集第二标准版的第二畸变图像并发送至控制单元，以使控制单元确定第二畸变程度。
第二分色镜通过镀膜工艺，能够配置为透过可见的图像光，反射不可见的近红外光。本步骤中，不可见的近红外光照射第二标准板，采用相机等采集装置采集该第二标准板的反射光，其采集的光路与发射图像光的光路相同或者大致相同，从而避免光路的影响。
步骤S107中，图像产生单元接收控制单元发出的第二畸变标定信号产生畸变校正后的第二校正图像。第二畸变标定信号基于采集的第二标准板的畸变图像和原图像确定。
步骤S108中，第三偏光片调节偏光方向为第二偏光方向，使抬头显示设备输出第二校正图像的第二偏光方向的偏光。第三偏光片可通过控制旋转，以改变偏光方向，该步骤使得偏光方向调节在第二偏光方向，从而经过该偏光片的第二校正图像仅能透过在第二偏光方向上振动的偏光。
上述步骤使第一校正图像发出并传输至用户的另眼部(右眼)，同时屏蔽了另一个眼部(左眼)接收图像。
例如，根据人眼生理动态识别能力，每秒图像刷新率大于60Hz，则图像产生单元刷新频率可设置为大于240Hz。分别设置A、B段时分复用。其中，A、B分别代表左眼控制和右眼控制时间段(第一时序段和第二时序段)；A0、B0分别代表左眼和右眼近红外标准板图像采集时间段；A1、B1代表左眼和右眼校正图像光输出时间段。其中，分时比可以设置为T(A):T(B)＝1:1，T(A1)>>T(A0)(例如T(A1):T(A0)＝9:1)，T(A0)＝T(B0)，T(A1)＝T(B1)。
上述方法通过时分复用的方式，可以针对左眼和右眼分别产生一个校正图像，该些校正图像均为根据上一帧的畸变标定信号确定的畸变程度确定，因此可以实时进行畸变校正，并且该方法不受变化的场景、挡风玻璃设置和光路通道等的影响，其标准板畸变图像的获取光路与人眼接收图像的光路相同或者部分共光路，因此获取的畸变程度更为准确，并且通过实时获取，即使驾驶者进行位置调节，也可以实时反馈，进而调整畸变程度，使得输出的校正图像更加准确。
本发明又一方面提供一种车载系统，包括抬头显示系统，该抬头显示系统采用如上实施例中的显示系统。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (16)

1.一种用于抬头显示设备的人眼畸变标定眼镜，包括：第一镜片和第二镜片，其特征在于，还包括设于所述眼镜上的校正结构装置；
所述校正结构包括与第一镜片对应的第一标准板和具有第一偏光方向的第一偏光片，以及与第二镜片对应的第二标准板和具有第二偏光方向的第二偏光片；
其中，第一标准板和第二标准板的经过畸变的畸变图像被所述抬头显示设备接收，以使所述抬头显示设备基于第一标准板的第一畸变程度和待显示图像产生第一校正图像，基于第二标准板的第二畸变程度和待显示图像产生第二校正图像，所述第一畸变程度被配置为基于畸变标定眼镜中的第一标准板的原图像和畸变图像确定；所述第二畸变程度被配置为基于畸变标定眼镜中的第二标准板的原图像和畸变图像确定；
所述第一偏光方向与所述第二偏光方向垂直。
2.根据权利要求1所述的眼镜， 其特征在于，所述校正结构被配置为按照预设时间间隔交替透过第一校正图像至用户其中一个眼部，透过第二校正图像至用户的另一个眼部。
3.根据权利要求1-2任一项所述的眼镜， 其特征在于，所述校正结构还包括
与第一标准板对应的第一分色镜以及与所述第二标准板对应的第二分色镜；
所述第一分色镜使由抬头显示设备发出并经过该分色镜反射的光传输至第一标准板，并使第一标准板反射的图像反射至所述抬头显示设备，其中，抬头显示设备发出的第一校正图像透过所述第一分色镜传输至用户的第一眼部；
所述第二分色镜使由抬头显示设备发出并经过该分色镜反射的光传输至第二标准板，并使第二标准板反射的图像反射至所述抬头显示设备，其中，抬头显示设备发出的第二校正图像透过所述第二分色镜传输至用户的第二眼部。
4.根据权利要求1所述的眼镜， 其特征在于，所述标准板上的图像为阵列排布的正方形结构。
5.一种畸变校正的抬头显示设备，其特征在于，包括：图像产生单元、光路单元以及控制单元；
所述控制单元基于预设或者预处理获取的第一畸变程度和第二畸变程度，产生第一畸变标定信号和第二畸变标定信号，其中，所述第一畸变程度被配置为基于畸变标定眼镜中的第一标准板的原图像和畸变图像确定；所述第二畸变程度被配置为基于畸变标定眼镜中的第二标准板的原图像和畸变图像确定；
图像产生单元接收第一畸变标定信号并产生畸变校正后的第一校正图像，接收第二畸变标定信号并产生畸变校正后第二校正图像；
所述光路单元包括第三偏光片，所述第三偏光片基于预设条件调节偏光方向为相互垂直的第一偏光方向或第二偏光方向，以使在同一时刻，所述抬头显示设备仅输出第一校正图像在第一偏光方向的偏光和第二校正图像在第二偏光方向的偏光的其中一个。
6.根据权利要求5所述设备，其特征在于，所述第三偏光片每间隔第一预设时间交替调节偏光方向为第一偏光方向或第二偏光方向，所述第一校正图像和第二校正图像按照该第一预设时间间隔交替产生。
7.根据权利要求5所述设备，其特征在于，所述设备进一步包括：
图像采集单元，采集已知原图像的畸变图像，并输出至控制单元，以使畸变标定信号具有基于原图像的畸变程度。
8.根据权利要求5所述设备，其特征在于，所述图像产生单元还产生标定信号光，或者所述设备还包括发光源，该发光源发出标定信号光；
标定信号光传输至第一标准板和第二标准板，以获取第一标准板的第一畸变图像和第二标准板的第二畸变图像；
所述控制单元基于两个畸变图像和已知第一标准板和第二标准板的原图像分别产生第一畸变标定信号和第二畸变标定信号，所述图像产生单元按照该些畸变标定信号产生第一校正图像和第二校正图像。
9.根据权利要求5所述设备，其特征在于，
所述标定信号光与所述第一校正图像按照第二预设时间间隔交替产生，所述标定信号光与所述第二校正图像按照第二预设时间间隔交替产生。
10.根据权利要求7所述设备，其特征在于，所述光路单元还包括第三分色镜，所述第三分色镜配置为仅将由标准板反射的图像反射至图像采集单元，该图像经过所述光路单元形成为畸变图像。
11.一种畸变校正的抬头显示系统，包括抬头显示设备以及畸变标定眼镜，所述眼镜包括第一镜片和第二镜片，其特征在于，
所述眼镜还包括设于所述眼镜上的校正结构；
所述校正结构包括与第一镜片对应的具有第一偏光方向的第一偏光片，以及与第二镜片对应的具有第二偏光方向的第二偏光片，所述第一偏光方向和第二偏光方向垂直；
所述抬头显示设备包括：
图像产生单元、光路单元以及控制单元；
所述控制单元基于预设或者预处理获取的第一畸变程度和第二畸变程度，产生第一畸变标定信号和第二畸变标定信号；
图像产生单元接收第一畸变标定信号并产生畸变校正后的第一校正图像，接收第二畸变标定信号并产生畸变校正后第二校正图像；
所述光路单元包括第三偏光片，所述第三偏光片基于预设条件调节偏光方向为第一偏光方向或第二偏光方向，以使在同一时刻，所述抬头显示设备仅输出第一校正图像在第一偏光方向的偏光和第二校正图像在第二偏光方向的偏光的其中一个，并通过校正结构将该其中一个传输至用户的其中一个眼部；
所述校正结构进一步包括与第一镜片对应的第一标准板，以及与第二镜片对应的第二标准板；
所述图像产生单元还产生标定信号光，或者所述设备还包括发光源，该发光源发出标定信号光；
标定信号光传输至第一标准板和第二标准板，以获取第一标准板的第一畸变图像和第二标准板的第二畸变图像；
所述控制单元基于两个畸变图像和已知第一标准板和第二标准板的原图像分别产生第一畸变标定信号和第二畸变标定信号，所述图像产生单元按照该些畸变标定信号产生第一校正图像和第二校正图像。
12.根据权利要求11所述系统，其特征在于，所述第三偏光片每间隔预设时间交替调节偏光方向为第一偏光方向或第二偏光方向。
13.根据权利要求11所述系统，其特征在于，
所述标定信号光与所述第一校正图像或第二校正图像按照第二预设时间间隔交替产生；和/或
所述第一校正图像和第二校正图像按照第二时间间隔交替产生。
14.一种利用如权利要求11所述抬头显示系统的图像显示畸变校正方法，其特征在于，包括：
第一时序段：
图像产生单元接收所述控制单元发出的第一畸变标定信号产生畸变校正后的第一校正图像；
所述第三偏光片调节偏光方向为第一偏光方向，从而使所述抬头显示设备输出第一校正图像的第一偏光方向的偏光；
所述校正结构中的第一偏光片透过所述第一校正图像的第一偏光方向的偏光并传导至用户的其中一个眼部；
第二时序段：
图像产生单元接收所述控制单元发出的第二畸变标定信号产生畸变校正后的第二校正图像；
所述第三偏光片调节偏光方向为第二偏光方向，从而使所述抬头显示设备输出第二校正图像的第二偏光方向的偏光；
所述校正结构中的第二偏光片透过所述第二校正图像的第二偏光方向的偏光并传导至用户的另一个眼部。
15.根据权利要求14所述方法，其特征在于，所述设备还包括图像采集单元，在所述第一时序段图像产生单元产生第一校正图像之前，所述第一时序段的步骤还包括：
所述图像产生单元或者发光源产生标定信号光；
所述标定信号光经过第一分色镜反射至第一标准板，第一标准板的反射光经过第一分色镜反射至图像采集单元，所述图像采集单元采集第一标准版的第一畸变图像并发送至控制单元，以使所述控制单元确定第一畸变程度；
在所述第二时序段图像产生单元产生第二校正图像之前，所述第二时序段还包括：
所述图像产生单元或者发光源产生标定信号光；
所述标定信号光经过第二分色镜反射至第二标准板，第二标准板的反射光经过第二分色镜反射至图像采集单元，所述图像采集单元采集第二标准版的第二畸变图像并发送至控制单元，以使所述控制单元确定第二畸变程度。
16.一种车载系统，其特征在于，包括如权利要求11-13任一项所述抬头显示系统。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108139584B (zh) * 2015-10-15 2020-08-28 麦克赛尔株式会社 信息显示装置
KR20200114823A (ko) * 2019-03-29 2020-10-07 삼성전자주식회사 디스플레이 장치
EP3992692B1 (en) * 2019-06-26 2023-08-23 JVCKenwood Corporation Head-up display device
DE102021110880A1 (de) * 2021-04-28 2022-11-03 Audi Aktiengesellschaft Blende zur Durchführung einer Bildlagekorrektur eines mittels eines Head-Up Displays auf eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs projizierbaren virtuellen Bildes
CN113866989A (zh) * 2021-10-17 2021-12-31 深圳市典典科技有限公司 一种可调节成像距离的头戴式显示装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008052730A1 (de) * 2006-10-30 2008-05-08 Johnson Controls Gmbh Fahrzeuganzeigesystem bzw. projektionsdisplay für ein kraftfahrzeug und verfahren zur kalibrierung
CN105467590A (zh) * 2014-09-29 2016-04-06 霍尼韦尔国际公司 用于平视显示器的高透射比眼镜

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017100676B4 (de) * 2017-01-16 2020-02-06 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Kalibrierung einer Kopf-oben-Anzeige eines Kraftfahrzeugs
US10996481B1 (en) * 2019-11-19 2021-05-04 GM Global Technology Operations LLC Head-up display calibration

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008052730A1 (de) * 2006-10-30 2008-05-08 Johnson Controls Gmbh Fahrzeuganzeigesystem bzw. projektionsdisplay für ein kraftfahrzeug und verfahren zur kalibrierung
CN105467590A (zh) * 2014-09-29 2016-04-06 霍尼韦尔国际公司 用于平视显示器的高透射比眼镜

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