CN109791294A - 用于运行具有数据眼镜的显示系统的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行机动车(1)中的具有数据眼镜(3)的显示系统(1)的方法，具有下列步骤：‑将亮度信息尤其是由驾驶员辅助系统(2)传输给数据眼镜(3)；‑根据所传输的亮度信息，适配数据眼镜相机(38)的光圈口径和/或曝光时间，该数据眼镜相机被用于数据眼镜(3)的姿态识别。

Description

用于运行具有数据眼镜的显示系统的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于数据眼镜的显示系统，该数据眼镜尤其是应用于机动车中。
背景技术
已知也称为头戴显示器的数据眼镜，其借助显示设备可以在数据眼镜的佩戴者的视野中的一个或两个显示面上显示图像。显示面相当于反射面，所述反射面将图像对准数据眼镜的佩戴者的眼睛。数据眼镜的视野开口是透明的，从而能够通过数据眼镜以通常的方式感知实际环境。显示面处于视野开口中并且可以构成为半透明的，从而能够与环境的感知叠加地显示要显示的信息，例如文本、符号、图形、视频显示和类似物。此外也已知包括不透明显示部的数据眼镜。
信息通常以接触模拟(Kontaktanalog)的方式被显示给数据眼镜的佩戴者，即这样显示，使得信息被叠加在实际环境中的特定物体上或被定向在该物体上或使得要显示的信息以特定的定向针对数据眼镜或其佩戴者被显示。此外值得期望的是这样显示信息，使得所述信息关于实际环境中的物体看起来是立体准确的，即产生如下幻觉：实际环境的物体实际上已补充有可视信息的附加特征。
为了相应地以接触模拟的方式在数据眼镜的显示面上显示信息，需要识别环境中的物体的位置和数据眼镜相对于该物体的姿态、即数据眼镜相对于该物体的3D位置和3D定向。为了确定数据眼镜的姿态可以在数据眼镜中设有姿态识别单元。该姿态识别单元通常具有相机和计算装置、例如以微处理器形式的计算装置。借助相机记录的数据眼镜佩戴者环境的图像可以基于所保存的车辆内部空间的结构来确定数据眼镜在车辆内部空间中的姿态。该过程也称为追踪。
因此由文献DE 10 2014 206 623 A1已知一种用于确定数据眼镜的姿态的设备，该数据眼镜包括显示部和相机。所述设备构成用于借助相机创建数据眼镜的环境的照片、在相机的照片中识别环境的所存储的和预定义的区域的图像、在所识别的区域图像中识别特征并且在考虑在所述照片中所确定的特征的情况下确定数据眼镜的姿态。
用于姿态识别的相机通常具有可调节的光圈口径，该光圈口径与亮度适配。然而，如果在数据眼镜的环境中存在各种不同的亮度，则可能不能感知到车辆内部空间。例如，在车辆内部空间昏暗且周围环境明亮的情况下，光圈口径可能变窄并且按照周围环境的亮度调节，从而车辆内部空间的结构不再能够通过相机探测而区分。
然而，对于借助数据眼镜中的相机的追踪、即姿态识别，图像信息关于周围环境是不相关的，因为仅车辆的车辆内部空间的图像信息被用于姿态识别。因此，对于追踪所需要的在数据眼镜上相机的光圈口径需要相应地与环境的亮度适配。然而这导致，刚好在环境明亮且车辆内部空间昏暗时光线比例难处理或变化的情况下光圈口径错误地调节并且因此使得追踪变得困难。
发明内容
因此，本发明的任务是，提供一种具有数据眼镜的显示系统，其中数据眼镜的追踪、即基于相机的姿态识别更可靠并且即使在光线比例难处理的情况下也能实施。
该任务通过按照权利要求1的用于运行具有数据眼镜的显示系统的方法以及通过按照并列权利要求的数据眼镜来解决。
进一步的设计方案在从属权利要求中给出。
按照第一方面，设有一种用于运行机动车中的具有数据眼镜的显示系统的方法，所述方法具有下列步骤：
-将亮度信息传输给数据眼镜、尤其是由驾驶员辅助系统传输给数据眼镜；
-根据所传输的亮度信息，适配数据眼镜相机的光圈口径和/或曝光时间，该数据眼镜相机被用于数据眼镜的姿态识别。
上述方法的构思在于，由机动车中的驾驶员辅助系统将亮度信息传输给数据眼镜，从而在数据眼镜之外所检测到的亮度信息可在数据眼镜中使用。
由此可能的是，除了借助数据眼镜、尤其是具有亮度传感器或数据眼镜相机的数据眼镜检测到的亮度信息之外获得另外的亮度信息，该另外的亮度信息能够实现推断车辆内部空间中的亮度状态。
因此，被用于数据眼镜的姿态识别的相机的光圈口径和/或曝光时间可以这样调节，使得即使在光线比例不利时、例如在车辆内部空间昏暗且周围环境非常明亮时也能够通过相机检测车辆内部空间，使得能够继续可靠地确定数据眼镜的姿态。光圈口径尤其是可以这样适配，使得以足够的图像锐度拍下车辆内部空间的结构和特征，并且曝光时间可以这样调节，使得在合适的亮度范围中示出所拍下的结构和特征。
这总体上能够实现更稳定地实施数据眼镜的姿态识别并且尤其是在光线情形不利或快速变化时引起较少错误地在数据眼镜中显示信息。通过改进地考虑分开获取在机动车内部和/或外部的亮度，能够减少姿态识别时的错误率并且因此较不受急变影响地(ruckelfreier)显示在数据眼镜中显示的信息。
此外，所传输的亮度信息可以相当于车辆内部空间的亮度信息，该车辆内部空间的亮度信息通过内部空间亮度传感器检测。这使得能够直接检测在车辆内部空间中的光线比例。
备选地，所传输的亮度信息可以从车辆中相机的相机图像中获取，该车辆中的相机检测一部分周围环境。
备选地，所传输的亮度信息可以从环境传感器中获取。
可以规定，根据所传输的亮度信息和借助数据眼镜所检测的亮度信息确定数据眼镜相机的光圈口径和/或曝光时间，该数据眼镜相机被用于相机眼镜的姿态识别。
按照一种实施方式，借助数据眼镜所检测的亮度信息可以从数据眼镜相机的相机图像中获取或借助数据眼镜上的亮度传感器确定。
按照另一方面设有一种机动车用的数据眼镜，包括：
-具有可调节的光圈口径和/或曝光时间的数据眼镜相机；
-姿态识别单元，其被构成用于接收一个或多个亮度信息、尤其是从驾驶员辅助系统接收一个或多个亮度信息；以及根据所传输的亮度信息适配数据眼镜相机的光圈口径和/或曝光时间，该数据眼镜相机被用于数据眼镜的姿态识别。
此外，上述数据眼镜可以设有用于提供所述亮度信息之一的数据眼镜亮度传感器。
按照另一方面设有一种具有上述数据眼镜并且具有驾驶员辅助系统的显示系统，该驾驶员辅助系统构成用于提供一个或多个亮度信息给数据眼镜。
此外，所述驾驶员辅助系统可以包括用于提供相应的亮度信息的环境亮度传感器和/或内部空间亮度传感器。
尤其是，所述环境亮度传感器可以由雨水传感器构成或被包括在雨水传感器中。
附图的简要说明
以下借助附图更详细地阐述实施方式。其中：
图1示出具有应用于机动车中的数据眼镜的显示系统的示意图；以及
图2示出用于阐明用于运行所述显示系统的方法的流程图。
实施方式的说明
图1示出尤其是应用于机动车中的显示系统1的示意图。显示系统1包括驾驶员辅助系统2，该驾驶员辅助系统与数据眼镜3通信连接4。该通信连接4构成为数据传输信道4，例如以无线通信连接或有线通信连接的形式。通信连接4能够例如基于带包的数据传输在驾驶员辅助系统2与数据眼镜3之间传输任意类型的数据和信息。
数据眼镜3设有两个透明的镜片32，这些镜片以本身已知的方式被镶嵌在框架31中。框架31设有眼镜腿33，从而数据眼镜3能够以本身已知的方式被佩戴在使用者的头部上。
镜片32此外分别设有透明的显示面35，通过合适的装置、例如设置在框架31上的显示装置36可以将显示图像显示到所述显示面中。显示装置36可以具有微处理器或可相比拟的计算单元和显示单元、例如投影装置或类似物。显示单元可以构成用于使电子生成的显示图像渐显到显示面35上。
通过显示面35的透明结构，电子生成图像可以叠加在能由显示面35感知的实际环境上。借助显示装置36可以在一个或两个显示面35上示出信息，例如文本、符号、视频信息、图形或类似物。
此外，数据眼镜3可以设有姿态识别单元37，以便确定头部在车辆内部空间中的姿态。数据眼镜的姿态在此表征数据眼镜在车辆固定的坐标系中的空间位置及其三维定向。姿态识别单元37为此可以具有合适的数据眼镜相机38，该数据眼镜相机大致沿数据眼镜3的佩戴者的视向定向并且用于探测驾驶舱和在该驾驶舱内的显著点并且由此获取数据眼镜的姿态。
数据眼镜3可以如典型的助视器那样被佩戴在使用者的头部上，其中，数据眼镜3以框架31支撑在使用者的鼻子上并且眼镜腿33在侧面贴靠在使用者的头部上。使用者沿直线方向的视向则穿过镜片32基本上穿过透明的显示面35，从而使用者的视向相应于数据眼镜3的定向或能够由此被推导出。
驾驶员辅助系统2与至少一个环境检测装置21连接，通过该环境检测装置能够感知或识别周围环境中的物体。例如，这样的装置可以包括一个或多个相机、一个或多个LiDAR传感器、雷达、超声传感器和类似物。在设有多个相机或传感器时可以通过组合各单个图像而产生整体图像，以便获得周围图像信息。
尤其是通过环境检测装置21的相机光学地检测周围环境并且可以获取该周围环境中的亮度信息。此外，所述亮度信息可以根据由光学相机检测的角度范围与方向相关地确定。
备选地可以在机动车上设有环境亮度传感器22，以便确定环境亮度并且提供环境亮度信息。为此例如也可以使用光学雨水传感器的信号。
此外，驾驶员辅助系统可以具有内部空间相机，以便检测车辆内部空间中的亮度信息。备选地或附加地，可以借助内部空间亮度传感器23确定车辆内部空间中的亮度。备选地或附加地，数据眼镜3为此也可以设有数据眼镜亮度传感器39，以便检测车辆内部空间在数据眼镜3的位置处的无方向性的亮度。
为了借助数据眼镜相机38的姿态识别而需要的是，该数据眼镜相机能够光学地检测或能够识别车辆内部空间或驾驶舱的结构或特征。然而，数据眼镜相机38的光学图像的质量以及所述结构和特征的可识别性决定性地取决于数据眼镜相机的光圈口径和所选的曝光时间。然而，通常光圈口径和曝光时间取决于眼镜亮度信息，该眼镜亮度信息从由数据眼镜相机38所记录的图像的平均亮度或从安置在数据眼镜上的亮度传感器的信号中得出。因此，根据偏离于车辆内部空间中的亮度的环境亮度，数据眼镜相机38的光圈打开得过大或闭合得过大和/或曝光时间被错误地选择，从而不以足够的锐度地且曝光过度地或过暗地拍下车辆内部空间中的轮廓，从而车辆内部空间的细节不能被用于明确地识别数据眼镜3的姿态。
现在，在图2的流程图中更详细地阐述一种用于运行显示系统1的方法，该方法能够实现优化地调节光圈口径并且由此改善姿态识别。
在步骤S1中，借助环境检测装置21的光学相机记录周围环境的图像，以及在步骤S2中从周围环境的图像中提供相应的关于周围环境的环境亮度信息HU。环境亮度信息HU例如可以是周围环境的图像的多个区域的平均亮度。所述亮度信息在该说明书中被理解为如下亮度数据，所述亮度数据尤其是可以通过代表亮度的物理量来提供。
备选地，环境亮度也可以通过环境亮度传感器22确定，以便提供所述环境亮度信息HU。为此例如也可以使用光学雨水传感器的信号或使用自动灯的亮度传感器。
在步骤S3中将这样获得的环境亮度信息HU经由通信连接4传输给数据眼镜3。
在步骤S4中可以确定眼镜亮度信息HB。该眼镜亮度信息可以从由数据眼镜相机38最后记录的图像中例如以平均亮度的形式确定。眼镜亮度信息也可以通过数据眼镜亮度传感器39检测。
在步骤S5中，数据眼镜3可以借助环境亮度信息HU和眼镜亮度信息HB选择数据眼镜相机38的相应的光圈口径和曝光时间设定，从而能够为姿态识别在足够的亮度范围中获得车辆内部空间的结构的足够的细节锐度。在此可以这样调节光圈口径，使得可能无法通过数据眼镜相机38识别周围环境并且仅能够通过图案识别来处理车辆内部空间的图像。
以该方式能够实现，在记录相应的图像之前已经基于环境亮度信息和眼镜亮度信息适配数据眼镜相机38的光圈口径和/或曝光时间。
光圈口径的适配可以基于车辆内部空间的真实亮度信息Hlw的获取来实现。该真实亮度信息HW在此根据环境亮度信息HU和眼镜亮度信息HB得出。车辆内部空间的真实亮度信息Hlw例如可以如下地得出：
HB＝Hlw*F+HU*(1-F)，
其中F为固定预定的系数(在单独的眼镜亮度传感器的情况下)或与视向相关的或与姿态相关的系数(在从数据眼镜相机38的相机图像中确定眼镜亮度信息的情况下)，所述系数表明，环境亮度以何种比重确定所检测的眼镜亮度信息。与视向相关的或与姿态相关的系数可以根据参考表或类似物来设置。以如下形式得出对于光圈口径和/或曝光时间的调节相关的真实亮度信息：
Hlw＝(HB-HU(1-F))/F
备选地或附加地，或者同样可以由驾驶员辅助系统2经由通信通道4传输关于车辆内部空间的亮度信息，从而数据眼镜相机38的光圈口径和/或曝光时间可以直接根据所传输的亮度信息来调节。
附图标记列表
1 显示系统
2 驾驶员辅助系统
21 环境检测装置(相机)
22 环境亮度传感器
23 内部空间亮度传感器
3 数据眼镜
31 框架
32 镜片
33 眼镜腿
35 透明的显示面
36 显示装置
37 姿态识别单元
38 数据眼镜相机
39 数据眼镜亮度传感器
4 数据传输通道
Hlw 车辆内部空间的真实亮度信息
HU 环境亮度信息
HB 眼镜亮度信息

Claims (12)

1.一种用于运行在机动车(1)中的具有数据眼镜(3)的显示系统(1)的方法，所述方法具有下列步骤：
-将亮度信息传输给数据眼镜(3)，尤其是将亮度信息由驾驶员辅助系统(2)传输给数据眼镜；
-根据所传输的亮度信息，适配数据眼镜相机(38)的光圈口径和/或曝光时间，该数据眼镜相机被用于数据眼镜(3)的姿态识别。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所传输的亮度信息相应于针对车辆内部空间的亮度信息，该车辆内部空间的亮度信息通过内部空间亮度传感器(23)检测。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所传输的亮度信息从机动车中的相机(21)的相机图像中获取，所述相机检测一部分周围环境。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所传输的亮度信息从环境亮度传感器(22)中获取。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，用于数据眼镜(3)姿态识别的数据眼镜相机(38)的光圈口径和曝光时间根据所传输的亮度信息和借助数据眼镜(3)检测的亮度信息来确定。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，借助数据眼镜(3)检测到的亮度信息从数据眼镜相机(38)的相机图像中获取或借助在数据眼镜(3)上的亮度传感器确定。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，数据眼镜相机(38)的光圈口径和/或曝光时间被适配成，使得能区分车辆内部空间的结构和特征。
8.一种机动车(1)中的数据眼镜(3)，包括：
-具有可调节的光圈口径和/或曝光时间的数据眼镜相机(38)；
-姿态识别单元，所述姿态识别单元被构成用于接收一个或多个亮度信息，尤其是从驾驶员辅助系统(2)接收一个或多个亮度信息；根据所传输的亮度信息适配数据眼镜相机(38)的光圈口径和/或曝光时间，该数据眼镜相机被用于数据眼镜(3)的姿态识别。
9.根据权利要求8所述的数据眼镜(3)，其中，该数据眼镜具有用于提供所述亮度信息之一的数据眼镜亮度传感器(39)。
10.一种显示系统，所述显示系统具有根据权利要求8和9中任一项所述的数据眼镜(3)并且具有驾驶员辅助系统(2)，该驾驶员辅助系统构成用于提供一个或多个亮度信息给数据眼镜(3)。
11.根据权利要求10所述的显示系统，其中，所述驾驶员辅助系统(2)包括用于提供相应的亮度信息的环境亮度传感器(22)和/或内部空间亮度传感器(23)。
12.根据权利要求11所述的显示系统，其中，所述环境亮度传感器(22)包括雨水传感器或自动灯的亮度传感器。
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