CN110017846A - 一种基于全息投影技术的导航系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于全息投影技术的导航系统，包括：信息接收装置、中央处理模块、抬头显示装置，信息接收装置用于采集车前环境中物体的距离、热量和形状等信息，中央处理模块包括抬头显示控制单元、增强现实控制单元和ADAS控制单元，中央处理模块分别与所述雷达、红外传感器和所述摄像头连接，抬头显示装置分别与所述信息接收装置和中央处理模块连接，抬头显示装置根据所述虚拟图像数据生成相应的投影光线并投射至车体前的环境中，并将安全提示信息的虚拟图像投射在相应的物体上。使用本发明可直观而清晰地显示车辆直行、车道、转向、车速、限速等信息，驾驶员全程不需要频繁转移视线及低头看监控设备，极大的提高了车辆的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及电子信息技术领域，特别涉及一种基于全息投影技术的导航系统。
背景技术
近年来，随着人民生活水平的不断提升，人们越来越注重出行质量，驾车出行已经被我国越来越多的居民所接受，尤其是年轻家庭更将购车作为提升家庭生活质量的重要标志，汽车已经成为中国家庭的标配。据统计，我国汽车销量达3000万辆，同比增长3％，在新车市场保持平稳发展、持续扩大的同时，我国汽车的保有量也越来越大。人们在享受汽车带来出行质量提升的同时，出行安全、出行效率、驾车体验感更被越来越多的广大车主所重视。然而，传统汽车的内置导航系统因其数据更新不及时、不能实时展现路况场景及车辆行驶信息、车主需频繁转移视线等影响驾驶安全因素，已经越来越不能适应当今科技发展以及复杂的交通路况与人们出行的现实需要。通过专业的抬头显示(Head UpDisplay，HUD)装置以增强现实(Augmented Reality，AR)技术，将真实的路况场景及车辆导航和行驶信息准确投放在汽车前挡风玻璃上，车主不需要转移视线(视线始终保持在正前方)，就能时刻关注路况信息及车辆行驶信息，极大的提高了车主出行安全，为广大车主带来的全新的驾车体验。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于全息投影技术的导航系统，通过使用全息投影技术和AR增强现实技术，将导航信息投射到前挡风玻璃上，直观而清晰地在驾驶员前方路面上显示车辆直行、车道、转向、车速、限速等信息，驾驶员全程不需要频繁转移视线及低头看监控设备，极大的提高了车辆的安全性。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案：
一种基于全息投影技术的导航系统，包括：
信息接收装置，所述信息接收装置包括雷达、红外传感器和摄像头，所述信息接收装置用于采集车前环境中物体的距离、热量和形状等信息；
中央处理模块，所述中央处理模块包括抬头显示控制单元、增强现实控制单元和ADAS控制单元，所述中央处理模块分别与所述雷达、所述红外传感器和所述摄像头连接，所述中央处理模块用于生成实时的3D地图并判断物体的性质，并结合所述3D地图和所述物体的性质生成具有提示信息的虚拟图像数据,所述中央处理模块设有人机交互接口；
抬头显示装置，所述抬头显示装置包括全息投影仪和全息投影膜，所述抬头显示装置分别与所述信息接收装置和所述中央处理模块连接，所述抬头显示装置根据所述虚拟图像数据生成相应的投影光线并投射至车体前的环境中，并将安全提示信息的虚拟图像投射在相应的物体上。
优选的，所述抬头显示装置内置麦克风、语音识别装置和导航地图，所述麦克风将采集到的声音传输至所述语音识别装置，所述语音识别装置将提取到的所述声音的特征转换成机器指令，并做出相应的导航操作，所述语音识别装置支持多种方言的识别。
优选的，所述全息投影膜设置在所述车体前挡风玻璃屏上，所述抬头显示装置将车辆行驶信息以AR的形式投射到所述车体前挡风玻璃屏上。
优选的，所述抬头显示控制单元包括HUD控制系统，所述抬头显示控制单元支持GPS和北斗导航系统，所述抬头显示控制单元通过全息投影技术将实时导航及路况信息投射到所述全息投影膜上，所述抬头显示控制单元与汽车CAN总线连接，所述抬头显示控制单元获取本车车速、发动机转速、车辆警报等实时信息。
优选的，所述增强现实控制单元将对所述雷达、红外传感器、摄像头拍摄获得的所述实景影像进行图像处理和图像叠加生成3D图像，所述增强现实控制单元通过所述抬头显示装置将导航地图和导航线路叠加到实景影像之上，在实景路面上显示实时的导航指引，实现增强现实的效果。
优选的，所述ADAS控制单元包括前向报警模块、车道偏离预警模块、自适应巡航控制模块、车距检测模块、超速检测模块，所述ADAS控制单元通过所述前向报警模块、车道偏离预警模块、自适应巡航控制模块、车距检测模块、超速检测模块的检测结果来实现辅助驾驶。
优选的，所述抬头显示装置通过所述虚拟图像数据生成相应的投影光线并投射在所述全息投影膜上，所述虚拟图像数据包含所述车辆行驶过程中相关部件状态、车辆行驶信息以及实时的导航信息。
优选的，所述中央处理模块通过所述人机交互接口或无线通讯模块与外部移动终端连接，所述中央处理模块通过所述人机交互接口接收用户输入的控制指令，所述抬头显示控制单元通过所述人机交互接口与所述外部移动终端全程实现语音操控。
优选的，所述抬头显示控制单元通过所述外部移动终端获取通信录信息，并支持语音识别进行电话的查找、拨打和接听，以及音乐的播放和收音等功能。
优选的，所述全息投影仪包括全息光源模块、投射模块。
本发明的有益效果在于：
本发明使用全息投影技术和AR增强现实技术，将导航信息投射到前挡风玻璃上，直观而清晰地在驾驶员前方路面上显示车辆直行、车道、转向、车速、限速等信息。驾驶员全程不需要频繁转移视线及低头看监控设备，极大的提高了车辆的安全性，本系统通过语音识别技术和车距检测算法，实现前车防碰撞检测、车道偏离警示、行车检测和提醒、车距检测等技术，实现了驾驶人员在轻松愉悦的氛围中驾驶，为驾驶人员带来了良好的体验，本系统可完全与手机电话、QQ、及微信交互，极大的增加了驾驶乐趣，该系统集安全出行、智慧娱乐、智能导航于一体，能整体提升整车档次，真正解决车主出行安全与出行效率需要，真正意义推动车联网科技化、智能化、普及化。
附图说明
图1为本发明一种基于全息投影技术的导航系统结构图。
图中，11-信息接收装置，22-中央处理模块，23-抬头显示装置，211-雷达,212-红外传感器,213-摄像头,221-抬头显示控制单元,222-增强现实控制单元,223-ADAS控制单元,2231-外部移动终端,231-全息投影仪,232-全息投影膜,2232-前向报警模块,2233-车道偏离预警模块,2234-自适应巡航控制模块,2235-车距检测模块,2236-超速检测模块,2311-光源模块，2322-投摄模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，一种基于全息投影技术的导航系统，包括：
信息接收装置21，信息接收装置21包括雷达211、红外传感器212和摄像头213，信息接收装置21用于采集车前环境中物体的距离、热量和形状等信息；
具体的，本实施例中，雷达211采用毫米波雷达，包括短距汽车雷达、远距汽车雷达，短距汽车雷达的工作频段是24GHz，探测距离在50-70米之间，远距汽车雷达的工作频段是77Ghz，探测距离在150-250米之间。
摄像头213：像素：200W光圈：F＝1.8视频分辨率：1920x1080。
红外传感器212：发射频率在24.125GHz左右，可以调节的频率范围在50KHz。
中央处理模块22，中央处理模块22包括抬头显示控制单元221、增强现实控制单元222和ADAS控制单元223，中央处理模块22分别与雷达211、红外传感器212和摄像头213连接，中央处理模块22用于生成实时的3D地图并判断物体的性质，并结合3D地图和物体的性质生成具有提示信息的虚拟图像数据,中央处理模块22设有人机交互接口；
抬头显示装置23，抬头显示装置23包括全息投影仪231和全息投影膜231，抬头显示装置23分别与信息接收装置21和中央处理模块22连接，抬头显示装置221根据虚拟图像数据生成相应的投影光线并投射至车体前面的环境中，并将安全提示信息的虚拟图像投射在相应的物体上。
本发明较佳的实施例中，抬头显示装置23内置有麦克风、语音识别装置和导航地图，麦克风将采集到的声音传输至语音识别装置，语音识别装置将提取到的声音的特征转换成机器指令，并做出相应的导航操作，语音识别装置支持多种方言的识别。
本发明较佳的实施例中，全息投影膜232设置在车体前挡风玻璃屏上，抬头显示装置23将车辆行驶信息以AR的形式投射到全息投影膜232上。
本发明较佳的实施例中，抬头显示控制单元221包括HUD控制系统2211，抬头显示控制单元221支持GPS和北斗导航系统，抬头显示控制单元221通过全息投影技术将实时导航及路况信息投射到全息投影膜232上，抬头显示控制单元221与汽车CAN总线连接，抬头显示控制单元221获取本车车速、发动机转速、车辆警报等实时信息。
本发明较佳的实施例中，增强现实控制单元222将对雷达211、红外传感器212、摄像头213拍摄获得的实景影像进行图像处理和图像叠加生成3D图像，增强现实控制单元222通过抬头显示装置23将导航地图和导航线路叠加到实景影像之上，在实景路面上显示实时的导航指引，实现增强现实的效果。
本发明较佳的实施例中，ADAS控制单元223包括前向报警模块、车道偏离预警模块、自适应巡航控制模块、车距检测模块、超速检测模块，ADAS控制单元223通过前向报警模块、车道偏离预警模块、自适应巡航控制模块、车距检测模块、超速检测模块的检测结果来实现辅助驾驶。
本发明较佳的实施例中，抬头显示装置23通过虚拟图像数据生成相应的投影光线并投射在全息投影膜232上，虚拟图像数据包含车辆行驶过程中相关部件状态、车辆行驶信息以及实时的导航信息。
本发明较佳的实施例中，中央处理模块22通过人机交互接口或无线通讯模块与外部移动终端224连接，中央处理模块22通过人机交互接口接收用户输入的控制指令，抬头显示控制单元223通过人机交互接口与外部移动终端2231全程实现语音操控。
本发明较佳的实施例中，抬头显示控制单元221通过外部移动终端2231获取通信录信息，并支持语音识别进行电话的查找、拨打和接听，以及音乐的播放和收音等功能。
具体的，本实施例中，采用AR导航技术通过分扫描模块、图像处理模块、显示模块将车用雷达211和红外传感器212扫描获得的实景影像，经过图像处理和图像叠加之后，将导航信息和车辆信息叠加到实景图层之上，实现导航信息和车辆信息，包括直行、转向、车速等图标实时地显示在车辆行驶路面上。
具体的，本实施例中，用增强现实抬头显示技术，通过抬头显示装置23中的全息光源模块，光学放大及投射模块以及全息成像膜232。通过全息光源模块提供全息影像光束，光学放大及投射模块对光束进行放大并投射到挡风玻璃上，全息投影膜232设置于挡风玻璃上，用于对放大的全息影像光束进行成像，实现立体虚拟影像与实际路面相结合。
具体的，本实施例中，利用AR技术和全息投影技术直接在车辆前挡风玻璃上投射具有提示信息的虚拟图像，帮助用户行驶在安全的距离和车速范围内，尤其适用于夜晚、雨雪和大雾天气
具体的，本实施例中，雷达211、红外传感器212和摄像头213扫描、拍摄获得的实景影像，进入增强现实控制单元222，经过图像处理和图像叠加，3D建模、转换生成3D图像，通过抬头显示装置23将导航地图和导航线路叠加到实景影像之上，在实景路面上显示实时的导航指引，实现增强现实的效果，通过雷达211和红外线传感器212检测前方车辆相对于当前车辆的位置，获取前方车辆相对于当前车辆的行驶信息，包括前方车辆相对于当前车辆的行驶速度和距离。然后检测驾驶员的眼睛相对于当前车辆的位置，根据驾驶员的眼睛及前方车辆相对于当前车辆的位置，在表面覆盖有全息投影膜232的前挡风玻璃表面确定投影区域，并将前方车辆信息投影到该投影区域内。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于全息投影技术的导航系统，其特征在于，包括：
信息接收装置，所述信息接收装置包括雷达、红外传感器和摄像头，所述信息接收装置用于采集车前环境中物体的距离、热量和形状等信息；
中央处理模块，所述中央处理模块包括抬头显示控制单元、增强现实控制单元和ADAS控制单元，所述中央处理模块分别与所述雷达、所述红外传感器和所述摄像头连接，所述中央处理模块用于生成实时的3D地图并判断物体的性质，并结合所述3D地图和所述物体的性质生成具有提示信息的虚拟图像数据,所述中央处理模块设有人机交互接口；
抬头显示装置，所述抬头显示装置包括全息投影仪和全息投影膜，所述抬头显示装置分别与所述信息接收装置和所述中央处理模块连接，所述抬头显示装置根据所述虚拟图像数据生成相应的投影光线并投射至车体前的环境中，并将安全提示信息的虚拟图像投射在相应的物体上。
2.根据权利要求1所述的一种基于全息投影技术的导航系统，其特征在于，所述抬头显示装置内置麦克风、语音识别装置和导航地图，所述麦克风将采集到的声音传输至所述语音识别装置，所述语音识别装置将提取到的所述声音的特征转换成机器指令，并做出相应的导航操作，所述语音识别装置支持多种方言的识别。
3.根据权利要求1所述的一种基于全息投影技术的导航系统，其特征在于，所述全息投影膜设置在所述车体前挡风玻璃屏上，所述抬头显示装置将车辆行驶信息以AR的形式投射到所述全息投影膜上。
4.根据权利要求1所述的一种基于全息投影技术的导航系统，其特征在于，所述抬头显示控制单元包括HUD控制系统，所述抬头显示控制单元支持GPS和北斗导航系统，所述抬头显示控制单元通过全息投影技术将实时导航及路况信息投射到所述全息投影膜上，所述抬头显示控制单元与汽车CAN总线连接，所述抬头显示控制单元获取本车车速、发动机转速、车辆警报等实时信息。
5.根据权利要求1所述的一种基于全息投影技术的导航系统，其特征在于，所述增强现实控制单元将对所述雷达、红外传感器、摄像头拍摄获得的所述实景影像进行图像处理和图像叠加生成3D图像，所述增强现实控制单元通过所述抬头显示装置将导航地图和导航线路叠加到实景影像之上，在实景路面上显示实时的导航指引，实现增强现实的效果。
6.根据权利要求1所述的一种基于全息投影技术的导航系统，其特征在于，所述ADAS控制单元包括前向报警模块、车道偏离预警模块、自适应巡航控制模块、车距检测模块、超速检测模块，所述ADAS控制单元通过所述前向报警模块、车道偏离预警模块、自适应巡航控制模块、车距检测模块、超速检测模块的检测结果来实现辅助驾驶。
7.根据权利要求1所述的一种基于全息投影技术的导航系统，其特征在于，所述抬头显示装置通过所述虚拟图像数据生成相应的投影光线并投射在所述全息投影膜上，所述虚拟图像数据包含所述车辆行驶过程中相关部件状态、车辆行驶信息以及实时的导航信息。
8.根据权利要求1所述的一种基于全息投影技术的导航系统，其特征在于，所述中央处理模块通过所述人机交互接口或无线通讯模块与外部移动终端连接，所述中央处理模块通过所述人机交互接口接收用户输入的控制指令，所述抬头显示控制单元通过所述人机交互接口与所述外部移动终端全程实现语音操控。
9.根据权利要求8所述的一种基于全息投影技术的导航系统，其特征在于，所述抬头显示控制单元通过所述外部移动终端获取通信录信息，并支持语音识别进行电话的查找、拨打和接听，以及音乐的播放和收音等功能。
10.根据权利要求1所述的一种基于全息投影技术的导航系统，其特征在于，所述全息投影仪包括全息光源模块、投射模块。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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