CN110297325A - 增强现实眼镜和系统及增强现实眼镜显示车上信息的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种增强现实眼镜和系统及增强现实眼镜显示车上信息的方法。所述的增强现实眼包括：摄像单元，用于实时捕获布置在车辆上的多个光线发射器中的至少一部分的平面位置；处理模块，其提供增强显示图像，增强显示图像包括车上信息，所述车上信息旨在显示成相对于车身位置固定；带有显示功能的镜片，所述镜片显示所述处理模块提供的显示图像；其中，所述处理模块确定车上信息的初始显示位置，所述处理模块至少部分地基于所捕获的光线发射器的平面位置的变化来实时调节所述车上信息的显示位置，使得在所述镜片中显示的车上信息相对于车身位置固定。本发明借助于红外线辅助定位，实现车上信息的稳定显示并减少稳定显示车上信息所需的计算。
Description
技术领域
本发明涉及增强现实眼镜领域，更具体地，本发明涉及显示车上信息的增强现实眼镜和系统以及增强现实眼镜显示车上信息的方法。
背景技术
增强现实(AR)技术是一项实时计算摄影机影响位置和角度并添加相应图像的技术，其已应用于许多领域，而增强现实眼镜也逐步趋于成熟。增强现实眼镜可应用于驾驶者以提供信息，例如车辆信息，路况信息和导航信息等等。这些信息中的一部分显示成车上信息(information on the car),其旨在呈现出贴附在车辆上相对于车辆固定的效果，例如，车速信息，导航地图等。此外，其他信息可显示成环境信息(information onenvironment)，如路况信息，其旨在呈现出贴附在地面上并相对于环境固定的效果，另一种信息称为随动信息(information with head movement)，其旨在呈现出随驾驶者的头部移动而移动，例如，静音，警报或邮件短信提醒等。
发明内容
本发明的目的在于解决或至少缓解现有技术中所存在的问题；
根据一些方面，本发明的目的在于实现在增强现实眼镜上显示车上信息；
根据一些方面，本发明的目的在于使车上信息稳定显示，避免车上信息相对于车身结构晃动；
根据一些方面，本发明的目的在于减少稳定显示车上信息所需的计算。
根据实施例，提供了一种增强现实眼镜，所述的增强现实眼能用于驾驶者佩戴，其包括：
摄像单元，所述摄像单元实时捕获布置在车辆上的多个光线发射器中的至少一部分的平面位置；
处理模块，所述处理模块提供显示图像，所述显示图像包括车上信息，所述车上信息旨在相对于车身位置固定；
带有显示功能的镜片，所述镜片显示所述处理模块提供的显示图像；
其中，所述处理模块确定车上信息的初始显示位置，所述处理模块至少部分地基于所捕获的光线发射器的平面位置的变化来实时调节所述车上信息的显示位置，使得在所述镜片中显示的车上信息相对于车身位置固定。
可选地，在所述的增强现实眼镜中，所述光线发射器为红外发射器，所述摄像单元能够捕获红外发射器的平面位置。
可选地，在所述的增强现实眼镜中，所述增强现实眼镜还包括重力传感器，加速度传感器和/或陀螺仪，所述处理模块基于所述重力传感器，加速度传感器和/或陀螺仪所反馈的信息和所捕获的光线发射器的平面位置的变化的组合来调节所述车上信息的显示位置。
可选地，在所述的增强现实眼镜中，所述处理模块基于照相测量法计算所述摄像单元与所述光线发射器之间的相对位置，以及基于所述相对位置的变化来调节所述车上信息的显示位置。
可选地，在所述的增强现实眼镜中，所述增强现实眼镜具有无线通讯单元和/或数据储存单元，所述处理模块从所述无线通讯单元和/或数据储存单元获取车体结构信息以及所述光线发射器在所述车体结构中的分布位置。
可选地，在所述的增强现实眼镜中，所述处理模块基于车体结构信息以及光线发射器在所述车体结构中的分布位置确定所述车上信息的初始显示位置。
可选地，在所述的增强现实眼镜中，所述处理模块基于车体结构信息以及光线发射器在所述车体结构中的分布位置确定车窗相对于增强现实眼镜的位置。
根据实施例，还提供了一种增强现实眼镜系统，其包括上述人一种增强现实眼镜以及布置在车辆上的多个光线发射器。
可选地，在所述的强现实眼镜系统中，所述光线发射器为红外发射器，所述摄像单元能够捕获红外发射器的平面位置。
可选地，在所述的增强现实眼镜系统中，所述多个光线发射器布置在驾驶者前侧，如分别布置在方向盘中，主仪表板中,内后视镜中和/或外后视镜中。
可选地，在所述的增强现实眼镜系统中，所述多个光线发射器隐藏在透明材料或镀铬板后。
可选地，在所述的增强现实眼镜系统中，所述增强现实眼镜还包括：
无线通讯单元和/或数据储存单元，所述处理模块从所述无线通讯单元和/或数据储存单元获取车体结构信息以及所述光线发射器在所述车体结构中的分布位置；以及
外部摄像单元，所述外部摄像单元摄取车辆周围的图像；
其中，所述处理模块将外部摄像单元获取的图像与现实图像拼接显示以实现车体透视功能，所述处理模块基于所述光线发射器的平面位置和所述车体结构信息确定车窗相对于增强现实眼镜的位置，从而确定所述获取的图像与现实图像之间界限的初始位置，并至少部分地基于所述光线发射器的平面位置变化来调节所述界限的位置，使得所述界限的位置保持与车体结构与车窗的边界重合。
根据实施例，提供了一种使增强现实眼镜显示车上信息的方法，所述方法包括：
将多个光线发射器布置在车辆上可视位置处；
确定增强现实眼镜的车上信息的初始显示位置；
通过所述增强现实眼镜上的摄像单元实时捕获所述多个光线发射器中的至少一部分的平面位置；以及
至少部分地基于所述光线发射器的平面位置变化来调节所述车上信息的显示位置，使得所述车上信息相对于车身位置固定。
可选地，所述光线发射器为红外发射器，所述摄像单元能够捕获红外发射器的平面位置。
可选地，所述方法还包括基于所述重力传感器，加速度传感器和/或陀螺仪所反馈的信息和所捕获的光线发射器的平面位置的变化的组合来调节所述车上信息的位置。
可选地，所述方法包括将多个光线发射器布置在驾驶者前侧，如分别布置在方向盘中，主仪表板中,内后视镜中和/或外后视镜中。
可选地，所述方法还包括将所述多个光线发射器隐藏在透明材料或镀铬板后。
可选地，所述方法还包括基于照相测量法计算所述摄像单元与所述参考点之间的相对位置，以及基于所述相对位置的变化来调节所述车上信息的显示位置。
可选地，所述方法还包括通过无线通讯单元和/或数据储存单元获取车体结构信息以及所述光线发射器在所述车体结构中的分布位置。
可选地，所述方法还包括基于车体结构信息以及光线发射器在所述车体结构中的分布位置确定所述车上信息在车体结构上的适当初始显示位置。
可选地，所述方法还包括将外部摄像单元获取的图像与现实图像拼接显示以实现车体透视功能，并且基于所述光线发射器的平面位置和所述车体结构信息确定车窗相对于增强现实眼镜的位置，从而确定所述获取的图像与现实图像之间界限的初始位置，并至少部分地基于所述光线发射器的平面位置变化来调节所述界限的位置，使得所述界限的位置保持与车体结构与车窗的边界重合。
本发明借助于红外线辅助定位，实现车上信息的稳定显示并减少稳定显示车上信息所需的计算。
附图说明
通过结合附图来阅读以下详细描述，本发明的原理将变得更显而易见，其中：
图1示例地示出了一些实施例中增强现实眼镜所显示的图像；
图2示例地示出了车辆行驶中驾驶者头部与车身之间的相对位置变化；
图3示出了根据一些实施例的增强现实眼镜和系统的结构示意图；
图4示出了根据一些实施例中光线发射器在车内前侧的布局；以及
图5示例地示出了拓展的透视显示视图。
具体实施方式
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其它的方位用语解释为限制性用语。
图1示出了增强现实眼镜所显示的图像，其包括透过镜片可见的现实图像，如前方道路车辆等以及在镜片上显示的增强显示图像。增强显示图像包括：车上信息12(information on car),其旨在呈现出贴附在车辆上相对于车辆固定的效果。车上信息12例如包括车速121，转速，油量，导航，地图提示信息122等。此外，增强显示图像还可包括环境信息11(information on environment)，如路况信息，与前车距离112，超车提示图标111，虚拟墙113等，这些信息旨在呈现出贴附在环境物上如地面上并相对于环境固定的效果，另一种信息称为随动信息13(information with head movement)，其例如可显示在视野角落处，旨在呈现出随驾驶者的头部移动而移动，这类随动信息13可用于显示例如增强现实眼镜剩余电量，蓝牙，信号强弱，静音状态，警报或邮件短信提醒等。
参考图2，其示出了车辆行驶中驾驶者头部与车辆的轨迹。对于环境信息和随动信息的显示而言，其无需过多计算且相对容易，而对于车上信息而言，由于人的颈部具有一定柔韧性以调节头部位置，尽量保持头部稳定，因此佩戴在驾驶者头部的增强现实眼镜与车辆之间存在相对位置变化。如不对该相对位置变化进行补偿，则将导致车上信息相对于车辆晃动，对驾驶者造成不良影响。如希望车上信息相对于车辆保持相对固定，则需计算该相对位置变化并调节车上信息的显示位置以补偿该相对位置变化。一种方法是分别计算增强现实眼镜的绝对坐标变化(x1,y1,z1)以及车辆的绝对坐标(x2,y2,z2)变化，并相减来计算所述的相对位移(△x,△y,△z)。这种方案可例如通过分别安装在车辆上和增强现实眼镜上的加速度传感器等装置分别计算两者的绝对位移，并通过两者之间的无线通讯来传输数据，并由增强现实眼镜中的处理模块计算所述相对位置变化来实现，而增强现实眼镜的处理模块还基于计算的相对位置变化来调节车上信息的显示位置。例如如图所示，在t时间内，头部即眼镜的位移为(x1=5,y1=0,z1=2)，车辆的位移(x2=6,y2=0,z2=1)，则两者的相对位置变化为(△x=-1,△y=0,△z=1)，此时增强现实眼镜将对车上信息的显示位置进行调节，以确保车上信息定位在车内固定位置上。该方案需要分别计算增强现实眼镜的绝对坐标变化(x1,y1,z1)以及车辆的绝对坐标(x2,y2,z2)，每次计算中均会存在误差，因此可能存在两次计算中的误差累加。另一方面，该方案需要增强现实眼镜与车辆之间的实时通讯，若通讯中断则可能无法显示或导致车上信息显示的延迟。
如图3所示，本发明提供了一种增强现实眼镜系统，其中包括了增强现实眼镜7和布置在车辆上的多个光线发射器2,光线发射器2可选用红外发射器，如IR-LED(红外LED)，或其他类型的光线发射器，如可见光发射器或其他不可见光发射器，如远红外线、紫外线发射器等，这些光线发射器均包括在本申请的范围中。如图4所示，在一些实施例中，多个光线发射器布置在驾驶者前侧，如包括布置在方向盘中的光线发射器21,22，主仪表板中的光线发射器23,24,25,内后视镜中的光线发射器26和外后视镜中的光线发射器27,28，或其他任何适合的位置。在一些实施例中，多个光线发射器可隐藏在透明材料或镀铬板后，使得红外光线可透射出而不会对车辆内饰设计造成影响。
如图3所示，根据本发明的实施例的增强现实眼镜用于驾驶者佩戴，其包括：摄像单元73，摄像单元73实时捕获布置在车辆上的多个光线发射器2中的至少一部分的平面位置，可选地，在光线发射器选用红外发射器时，摄像单元则具备捕获红外发射器的平面位置的能力；处理模块71，处理模块71提供显示图像，显示图像包括车上信息，车上信息旨在显示成相对于车身位置固定；带有显示功能的镜片72，镜片72显示处理模块71提供的显示图像；其中，处理模块71确定车上信息的初始显示位置，处理模块71至少部分地基于所捕获的光线发射器的平面位置的变化来实时调节车上信息的显示位置，使得在镜片72中显示的车上信息相对于车身位置固定。相比于现有技术中借助于无线通讯来接收计算出的车辆位置变化的方式，采用捕获多个光线发射器位置省去了车辆位置计算，并且无需借助于无线通讯，眼镜自身即可完成所有计算。
在一些实施例中，增强现实眼镜还包括重力传感器，加速度传感器和/或陀螺仪74，处理模块71还基于重力传感器，加速度传感器和/或陀螺仪74所反馈的信息和所捕获的光线发射器的平面位置的变化组合来调节车上信息的显示位置。由于摄像单元73仅可摄取平面图像，如仅依赖所捕获的平面图像上光线发射器的分布来计算显示增强眼镜相对于车辆的相对位置变化时，对于捕获的光线发射器的数量要求较高，通常需要捕获到三个或更多的光线发射器来确定相对位置。而通过捕获的平面图像上光线发射器的分布与眼镜自身上所获得的眼镜运动参数结合则可降低对所捕获的光线发射器数量的要求，此时可能仅需捕获一个或两个光线发射器即可准确计算该相对位置，因此，在能够确认增强现实眼镜自身运动参数的示例中，则可允许车内布置尽量少的光线发射器，这样的示例例如在此描述的具有获取眼镜运动参数的重力传感器，加速度传感器和/或陀螺仪74的实施例等。在一些实施例中，处理模块71可基于照相测量法计算摄像单元与所述光线发射器之间的相对位置，以及基于相对位置的变化来调节车上信息的显示位置。
在一些实施例中，增强现实眼镜7可具有无线通讯单元75，无线通讯单元75可与车辆的车载电脑20通讯来获得车体结构信息以及所述光线发射器在所述车体结构中的分布位置。在另一些实施例中，增强现实眼镜7的无线通讯单元75可从云端8获取车体结构信息以及所述光线发射器在所述车体结构中的分布位置。在一些实施例中，增强现实眼镜7可具有数据储存单元76，处理模块71从数据储存单元76调取车体结构信息以及所述光线发射器在所述车体结构中的分布位置。处理模块71在获得光线发射器在车体结构中的分布位置时，可通过光线发射器的分布确定车体结构所在位置，如仪表盘位置，前挡风玻璃位置及边界，前侧车窗位置及边界等。在一些实施例中，处理模块71基于车体结构信息以及光线发射器在车体结构中的分布位置确定车上信息的初始显示位置，例如可使车上信息显示在仪表板上适当位置处，或显示在前挡风玻璃上的适当位置处，并使车上信息始终相对于车体固定在与车辆内饰相协调的初始位置上。车载电脑20可以是设置在车辆中的控制器，例如整车控制器或其它存储有本申请所需信息的控制器；也可以是设置于车辆外的控制器，只要能自其获得本申请所需的车体信息即可。
如图5所示，在一些实施例中，处理模块71基于车体结构信息以及光线发射器在车体结构中的分布位置确定车窗相对于增强现实眼镜7的位置，即可确定此时通过车窗可视的图像的界限L。换而言之，增强现实眼睛7在掌握光线发射器与增强现实眼睛7的相对位置，以及光线发射器与车窗的相对位置后可确定车窗相对于增强现实眼镜7的位置，由此确定此时通过车窗可视的图像的界限L。增强现实眼镜系统还包括外部摄像单元9，外部摄像单元9摄取车辆周围的图像32，并直接或通过车载电脑20传输给增强现实眼镜，处理模块71将外部摄像单元获取的图像32与现实图像31沿所述界限L拼接显示以实现车体透视功能，该界限L即为所述获取的图像32与现实图像31之间界限。应理解，在增强现实眼睛与车辆相对静止时，界限L和车窗边界是重合的。然而，在头部移动时，如车辆行驶过程中，需要实时调节获取的图像32与现实图像31之间的界限L，否则将出现重影等问题。因此，在头部移动时，如车辆行驶过程中，处理模块71至少部分地基于光线发射器的平面位置变化来调节所述界限L，使得所述界限L位置保持与车体结构与车窗的边界重合。
根据实施例，还提供了一种使增强现实眼镜显示车上信息的方法，所述方法包括：
将多个光线发射器布置在车辆上；
确定增强现实眼镜的车上信息的初始显示位置；
通过所述增强现实眼镜上的摄像单元实时捕获所述多个光线发射器中的至少一部分的平面位置；以及
至少部分地基于所述光线发射器的平面位置变化来调节所述车上信息的显示位置，使得所述车上信息相对于车身位置固定。
根据本发明的产品和方法通过捕获车辆上光线发射器作为参考点并结合增强现实眼镜本身的位置传感器来确定增强现实眼镜与行驶中的车辆的相对位置，实现车上信息的显示。本发明的产品和方法无需分别计算车辆与增强现实眼镜各自的位置，避免误差叠加，减少计算成本。本发明的产品和方法不依赖车辆与增强现实眼镜的无线通讯。
应当理解的是，所有以上的优选实施例都是示例性而非限制性的，本领域技术人员在本发明的构思下对以上描述的具体实施例做出的各种改型或变形都应在本发明的法律保护范围内。
Claims (21)
1.一种增强现实眼镜，所述的增强现实眼镜能用于驾驶者佩戴，其包括：
摄像单元，用于实时捕获布置在车辆上的多个光线发射器中的至少一部分的平面位置；
处理模块，所述处理模块提供增强显示图像，所述增强显示图像包括车上信息，所述车上信息旨在显示成相对于车身位置固定；
带有显示功能的镜片，所述镜片显示所述处理模块提供的显示图像；
其中，所述处理模块确定车上信息的初始显示位置，所述处理模块至少部分地基于所捕获的光线发射器的平面位置的变化来实时调节所述车上信息的显示位置，使得在所述镜片中显示的车上信息相对于车身位置固定。
2.根据权利要求1所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述光线发射器为红外发射器，所述摄像单元能够捕获红外发射器的平面位置。
3.根据权利要求1所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述增强现实眼镜还包括重力传感器，加速度传感器和/或陀螺仪，所述处理模块基于所述重力传感器，加速度传感器和/或陀螺仪所反馈的信息和所捕获的光线发射器的平面位置的变化的组合来调节所述车上信息的显示位置。
4.根据权利要求1所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述处理模块基于照相测量法计算所述摄像单元与所述光线发射器之间的相对位置，以及基于所述相对位置的变化来调节所述车上信息的显示位置。
5.根据权利要求1所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述增强现实眼镜具有无线通讯单元和/或数据储存单元，所述处理模块从所述无线通讯单元和/或数据储存单元获取车体结构信息以及所述光线发射器在所述车体结构中的分布位置。
6.根据权利要求5所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述处理模块基于车体结构信息以及光线发射器在所述车体结构中的分布位置确定所述车上信息的初始显示位置。
7.根据权利要求5所述的增强现实眼镜，其特征在于，所述处理模块基于车体结构信息以及光线发射器在所述车体结构中的分布位置确定车窗相对于增强现实眼镜的位置。
8.一种增强现实眼镜系统，其包括如权利要求1-7所述的增强现实眼镜以及布置在车辆上的多个光线发射器。
9.根据权利要求8所述的增强现实眼镜系统，其特征在于，所述光线发射器为红外发射器，所述摄像单元能够捕获红外发射器的平面位置。
10.根据权利要求8所述的增强现实眼镜系统，其特征在于，所述多个光线发射器布置在驾驶者前侧，如分别布置在方向盘中，主仪表板中,内后视镜中和/或外后视镜中。
11.根据权利要求10所述的增强现实眼镜系统，其特征在于，所述多个光线发射器隐藏在透明材料或镀铬板后。
12.根据权利要求8所述的增强现实眼镜系统，其特征在于，所述增强现实眼镜还包括：
无线通讯单元和/或数据储存单元，所述处理模块从所述无线通讯单元和/或数据储存单元获取车体结构信息以及所述光线发射器在所述车体结构中的分布位置；以及
外部摄像单元，所述外部摄像单元摄取车辆周围的图像；
其中，所述处理模块将外部摄像单元获取的图像与现实图像拼接显示以实现车体透视功能，所述处理模块基于所述光线发射器的平面位置和所述车体结构信息确定车窗相对于增强现实眼镜的位置,从而确定所述获取的图像与现实图像之间界限的初始位置，并至少部分地基于所述光线发射器的平面位置变化来调节所述界限的位置，使得所述界限的位置保持与车窗的边界重合。
13.一种使增强现实眼镜显示车上信息的方法，所述方法包括：
将多个光线发射器布置在车辆上；
确定增强现实眼镜的车上信息的初始显示位置；
通过所述增强现实眼镜上的摄像单元实时捕获所述多个光线发射器中的至少一部分的平面位置；以及
至少部分地基于所述光线发射器的平面位置变化来调节所述车上信息的显示位置，使得所述车上信息显示成相对于车身位置固定。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述摄像单元能够捕获红外发射器的平面位置，所述光线发射器为红外发射器。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括基于所述重力传感器，加速度传感器和/或陀螺仪所反馈的信息和所捕获的光线发射器的平面位置的变化的组合来调节所述车上信息的位置。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法包括将多个光线发射器布置在驾驶者前侧，如分别布置在方向盘中，主仪表板中,内后视镜中和/或外后视镜中。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，将所述多个光线发射器隐藏在透明材料或镀铬板后。
18.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括基于照相测量法计算所述摄像单元与所述参考点之间的相对位置，以及基于所述相对位置的变化来调节所述车上信息的显示位置。
19.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法包括通过无线通讯单元和/或数据储存单元获取车体结构信息以及所述光线发射器在所述车体结构中的分布位置。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法包括基于车体结构信息以及光线发射器在所述车体结构中的分布位置确定所述车上信息在车体结构上的适当初始显示位置。
21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法包括将外部摄像单元获取的图像与现实图像拼接显示以实现车体透视功能，并且基于所述光线发射器的平面位置和所述车体结构信息确定车窗相对于增强现实眼镜的位置,从而确定所述获取的图像与现实图像之间界限的初始位置，并至少部分地基于所述光线发射器的平面位置变化来调节所述界限的位置，使得所述界限位置保持与车体结构与车窗的边界重合。
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Effective date of registration: 20200813 Address after: Susong Road West and Shenzhen Road North, Hefei Economic and Technological Development Zone, Anhui Province Applicant after: Weilai (Anhui) Holding Co.,Ltd. Address before: China Hong Kong Applicant before: NIO NEXTEV Ltd. |
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