CN110824702A - 一种抬头显示器及抬头显示器亮度调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抬头显示器及抬头显示器亮度调节方法，在该方法中，包括以下步骤：根据前一时刻接收到的前向光线亮度和顶向光线亮度对当前时刻的前向光线和顶向光线所占的权重进行设置，根据亮度计算公式计算当前时刻的亮度，所述亮度计算公式为：L＝k×[k_f×T_f(t)+k_t×T_t(t)]^a+b，其中L为亮度，k为系数，a为幂级数，b为偏移量，T_f(t)为前向光线亮度，T_t(t)为顶向光线亮度，k_f为前向光线所占的权重，k_t为顶向光线所占的权重。本发明可以根据外界的环境变化实时对抬头显示器的亮度进行动态适应性的调节，提高司机的视觉体验度。

Description

一种抬头显示器及抬头显示器亮度调节方法

技术领域

本发明涉及显示器亮度调节技术领域，尤其涉及一种抬头显示器及抬头显示器亮度调节方法。

背景技术

鉴于其良好的视觉体验，以及对安全驾驶的辅助作用，抬头显示器(HUD)产品目前已经在汽车行业得到了越来越广泛的应用。不过，由于车辆行驶时周边环境光线存在巨大的差异(比如白天/夜晚/隧道等)，抬头显示器必须根据外界光环境的变化来调节自身的显示亮度，为司机提供良好的视觉体验。否则，如果显示亮度与外界光环境不一致，不单单是影响司机的视觉体验，严重时可能会带来非常恶劣的影响，甚至引起安全事故。

换句话说，对于其他的显示设备而言，显示屏的亮度如果调节不当，最多是让人看上去比较难受，但是很少会带来更严重的问题。而抬头显示器则不一样，因为它显示的图像是与驾驶员所观察到的路面视野是重合的。比如，夜晚时候，在周边环境光照十分微弱的情况下，如果抬头显示器显示过亮，会严重干扰司机的正常视线，导致司机看不清前方路面的情况，严重时可能会引发交通事故。或者，白天时候，在周边环境光照十分强烈的情况下，如果抬头显示器显示不够亮，则会引起司机花费更长的时间来阅读或者查看抬头显示器所显示的内容，从而引起司机驾驶分心，带来安全隐患。因此，这个问题的严重性质是比较突出的。

目前业内已经有提出了一些相关的技术来尝试解决这类问题。比如，公开号为CN201510848346.1的发明专利《基于光感测来调节平视显示器》中提出了一种基于前视光传感器来调节抬头显示器亮度的方法，公开号为CN201710485392.9的发明专利《一种HUD的亮度自动调节装置及方法》提出了一种均匀调节抬头显示器显示亮度的方法，公开号为CN201710302193.X的发明专利《支持亮度自适应自学习的汽车HUD方法及终端》提出了一种进行抬头显示器显示亮度自适应学习的方法。

但是，上述公开的内容中都只是提出在比较简单的环境下如何进行抬头显示器的显示亮度控制和调节，并不能解决比较复杂的情况下的问题。最明显的一个例子就是，在不同的情况下，投射到抬头显示器的光线传感器上的外界光，可能有不同的组成比，有时候可能是前向光占据较大比重(比如夜晚对向来车时，或者光线比较暗的情况下自车开启灯光投射到前车车尾后反射回自车时)，有可能是顶向光占据较大比重(比如白天阳光直射时，或者是夜晚的路灯或者隧道顶部的照明灯照射时)。在这些情况下如果不进行场景识别和区分处理，很有可能会造成抬头显示器实际显示的亮度值与司机位置处的视野亮度值没有完全匹配，出现抬头显示器亮度不够导致司机看不清楚、或者抬头显示器亮度过高导致影响司机正常视线的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种抬头显示器及抬头显示器亮度调节方法，可以根据外界的环境变化实时对抬头显示器的亮度进行动态适应性的调节，提高司机的视觉体验度。

具体方案如下：

一种抬头显示器亮度调节方法，包括：

根据前一时刻接收到的前向光线亮度和顶向光线亮度对当前时刻的前向光线和顶向光线所占的权重进行设置，根据亮度计算公式计算当前时刻的亮度，所述亮度计算公式为：L＝k×[k_f×T_f(t)+k_t×T_t(t)]^a+b，其中L为亮度，k为系数，a为幂级数，b为偏移量，T_f(t)为前向光线亮度，T_t(t)为顶向光线亮度，k_f为前向光线所占的权重，k_t为顶向光线所占的权重。

进一步的，所述权重的具体设置方法为：根据当前时刻与前一时刻的前向光线亮度大小变化关系、当前时刻与前一时刻的顶向光线亮度大小变化关系和当前时刻的前向光线与顶向光线的亮度大小变化关系三者来进行设置。

进一步的，所述权重的具体设置方法为：

设定参数U_f、U_t、U_f/t、p和q，其中U_f＝T_f(t)/T_f(t-1)，U_t＝T_t(t)/T_t(t-1)，U_f/t＝T_f(t)/T_t(t)，0＜p＜1，q＞1，根据U_f、U_t和U_f/t与p和q的大小关系对前向光线和顶向光线所占的权重进行设置，包括以下四种情况：

(1)、当p≤U_f≤q时，设定当前时刻前向光线和顶向光线所占的权重与前一时刻前向光线和顶向光线所占的权重相同；

(2)、当p≤U_t≤q时，包括以下三种情况：

①、当U_f＜p时，设定k_t＞k_f；

②、当U_f＞q时，设定k_f＞k_t；

③、当p≤U_f≤q时，设定当前时刻前向光线和顶向光线所占的权重与

前一时刻前向光线和顶向光线所占的权重相同；

(3)、当U_f＜p且U_t＜p时，包括以下三种情况：

①、当U_f/t＜p时，设定k_t＞k_f；

②、当U_f/t＞q时，设定k_f＞k_t；

③、当p≤U_f/t≤q时，设定k_f＝k_t；

(4)、当U_f＞q且U_t＞q时，包括以下三种情况：

①、当U_f/t＜p时，设定k_t＞k_f；

②、当U_f/t＞q时，设定k_f＞k_t；

③、当p≤U_f/t≤q时，设定k_f＝k_t。

进一步的，所述p＝0.9，q＝1.1。

一种抬头显示器，包括前向光线传感器和顶向光线传感器，所述前向光线传感器和顶向光线传感器接收光线的方向相互垂直，还包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明实施例上述的方法的步骤。

本发明采用如上技术方案，能够更精准的识别出外界光环境的变化原因及变化情况，分析出到底是哪个方向得而光强变化比较明显，从而做出针对性更高的调整，使得抬头显示器的最终投射亮度始终与司机视野中的实际路面亮度保持一致，而不会出现实际路面亮度很高而抬头显示器亮度过低，或者实际路面亮度不高而抬头显示器亮度过高的问题，给司机带来更好的视觉体验，保证了驾驶的安全性。

附图说明

图1所示为本发明实施例一的外界光线亮度与抬头显示器亮度对比曲线。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

实施例一：

本发明提供了一种抬头显示器亮度调节方法，该方法应用于抬头显示器，所述抬头显示器包括前向光线传感器和顶向光线传感器，所述前向光线传感器和顶向光线传感器接收光线的方向相互垂直，即分别用于接收与地面平行的光线和与地面垂直的光线。

所述前向光线传感器和顶向光线传感器的具体安装位置可以根据实际抬头显示器的安装场景和位置和抬头显示器的形状来确定，仅需确保所述前向光线传感器和顶向光线传感器接收光线的方向相互垂直，且一个接收水平方向，即车辆前方的光线，另一个接收垂直方向，即车辆上方照射过来的光线。

该实施例中，所述抬头显示器包括一前侧面和一顶面，所述光线传感器安装于所述抬头显示器的前侧面，负责采集与地面平行的光线，所述顶向光线传感器安装于所述抬头显示器的顶面，负责采集与地面垂直的光线。

需要说明的是，所述与地面平行和垂直均为大致平行和大致垂直，所述前向光线传感器和顶向光线传感器可以为型号相同的传感器，其接收光线的角度均相同，当其设置于前侧面时，主要接受车辆前方的光线，也可少量接收到车辆上方照射过来的光线，但前方光线量远远大于上方光线量，因此上方的光线可以忽略不计，同理，当其设置于顶面时，主要接受车辆上方的光线。

所述与地面平行的光线可以为对面车辆的车灯照射过来的光线、本车照射到前方物体上反射过来的光线和城市路灯散射到其他车辆上反射回本车的光线等等。所述与地面垂直的光线可以为太阳光投射下来的光线、路灯投射下来的光线和隧道内的探照灯投射下来的光线等等。

该方法的具体实施过程为：

根据前一时刻接收到的前向光线亮度和顶向光线亮度对当前时刻的前向光线和顶向光线所占的权重进行设置，根据亮度计算公式计算当前时刻的亮度。

设定抬头显示器的亮度的计算公式为：L＝k×T^a+b，其中L为抬头显示器的亮度，T为外界光线亮度，k表示系数，a表示幂级数，b表示偏移量，k、a和b均为常数，具体的数值本领域技术人员可以根据实验和经验设定，该实施例中设定k＝0.5，a＝0.8，b＝1。

由于外界光线亮度T通过前向光线传感器和顶向光线传感器采集合成，因此设定所述外界光线亮度T的计算公式为：T＝k_f×T_f(t)+k_t×T_t(t)，其中，T_f(t)和T_t(t)分别为前向光线传感器和顶向光线传感器采集到的前向光线亮度和顶向光线亮度，k_f为前向光线所占的权重，k_t为顶向光线所占的权重。为了方便计算，优选设定k_f+k_t＝1。

因此，综合上面所述，所述亮度计算公式为：

L＝k×[k_f×T_f(t)+k_t×T_t(t)]^a+b

其中L为亮度，k为系数，a为幂级数，b为偏移量，T_f(t)为前向光线亮度，T_t(t)为顶向光线亮度，k_f为前向光线所占的权重，k_t为顶向光线所占的权重。

由于周围环境的变化会对两个传感器采集的光线亮度大小造成很大的影响，因此通过改变两种光线所占的权重来实现对抬头显示器亮度的实时调节。

所述权重的具体设置方法为：根据当前时刻与前一时刻的前向光线亮度大小变化关系、当前时刻与前一时刻的顶向光线亮度大小变化关系和当前时刻的前向光线与顶向光线的亮度大小变化关系三者来进行设置。

该实施例中，设定参数U_f、U_t、U_f/t、p和q，其中U_f＝T_f(t)/T_f(t-1)，U_t＝T_t(t)/T_t(t-1)，U_f/t＝T_f(t)/T_t(t)，0＜p＜1，q＞1，T_f(t)和T_t(t)分别表示当前时刻前向光线和顶向光线的亮度，T_f(t-1)和T_t(t-1)分别表示前一时刻前向光线和顶向光线的亮度。

则符合以下的情况：

当U_f＜p时，表示前向光线亮度变暗；

当U_f＞q时，表示前向光线亮度增强；

当p≤U_f≤q时，表示前向光线亮度不变。

当U_t＜p时，表示顶向光线亮度变暗；

当U_t＞q时，表示顶向光线亮度增强；

当p≤U_t≤q时，表示顶向光线亮度不变。

当U_f/t＜p时，表示顶向光线亮度大于前向光线亮度；

当U_f/t＞q时，表示顶向光线亮度小于前向光线亮度；

当p≤U_f/t≤q时，表示顶向光线亮度等于前向光线亮度。

所述参数p和q的设置，本领域技术人员可以根据实验数据或经验来进行设置，不将其设置为1是考虑到光线亮度自然变动的误差，该实施例中设置p＝0.9，q＝1.1。

所述亮度自适应调节方法为：

步骤一：初始化，设置前向光线传感器和顶向光线传感器

步骤二：根据U_f、U_t和U_f/t与p和q的大小关系对前向光线和顶向光线所占的权重进行设置，进而对抬头显示器的亮度进行调节。

所述权重的设置包括以下四种情况：

(1)、当p≤U_f≤q时，说明前向光线亮度没有明显变化，考虑到前向光线对司机视野的影响程度明显大于顶向光线，同时也考虑到顶向光线与前向光线的差值不可能相差太大(即不存在前向光没有明显变化，而顶向光变化幅度却非常大的情况)(此处为根据实验结果得出)，因此，此时不管顶向光线的亮度如何变化，都无需对前向光线和顶向光线的权重进行调整，即当前时刻前向光线和顶向光线分别所占的权重与前一时刻前向光线和顶向光线分别所占的权重相同。

(2)、当p≤U_t≤q时，说明顶向光线亮度没有明显变化，此时有以下三种情况：

①、当U_f＜p时，说明前向光线亮度变暗，典型的场景是进入隧道行驶一段距离之后，关闭了本车前灯，因此根据实际场景，应适当调高顶向光线所占的权重k_t，因此设定k_t＞k_f，该实施例中设定k_f＝0.4，k_t＝0.6。

②、当U_f＞q时，说明前向光线亮度增强，典型的场景是进入隧道行驶一定距离之后，突然开启了本车前灯，因此根据实际场景，应适当调高前向光线所占的权重k_f，因此设定k_f＞k_t，该实施例中设定k_f＝0.7，k_t＝0.3。

③、当p≤U_f≤q时，说明前向光线亮度不变，因此不需要对前向光线和顶向光线的权重进行调整，即当前时刻前向光线和顶向光线分别所占的权重与前一时刻前向光线和顶向光线分别所占的权重相同。

(3)、当U_f＜p且U_t＜p时，说明前向光线亮度和顶向光线亮度同时变暗，此时有以下三种情况：

①、当U_f/t＜p时，说明顶向光线亮度大于前向光线亮度，即前向光线亮度变化幅度比较大，典型的场景是白天进入光照效果较好的隧道，本车没有开启前灯，因此隧道顶部的灯光照射到顶向光线传感器上，而前向光线传感器接收到的光线则相对较少，因此根据实际场景，应适当调高顶向光线所占的权重k_t，因此设定k_t＞k_f，该实施例中设定k_f＝0.4，k_t＝0.6。

②、当U_f/t＞q时，说明前向光线亮度大于顶向光线亮度，即顶向光线亮度变化幅度比较大，典型的场景是在天色渐晚时，顶向光线传感器接收到的外界光线逐渐减弱，而此时刚好在城市拥堵的街道上行驶，本车开启了前灯，跟车距离也很近，导致前车有光线反射回来，因此前向光线传感器接收的光线相对校对，因此根据实际场景，应适当调高前向光线所占的权重k_f，因此设定k_f＞k_t，该实施例中设定k_f＝0.7，k_t＝0.3。

③、当p≤U_f/t≤q时，说明顶向光线亮度等于前向光线亮度，典型的场景是行驶在天色渐晚的空旷的公路上时，此时前向光线传感器和顶向光线传感器接收的光线亮度大致一致，因此两者之间所占的权重相等，设定k_f＝k_t，即k_f＝k_t＝0.5。

(4)、当U_f＞q且U_t＞q时，说明前向光线亮度和顶向光线亮度同时增强，此时有以下三种情况：

①、当U_f/t＜p时，说明顶向光线亮度大于前向光线亮度，即顶向光线亮度变化幅度比较大，典型的场景是熊树荫下驶入阳光直射的空旷道路，或夜晚时从较黑暗的道路驶入光照条件较好的隧道，直射下来的太阳光或者隧道顶部的灯光会使顶向光线传感器接收到的光线亮度大于前向光线传感器接收到的光线亮度，因此根据实际场景，应适当调高顶向光线所占的权重k_t，因此设定k_t＞k_f，该实施例中设定k_f＝0.4，k_t＝0.6。

②、当U_f/t＞q时，说明前向光线亮度大于顶向光线亮度，即前向光线亮度变化幅度比较大，典型的场景是与开着前灯的对象来车进行会车时，对车的车灯强度很高，导致前向光线传感器接收到的光线亮度显著增强，因此根据实际场景，应适当调高前向光线所占的权重k_f，因此设定k_f＞k_t，该实施例中设定k_f＝0.7，k_t＝0.3。

③、当p≤U_f/t≤q时，说明顶向光线亮度等于前向光线亮度，典型的场景是行驶在黎明破晓的空旷的公路上，或者在白天光照条件较好的时候驶出隧道，此时的前向光线传感器和顶向光线传感器接收的光线亮度大致一致，因此两者之间所占的权重相等，设定k_f＝k_t，即k_f＝k_t＝0.5。

本发明实施例一根据前向光线传感器和顶向光线传感器在前一时刻和当前时刻所采集到的外界光环境的数据进行综合分析，推演出此刻所处的场景，从而对他们的数据进行融合来最终合成出周围环境的真实情况，进而根据亮度计算公式推算出显示屏的最佳显示亮度。

为了使本发明的计算的结果更加准确，因此该方法中的数据(即前向光线亮度和顶向光线亮度)采集的频率应越高越好，采集频率越高，则，结果越准确，该实施例中，采用的采样频率为10Hz，由于人眼的视觉残留效应大约为0.1秒，所以将前向光线传感器和顶向光线传感器均设置为0.1秒每次，即10Hz。

在所述抬头显示器的运行过程中，当系统启动时，即开机时，首先应进行初始化设定，即对各参数进行赋初值和设定控制抬头显示器初始显示亮度，所述初始显示亮度本领域技术人员应根据实验结果和经验数据设定。

如图1所示为亮度变化曲线，其中横坐标表示外界光线亮度，纵坐标为抬头显示器的亮度。其中的曲线a为测试过程中多次测试得到的显示屏亮度最佳视觉值，曲线b为根据本实施例中所述方法计算出来的曲线。可以看出，二者的吻合度是基本可以满足要求的。在本实施例中，k＝0.5，a＝0.8，b＝1。

实施例二：

本发明还提供一种抬头显示器，包括前向光线传感器和顶向光线传感器，所述前向光线传感器和顶向光线传感器接收光线的方向相互垂直，还包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明实施例一的上述方法实施例中的步骤。

本领域技术人员可以理解，上述抬头显示器的组成结构仅仅是抬头显示器的示例，并不构成对抬头显示器的限定，可以包括比上述更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述抬头显示器还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等，本发明实施例对此不做限定。

进一步地，作为一个可执行方案，所称处理器可以是中央处理单元(CentranProcessing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digitan SignanProcessor，DSP)、专用集成电路(Appnication Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Fiend-Programmabne Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述抬头显示器的控制中心，利用各种接口和线路连接整个抬头显示器的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述抬头显示器的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigitan,SD)卡，闪存卡(Fnash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种抬头显示器亮度调节方法，其特征在于：包括：

根据前一时刻接收到的前向光线亮度和顶向光线亮度对当前时刻的前向光线和顶向光线所占的权重进行设置，根据亮度计算公式计算当前时刻的亮度，所述亮度计算公式为：L＝k×[k_f×T_f(t)+k_t×T_t(t)]^a+b，其中L为亮度，k为系数，a为幂级数，b为偏移量，T_f(t)为前向光线亮度，T_t(t)为顶向光线亮度，k_f为前向光线所占的权重，k_t为顶向光线所占的权重。

2.根据权利要求1所述抬头显示器亮度调节方法，其特征在于：所述权重的具体设置方法为：根据当前时刻与前一时刻的前向光线亮度大小变化关系、当前时刻与前一时刻的顶向光线亮度大小变化关系和当前时刻的前向光线与顶向光线的亮度大小变化关系三者来进行设置。

3.根据权利要求2所述抬头显示器亮度调节方法，其特征在于：所述权重的具体设置方法为：

设定参数U_f、U_t、U_f/t、p和q，其中U_f＝T_f(t)/T_f(t-1)，U_t＝T_t(t)/T_t(t-1)，U_f/t＝T_f(t)/T_t(t)，0＜p＜1，q＞1，根据U_f、U_t和U_f/t与p和q的大小关系对前向光线和顶向光线所占的权重进行设置，包括以下四种情况：

(1)、当p≤U_f≤q时，设定当前时刻前向光线和顶向光线所占的权重与前一时刻前向光线和顶向光线所占的权重相同；

(2)、当p≤U_t≤q时，包括以下三种情况：

①、当U_f＜p时，设定k_t＞k_f；

②、当U_f＞q时，设定k_f＞k_t；

③、当p≤U_f≤q时，设定当前时刻前向光线和顶向光线所占的权重与前一时刻前向光线和顶向光线所占的权重相同；

(3)、当U_f＜p且U_t＜p时，包括以下三种情况：

①、当U_f/t＜p时，设定k_t＞k_f；

②、当U_f/t＞q时，设定k_f＞k_t；

③、当p≤U_f/t≤q时，设定k_f＝k_t；

(4)、当U_f＞q且U_t＞q时，包括以下三种情况：

①、当U_f/t＜p时，设定k_t＞k_f；

②、当U_f/t＞q时，设定k_f＞k_t；

③、当p≤U_f/t≤q时，设定k_f＝k_t。

4.根据权利要求3所述抬头显示器亮度调节方法，其特征在于：所述p＝0.9，q＝1.1。

5.一种抬头显示器，其特征在于：包括前向光线传感器和顶向光线传感器，所述前向光线传感器和顶向光线传感器接收光线的方向相互垂直，还包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1～4中任一所述方法的步骤。

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