CN112258399A - 一种逆向建模的hud图像光学矫正方法 - Google Patents

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张涛
杨立波
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    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10004—Still image; Photographic image

Abstract

本发明涉及一种逆向建模的hud图像光学矫正方法，包括如下步骤：光学设计逆向建模，取像源上图像坐标，光学软件取点坐标，绘制出n*m点阵在像源上的显示区域形状，将导入excel表中的点阵坐标转换到像源的像素显示，得到矫正后的虚像；本发明从设计端出发，考虑图像的畸变，设计像差等因素；本发明以虚像为理想图像，以像源显示区域为变形图像，提取光学设计时像源的变形图像。从而将此带畸变的图像在像源显示原件上直接显示，达到矫正图像畸变的目的。

Description

一种逆向建模的hud图像光学矫正方法
技术领域
本发明涉及车载电子系统技术领域，尤其涉及一种逆向建模的hud图像光学矫正方法。
背景技术
随着车载电子系统的发展，抬头显示系统(Head Up Display，HUD)可以保证驾驶员在视线不离开周围环境的前提下看到车速、导航等诸多的行车信息，引起了众多厂商及消费者的兴趣。而近年增抬头显示系统把车道指示与偏离预警、自适应巡航、实景导航、先进驾驶辅助系统(ADAS)、障碍物提示、手机来电提醒等功能加入到HUD模块中，实现体验较好的驾驶安全辅助作用。
如附图1所示，为典型WHUD的成像系统，包括一个显示像源，反射镜1，反射镜2，风挡玻璃，人眼，虚像，像源1投影出的图像，经过反射镜1、2反射到风挡玻璃3的内表面，最终反射进入人眼，形成所看到的HUD虚像。
如附图2所示，为典型CHUD的成像系统，包括一个显示像源，反射镜1，反射镜2，风挡玻璃，人眼，虚像，像源1投影出的图像，经过反射镜1、2进入人眼，形成所看到的HUD虚像。
但是市场上现有的HUD产品，不管是CHUD(Conbiner-HUD)还是WHUD(Windshield-HUD)由于设计像差、零件加工公差、装配公差、HUD与汽车的装配公差导致其图像均存在一定的变形，图像观看效果受到影响。虽然现在的HUD均采用矫正芯片的软件算法进行矫正，但其不仅效果一般，且会导致HUD成本的大幅增加。为此，我们提出一种逆向建模的hud图像光学矫正方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种逆向建模的hud图像光学矫正方法。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种逆向建模的hud图像光学矫正方法，包括如下步骤：
1)光学设计逆向建模：以虚像为理想图形，以像源处为带畸变的显示图形；
2)取像源上图像坐标：将像源表面分为长宽方向的点阵，再使用光学软件，取长宽方向点阵中每个点的坐标；
3)光学软件取点坐标：将像源上图像分为n*m点阵，通过操作数方式，分别取其X、Y方向坐标；
4)绘制出n*m点阵在像源上的显示区域形状：将取定的n*m点阵坐标导入excel表中，此时通过同一个点的X、Y方向坐标，可绘制出n*m点阵在像源上的显示区域形状，像源上的显示形状为变形的矩形；
5)将导入excel表中的点阵坐标转换到像源的像素显示：将长宽方向的点坐标值与像源有效显示的长宽做比例，再使用像源的长宽方向像素数乘以所得比例，则可得到n*m点阵坐标在像源有效显示区域上所对应的像素数；
6)得到矫正后的虚像：根据像素数通过WHUD的成像系统或CHUD的成像系统中的光路使眼睛可以观察到矫正后的虚像。
进一步的，所述光学软件取点坐标中的n*m点阵中的n和m均为大于1的整数。
进一步的，所述光学软件取点坐标可通过操作数或者宏的方式实现。
进一步的，所述绘制n*m点阵在像源上的显示区域形状的显示元件为TFT-LCD或LCOS或DLP。
本发明从设计端出发，考虑图像的畸变，本发明以虚像为理想图像，以像源显示区域为变形图像，提取光学设计时像源的变形图像。从而将此带畸变的图像在像源显示原件上直接显示，达到矫正图像畸变的目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是WHUD的光路示意图；
图2是CHUD光路示意图；
图3是本发明所述的在光学软件中取像源21*11点阵的点坐标；
图4是本发明所述21*11点阵在1.8吋像源上的变形矩形的显示效果。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
如图1至4所示，本实施例提供一种逆向建模的hud图像光学矫正方法，包括如下步骤：
1)光学设计逆向建模：以虚像为理想图形，以像源处为带畸变的显示图形；
2)取像源上图像坐标：将像源表面分为长宽方向的点阵，再使用光学软件，取长宽方向点阵中每个点的坐标；
3)光学软件取点坐标：将像源上图像分为n*m点阵，通过操作数方式，分别取其X、Y方向坐标；
4)绘制出n*m点阵在像源上的显示区域形状：将取定的n*m点阵坐标导入excel表中，此时通过同一个点的X、Y方向坐标，可绘制出n*m点阵在像源上的显示区域形状，像源上的显示形状为变形的矩形；
5)将导入excel表中的点阵坐标转换到像源的像素显示：将长宽方向的点坐标值与像源有效显示的长宽做比例，再使用像源的长宽方向像素数乘以所得比例，则可得到n*m点阵坐标在像源有效显示区域上所对应的像素数；
6)得到矫正后的虚像：根据像素数通过WHUD的成像系统或CHUD的成像系统中的光路使眼睛可以观察到矫正后的虚像。
从设计端出发，考虑图像的畸变，本发明以虚像为理想图像，以像源显示区域为变形图像，提取光学设计时像源的变形图像。从而将此带畸变的图像在像源显示原件上直接显示，达到矫正图像畸变的目的。
优选的，所述光学软件取点坐标中的n*m点阵中的n和m均为大于1的整数，如图3所示，n取21，m取11，得到21*11点阵，通过操作数方式，分别取其X、Y方向坐标；像源以1.8吋TFT-LCD为例，将取定的21*11点阵坐标导入excel表中，此时通过同一个点的X、Y方向坐标，可绘制出21*11点阵在像源上的显示区域形状，像源上的显示形状为变形的矩形，根据光路逆向建模原理，像源上显示变形图像，则对应的虚像为理想矩形；如图4所示，将导入excel表中的点阵坐标，转换到像源的像素显示，即将长宽方向的点坐标值与像源有效显示的长宽做比例，再使用像源的长宽方向像素数乘以所得比例，则可得到21*11点坐标在像源有效显示区域上所对应的像素数。
优选的，所述光学软件取点坐标可通过操作数或者宏的方式实现。
优选的，所述绘制n*m点阵在像源上的显示区域形状的显示元件为TFT-LCD或LCOS或DLP。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (4)

1.一种逆向建模的hud图像光学矫正方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)光学设计逆向建模：以虚像为理想图形，以像源处为带畸变的显示图形；
2)取像源上图像坐标：将像源表面分为长宽方向的点阵，再使用光学软件，取长宽方向点阵中每个点的坐标；
3)光学软件取点坐标：将像源上图像分为n*m点阵，通过操作数方式，分别取其X、Y方向坐标；
4)绘制出n*m点阵在像源上的显示区域形状：将取定的n*m点阵坐标导入excel表中，此时通过同一个点的X、Y方向坐标，可绘制出n*m点阵在像源上的显示区域形状，像源上的显示形状为变形的矩形；
5)将导入excel表中的点阵坐标转换到像源的像素显示：将长宽方向的点坐标值与像源有效显示的长宽做比例，再使用像源的长宽方向像素数乘以所得比例，则可得到n*m点阵坐标在像源有效显示区域上所对应的像素数；
6)得到矫正后的虚像：根据像素数通过WHUD的成像系统或CHUD的成像系统中的光路使眼睛可以观察到矫正后的虚像。
2.根据权利要求1所述的一种逆向建模的hud图像光学矫正方法，其特征在于：所述光学软件取点坐标中的n*m点阵中的n和m均为大于1的整数。
3.根据权利要求1所述的一种逆向建模的hud图像光学矫正方法，其特征在于：所述光学软件取点坐标可通过操作数或者宏的方式实现。
4.根据权利要求1所述的一种逆向建模的hud图像光学矫正方法，其特征在于：所述绘制n*m点阵在像源上的显示区域形状的显示元件为TFT-LCD或LCOS或DLP。
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