CN112660044A - 用于稳定在车辆中的显示器的图像的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于稳定在车辆、尤其是机动车中的显示器的图像的系统，其中，所述系统具有如下：用于视像的至少一个显示器、尤其是监视器；至少一个传感器、尤其是加速度传感器；计算机单元、尤其是车载电脑；其中，所述系统被设计用于经由传感器来确定尤其是由于行驶道路不平整引起的车辆震动，并且基于此借助于加算机单元实施补偿计算并且将校正信号输出到显示器，以便稳定在显示器上的视像。除此之外，本发明还涉及一种对应的车辆、一种对应的通信系统以及一种对应的方法。

Description

用于稳定在车辆中的显示器的图像的系统
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于稳定图像的系统、一种根据权利要求11所述的车辆、一种根据权利要求12所述的通信系统以及一种根据权利要求13所述的用于稳定图像的方法。
背景技术
随着在车辆、例如(自动驾驶)汽车中的信息和娱乐系统不断地进步，在行驶期间对不直接涉及驾驶任务的活动的优化变得越来越重要。
因此，车辆部分地为在后排座椅上的乘客提供大的屏幕和/或提供一旦用户想要使用就可以从车顶天花板移出或翻出的大的屏幕。这样的屏幕或监视器可以例如在驾驶期间用于娱乐目的。另外的监视器或显示器也向潜在的驾驶员提供与导航、车辆数据或娱乐有关的信息。
在许多监视器、尤其是机械固定的、在必要情况下可移出的或可翻出的监视器中已发现，在加速度改变时，在车辆中的监视器开始振动或抖动。这使车辆乘员产生对所显示内容的干扰的感知并且可能导致驾驶员在手动驾驶运行中分心。
发明内容
因此，本发明的任务是提供改进的系统以及方法，其能够使车辆乘员和/或驾驶员尤其是不受干扰地感知在显示器、尤其是监视器上的内容。该解决方案应优选能够低成本地执行。
该任务通过一种根据权利要求1所述的用于稳定图像的系统、一种根据权利要求11所述的车辆、一种根据权利要求12所述的通信系统以及一种根据权利要求13所述的用于稳定图像的方法来解决。从从属权利要求中得出其他的有利设计方案。
尤其地，该任务通过一种用于稳定车辆、尤其是机动车中的显示器的图像的系统来解决，其中，该系统具有以下：
-用于视像的至少一个显示器、尤其是监视器；
-至少一个传感器、尤其是加速度传感器；
-计算机单元、尤其是车载电脑；
其中，该系统被设计用于经由传感器来确定车辆的振动、尤其是由于行驶道路不平整引起的振动，并基于此借助于计算机单元实施补偿计算并将校正信号输出到显示器，以便稳定在显示器上的视像。
本发明的构思在于，测量车辆的运动或加速度并且经由软件来调整或控制在显示器上的视像，使得显示器的可能发生的、导致的振动得到补偿并且该振动因此不会被车辆乘员感知到。
通过一个或多个传感器、尤其是一个或多个加速度传感器可以测量车辆的加速度、尤其是测量纵向和横向加速度。传感器可以包括例如存在于车辆中的和/或附加的传感器、例如加速计和/或陀螺仪。经由在计算机单元上执行的软件，可以确定从由所检测到的加速度导致的力到显示器上的传递。所述力既可以通过行驶道路不平整又可以通过震动固有频率、例如车辆的车身和/或显示器的震动固有频率产生。
在一种(可替代的)实施方式中，根据本发明可能的是，一个或多个传感器直接安装在显示器上。软件在必要情况下计算在显示器上的视像的哪些平移或旋转是必需的，以便使其稳定，使得车辆乘员不能感知到在显示器上的视像的振动。为此所需的信息由计算机单元经由校正信号、例如角度说明、平移矢量、和/或平移和/或旋转矩阵应用于要在显示器上显示的视像的数据。通过这样对显示器的视像进行稳定得出在驾驶期间在使用显示器时的较高的舒适度。信息是能清楚感知的并且能够在必要情况下快速检测。这能够防止车辆事故或误操作。
在一种实施方式中，所述车辆还具有至少一个通信接口，所述至少一个通信接口被设计用于与第二车辆和/或与对应的远程设备、尤其是服务器和/或云无线地交换信息。
通过通信接口能够实现发送和/或接收数据。所接收的数据可以补充地(或也仅)被计算机单元使用，以便实施和/或加速或精确化用于稳定图像的补偿计算。
在一种实施方式中，车辆的通信接口从第二车辆接收与第二车辆的车辆位置有关的信息，其中，所述与第二车辆的车辆位置有关的信息设有对应于第二车辆的当前位置的位置说明。
由此实现计算机单元及早地(即在时间上通过在车辆内部的传感器测量之前)提供与行驶道路状况有关的和/或第二车辆的速度或加速度概况的、与位置相关的数据，该数据可以用于为补偿计算提供可能的(初始)参数，以便由此最小化用于补偿计算的计算时间。
在一种实施方式中，该系统至少部分预测性地工作，从而能够在事件、例如车辆的震动发生时或之前采取措施。
在一种(另外的)实施方式中，尤其是当车辆已到达对应的位置说明的位置时，计算机单元使用与第二车辆的第二车辆位置有关的信息，以便在第一时间点t1实施补偿计算，以便在需要时将校正信号输出到显示器，以便稳定在显示器上的视像。
由此得出如下的优点，即可以通过计算机单元已经在较早的时间点开始补偿计算——即在车辆已到达位置之前，在所述较早的时间点，例如由于行驶道路状况和/或速度或加速度概况出现车辆的震动，其与第二车辆的先前的震动对应和/或成比例，基于此在显示器上的视像应被稳定。因此，在开始补偿计算的时间点与实际对显示器上的视像进行稳定的时间点之间的时间差被最小化。其中，实际进行稳定的时间点例如通过(加速度)传感器的对应的测量实现。由此降低尤其是可感知的延迟效应并且因此优化车辆乘员对在显示器上的视像的感知。
在一种优选的实施方式中，车辆的通信接口从远程设备接收和/或使用例如关于行驶道路状况的高分辨率的地图信息，以便在第二时间点t2实施补偿计算，以便在需要时将校正信号输出到显示器，以便稳定在显示器上的视像。但地图信息也可以至少部分地在本地存储。
从中同样得出如下优点，即可以在较早的时间点已经通过计算机单元开始补偿计算。在需要时——即在到达先前传输的行驶道路不平整的位置时——可以稳定在显示器上的视像。例如也可设想的是，将第二车辆和/或远程设备和/或(加速度)传感器的附加地传输的信息用于补偿计算，以便降低尤其是可感知的延迟效应并且以便因此优化车辆乘员对在显示器上的视像的感知。
在一种(另外的)实施方式中，计算机单元被设计用于在第三时间点t3通过机器学习而基于先前检测到的或接收到的信息来实施补偿计算，以便在需要时将校正信号输出到显示器，以便稳定在显示器上的视像。
机器学习的使用(例如通过人工神经网络)允许识别重复性的模式、将其存储并在需要时对其进行访问以实施补偿计算。可以设想到例如由路面拱丘引起的加速度信号，该路面拱丘被车辆多次驶过、例如一天驶过两次。根据位置和/或时间说明，车辆的计算机单元可以在第三时间点t3开始补偿计算，以便在需要时、即例如在驶过路面拱丘时稳定在显示器上的视像。机器学习一方面提供如下优点，即必须接收的数据较少。这例如在死角中、如在地下车库中是有利的。另一方面，通过机器学习可以通过根据以一种或多种上述方式获取信息来逐步改善补偿计算，以便最终降低尤其是可感知的延迟效应，并且因此优化车辆乘员对在显示器上的视像的感知。但在一种实施方式中，人工神经网络也可以用于在非常小的时间窗口内、例如在少于五秒或少于2秒的时间窗口内预测震动。最后，可以学习例如在特定道路类型的情况下出现的震动模式。自适应神经网络可以不断改进基于这些网络所做的预测。因此，即使在没有关于当前行驶速度的信息的情况下，该网络也可以例如适配于其变化。作为替代方案，行驶速度和/或其他参数可以是人工神经网络的输入值。
在一种(另外的)实施方式中，车辆还具有一种探测器，该探测器被设计用于检测和分析局部的当前的行驶道路状况，并基于此在另一个(第四)时间点t4实施补偿计算，以便在需要时稳定在显示器上的视像，其中，探测器包括光学探测器、例如相机和/或红外相机和/或激光雷达(LIDAR)和/或无线电雷达(RADAR)系统。
通过对沿行驶方向的车道进行光学或空间分辨的探测也可以以补偿的方式对(尚)未被第二车辆和/或远程设备检测到的局部的非静态行驶道路状况做出反应。例如，探测器检测位于行驶道路上的物体、例如石头、树枝、雪、沙子等。所获得的关于导致的车辆震动的空间信息可以由计算机单元对应地进行加权。当然也还可以借助于探测器以这样的方式对路面拱丘或其他的(永久)行驶道路不平整进行检测并且对应地加权。预先开始的并且在必要情况下加权的补偿计算能够实现降低尤其是可感知的延迟效应，并且因此优化车辆乘员对在显示器上的视像的感知。
在一种(另外的)实施方式中，补偿计算(几乎)实时进行，尤其是具有50ms、优选具有20ms、更优选具有小于20ms的等待时间。
短的迟延时间(亦即在检测震动或车辆的加速度的改变与对在显示器上的视像进行稳定之间的时间)导致对视像的感知的优化并且避免纹影效应(Schliereneffekte)。尤其地，该短的迟延时间通过上述用于预先的补偿计算的方法来实现，并且因此导致在使用显示器时的高的舒适度，因为由此迟延时间降低到最低限度。
开头所述的任务同样通过一种车辆、尤其是自动驾驶车辆解决，其包括一种根据上面的说明所述的用于稳定图像的系统。
如已经结合所述系统描述的那样，在这里同样也得出对应的优点。
开头所述的任务同样通过一种通信系统解决，所述通信系统包括根据权利要求11所述的多个车辆以及尤其是一个或多个远程设备、尤其是服务器和/或云，其中，所述通信系统能够实现在车辆和/或远程设备之间交换与行驶道路不平整有关的信息或另外的与震动有关的参数。
如已经结合所述系统描述的那样，在这里同样也得出对应的优点。
尤其地，根据本发明的任务也通过一种用于稳定在车辆中的显示器的图像的方法解决，其中，该方法包括如下步骤：
-借助于至少一个在车辆内部的传感器检测尤其是由于行驶道路不平整引起的车辆震动；
-借助于计算机单元、尤其是车载电脑实施补偿计算，以便稳定在显示器上的视像；
-在显示器上显示视像，其中，视像的对准相对于震动被校正。
如已经结合所述系统描述的那样，在这里同样也得出对应的优点。
在一种优选的实施方式中，所述方法还包括一种步骤，在该步骤中，经由通信接口和/或车辆的另外的探测器接收关于车辆的即将发生的震动的信息并且将该信息用于补偿计算。
通过预先检测到的和/或接收到的信息，能够在该方法中实现几乎实时地以如上所述的非常短的迟延时间实施补偿计算，以便优化在显示器上的经稳定的视像。
在一种优选的实施方式中，车辆的通信接口将与当前的车辆位置有关的信息连同车辆的当前的位置说明一起尤其是在超过车辆位置的预先确定的值时发送到远程设备和/或第二车辆。
因此能够由车辆的传感器和/或探测器收集和共享信息。这能够实现优化对第二车辆、尤其是车队的显示器的稳定。车辆位置的预先确定的值可以用作界限、例如具体的震动强度，例如以g为单位。因此，可以仅传输相关的数据或数据记录并且因此限制数据流。
开头所述的任务同样通过一种计算机可读的存储介质来解决，该存储介质包含指令，该指令使计算机单元、尤其是车辆的车载电脑执行如上所述的方法。
另外的实施方式根据从属权利要求得出。
附图说明
下面根据实施例描述本发明，借助于附图更详细地阐述所述实施例。在附图中：
图1以后视图示出在行驶道路上的车辆的示意图；
图2以后视图示出在行驶道路上的车辆的示意图，其中，车辆位置被行驶道路状况影响；
图3示出行驶道路连同第一车辆和第二车辆的示意图，其中，所述第二车辆将与行驶道路状况有关的信息发送到所述第一车辆；
图4示出行驶道路和位于该行驶道路上的车辆的示意图，其中，所述车辆借助于(光学的)探测器检测与行驶道路状况有关的信息；
图5示出行驶道路和位于该行驶道路上的车辆的示意图，其中，所述车辆从远程设备接收与行驶道路状况有关的信息；
图6示出稳定图像的示意性的过程；
具体实施方式
图1以后视图示出在行驶道路200上的车辆100的示意图。行驶道路200基本上应理解成平面，车辆100位于所述平面上。车辆100包括显示器101，在所述显示器上示出视像102。在一种实施方式中，显示器可以是监视器，所述监视器例如固定在座椅的头枕上，或所述监视器由车辆的车顶天花板尤其是可移出地或可翻出地固定。在此，在一种可替代的实施例中，所述监视器也可以是可折叠或可卷曲的显示屏。还可能的是，显示器101可仅理解成面、例如车顶天花板或车窗或挡风玻璃的被选择的面，视像102借助于投影或全息图像显示在所述面上。当然也可能的是，车辆100具有多个相同或不同类型的显示器101，尤其是显示屏和/或投影和/或全息图像，在其上示出相同或不同的视像102。视像102可以例如是娱乐内容和/或路线或环境信息和/或车辆信息。
车辆100还具有至少一个传感器103、尤其是加速度传感器，所述传感器能够检测车辆位置。所述传感器可以包括例如加速度计和/或陀螺仪。传感器103特别设计用于检测车辆位置的偏离，即例如检测车辆位置与平面210的偏离。在此，平面210尤其是基本上水平地对准。尽管图1示出车辆的后视图，但是补偿计算的所有特性都可被视为多维的、尤其是车辆的横向和纵向方向。
在图2中示意性地示出一种情况，在该情况下，基于行驶道路200的行驶道路不平整201，车辆100的车辆位置尤其是暂时地偏离平面210。传感器103可以检测车辆位置的该偏离，并将测量到的数据输出到车辆的计算机单元。计算机单元计算车辆100的加速度的变化对显示器的影响，并与此对应地计算显示器101如何运动。根据本发明，计算机单元基于此执行补偿计算，以便稳定在显示器101上的视像102。
该计算机单元将根据补偿计算的校正信号输出到显示器101，以便始终在显示器101上、尤其是根据平面210、即相对于车辆周围环境对准视像102。因此实现车辆乘员始终以稳定的方式感知在显示器101上的视像102。显示器的快速振动(其例如由于在车辆的特定速度和/或加速度情况下的固有频率振动引起)也可以因此如所描述的那样被补偿。
通过附加的车辆传感装置和/或数据通信接口，可以特别在迟延时间方面进一步优化对在车辆中的显示器的根据本发明的图像稳定，以便进一步改善对在显示器101上的视像102的感知。
图3示出行驶道路200连同第一车辆100和第二车辆300。根据本发明，由第二车辆300的传感器检测行驶道路不平整201。经由车辆100的通信接口，车辆100无线地接收与第二车辆300的车辆位置有关的信息，该信息设有对应于第二车辆300的当前位置的位置说明。
由此实现车辆100的计算机单元及早地(即在时间上在通过车辆100的传感器103检测到行驶道路不平整201之前)提供与行驶道路状况201有关的和/或第二车辆300的速度或加速度概况的、与位置相关的数据，该数据可以用于为补偿计算提供可能的(初始)参数，以便由此最小化用于在车辆100中的显示器101上的视像102的补偿计算的计算时间，并且在第一时间点t1实施补偿计算。然后，一旦传感器103在稍后的时间点检测到行驶道路不平整201和/或车辆100的位置与从第二车辆300传输的位置一致，就可以将校正信号例如输出到显示器101。
图4示出行驶道路200连同车辆100。车辆100包括成像探测器104。在此，所述探测器104可以包括例如光学探测器、如相机或红外相机。也还可以设想的是，探测器包括RADAR或LIDAR系统。这样的传感器尤其是安装在自动驾驶车辆或具有智能车辆辅助的车辆中。探测器104能够在车辆100已到达行驶道路不平整之前的时间点检测到行驶道路不平整201。车辆100的计算机单元然后可以分析和处理由探测器104检测到的信息并且提供对应的用于补偿计算的参数并且实施补偿计算。然后，一旦传感器103在稍后的时间点检测到行驶道路不平整201，则校正信号可以例如输出到显示器101。
图5示出行驶道路200连同车辆100。远程设备400、例如服务器和/或云发送与行驶道路不平整201有关的高分辨率的地图信息。该由远程设备400提供的信息可以被通信接口接收和/或使用，以便在第二时间点t2实施补偿计算。一旦传感器103在比第二时间点t2更晚的时间点检测到行驶道路不平整201和/或车辆100的位置与从远程设备400传输的行驶道路不平整201位置一致，则校正信号可以例如被输出到显示器101。在此也可设想，高分辨率的地图信息(该地图信息由远程设备400提供)是用于对车辆100进行导航的地图信息并且附加地包含关于行驶道路不平整和/或特点的信息和其位置说明。此外，车辆特定的速度和/或加速度概况或特性也可以从远程设备400传输到车辆100，其用于补偿计算。在此可设想的是，这在此是如下的车辆特定的信息，该车辆特定的信息例如是与季节相关的和/或基于车辆制造商的新认知和/或在软件更新的范围中提供。
车辆100的通信接口还被设计用于将在一时间点在一位置处用于补偿计算的、同时说明车辆100的正好这个时间点和正好这个位置以及其他车辆数据、例如由传感器103检测到的车辆位置、由探测器104检测到的行驶道路不平整、或车辆的加速度/速度、乘员数量、轮胎压力等的信息或数据传输到远程设备400。
在需要时从车辆100传输到远程设备400的并且在远程设备400侧在必要情况下经处理的用于第二车辆300(在图5中未示出)的数据或信息能够由远程设备400以无线的方式提供，以便用于根据本发明的用于在第二车辆300中的图像稳定的补偿计算。
图6示出根据本发明的图像稳定的示意性的过程。如前面所描述的那样，车辆位置的偏离不可避免地导致在车辆内部的显示器、尤其是监视器上的视像的对应的偏离(相对于车辆的周围环境)。通过对应的传感装置可以如上所述确定车辆位置的偏离。在计算机单元上执行的(数学)模型可以借助于传递函数来计算车辆位置的偏离如何影响在显示器上的视像。
在图6中示出x-y坐标系，其中，y对应于车辆的水平方向并且x对应于垂直于y的方向。其中，水平的、亦即y方向基本上对应于车辆的周围环境——亦即视像应稳定到的方向或对准。如果传感装置确定到车辆位置的偏离，则该偏离被计算机单元105使用，以便计算车辆位置的该偏离如何影响或将如何影响在显示器上的视像102a。
对于在显示器上显示视像102a必需的对应信息通过显示器101的图形单元101a传输。如果计算机单元现在识别出视像102a由于在x-y坐标系中的车辆位置的偏离而偏离或将偏离由车辆周围环境限定的目标位置，则如以下所述那样通过计算机单元105使视像稳定。
计算机单元105根据由传感器或探测器检测到的或经由通信接口接收到的信息来如上所述实施补偿计算，以便将校正信号kx、ky传输到显示器101的图形单元101a。为了进行补偿计算，可以考虑在不同的时间点t1、t2、t3、t4等接收或确定的不同信息。也可能的是，该计算机单元包括人工神经网络，该人工神经网络基于机器学习可以采用先前检测到的或接收到的信息以用于进行补偿计算。
在图形单元101a上，校正信号kx、ky以对应的对于在显示器上显示视像必需的信息计算。由此实现：图形单元101a将关于车辆位置的偏离校正的、尤其是旋转地和/或平移地校正的用于稳定地显示视像102b的信息输出到显示器101。因此根据本发明确保：在显示器101上的视像102b始终相对于车辆的周围环境稳定地示出，以便因此优化车辆乘员对在显示器上的视像的感知。
附图标记
100 (第一)车辆
101 显示器
101a 图形单元
102 视像
102a 用于视像的数据
102b 校正的用于视像的数据
103 传感器
104 探测器
105 计算单元
200 行驶道路
201 行驶道路不平整
210 平面(车辆的相对的周围环境)
300 第二车辆
400 远程设备
kx、ky 校正信号

Claims (16)

1.用于稳定在车辆(100)、尤其是机动车中的显示器的图像的系统，其中，所述系统具有如下：
-用于视像(102)的至少一个显示器(101)、尤其是监视器；
-至少一个传感器(103)、尤其是加速度传感器；
-计算机单元、尤其是车载电脑；
其中，所述系统被设计用于经由传感器(103)来确定尤其是由于行驶道路不平整(201)引起的车辆(100)震动，并且基于此借助于计算机单元实施补偿计算并且将校正信号输出到显示器，以便稳定在显示器(101)上的视像(102)。
2.根据权利要求1所述的系统，
其中，车辆(100)还具有至少一个通信接口，所述至少一个通信接口被设计用于与第二车辆(300)和/或与对应的远程设备(400)、尤其是服务器和/或云无线地交换信息。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的系统，
其中，车辆(100)的通信接口从第二车辆(300)接收与第二车辆(300)的车辆位置有关的信息，其中，所述与第二车辆的车辆位置有关的信息设有对应于第二车辆的当前位置的位置说明。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，
其中，尤其是当车辆已到达对应的位置说明的位置时，计算机单元使用与第二车辆(300)的第二车辆位置有关的信息，以便在第一时间点(t1)实施补偿计算，以便在需要时将校正信号输出到显示器(101)，以便稳定在显示器上的视像。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，
其中，车辆的通信接口从远程设备接收与行驶道路状况(201)有关的高分辨率的地图信息和/或使用该地图信息，以便在第二时间点(t2)实施补偿计算，以便在需要时将校正信号输出到显示器(101)，以便稳定在显示器上的视像。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，
其中，计算机单元还被设计用于在第三时间点(t3)基于预先检测到或接收到的信息通过机器学习来实施补偿计算，以便在需要时将校正信号输出到显示器(101)，以便稳定在显示器上的视像。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，
其中，车辆(100)还具有探测器(104)，所述探测器被设计用于检测和分析局部的当前的行驶道路状况(201)，并基于此在第四时间点(t4)实施补偿计算，以便在需要时稳定在显示器(101)上的视像。
8.根据权利要求7所述的系统，
其中，探测器(104)包括光学探测器、例如相机和/或红外相机。
9.根据权利要求7所述的系统，
其中，探测器(104)包括激光雷达和/或无线电雷达系统。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，
其中，补偿计算实时进行，尤其是迟延时间为50ms、优选为20ms、更优选为小于20ms。
11.车辆、尤其是自动驾驶车辆，其包括根据前述权利要求所述的系统。
12.通信系统，包括多个根据权利要求11所述的车辆(100、300)以及尤其是一个或多个远程设备(400)、尤其是服务器和/或云，其中，该通信系统能够实现在车辆和/或远程设备之间交换与行驶道路不平整(201)有关的信息或其他的与震动有关的参数。
13.用于稳定在车辆中的显示器的图像的方法，该方法包括如下步骤：
-借助于至少一个在车辆内部的传感器(103)检测尤其是由于行驶道路不平整(201)引起的车辆(100)震动；
-借助于计算机单元、尤其是车载电脑实施补偿计算，以便稳定在显示器(101)上的视像(102)；
-在显示器(101)上显示视像(102)，其中，所述视像的对准相对于震动被校正。
14.根据权利要求13所述的方法，其还包括如下步骤，在该步骤中，经由通信接口和/或所述车辆的另外的探测器(104)接收关于所述车辆(100)的即将发生的震动的信息，并且将该信息用于所述补偿计算。
15.根据权利要求13至14中任一项所述的方法，其中，车辆(100)的通信接口将与当前的车辆位置有关的信息连同车辆(100)的当前的位置说明尤其是在超过所述车辆位置的预先确定的值时发送到远程设备和/或第二车辆。
16.计算机可读的存储介质，该存储介质包含指令，该指令使车辆的计算机单元、尤其是车载电脑执行根据权利要求13至15所述的方法。
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