CN112904996A - 车载抬头显示设备画面补偿方法及装置、存储介质和终端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车载抬头显示设备画面补偿方法及装置、存储介质和终端，其中方法包括根据第一预设方法获取汽车的初始重力向量，并标定重力传感器坐标系和车辆坐标系的常规旋转误差；在汽车运行过程中，实时获取重力传感器的重力数据信息，并根据重力数据信息和初始重力向量计算汽车的当前旋转矩阵；根据当前旋转矩阵和常规旋转误差计算当前状态下汽车的车姿变化信息；基于车姿变化信息和车载抬头显示设备显示画面在车辆坐标系中的原定坐标计算车载抬头显示设备显示画面在车辆坐标系中的期望坐标。本发明将显示画面调整至预期位置，减少使用者观察显示画面时所产生的不适感，增加用户使用体验。

Description

车载抬头显示设备画面补偿方法及装置、存储介质和终端
技术领域
本发明涉及车载抬头显示技术领域，尤其涉及一种基于车载抬头显示设备的画面补偿方法及装置、存储介质和终端。
背景技术
随着车机的普及和汽车电子的发展，增强现实技术已逐步应用到辅助驾驶领域中，且体现出了巨大的市场潜力和应用前景，车载抬头显示设置是增强现实技术的一种具体应用。现有增强现实技术使用在辅助驾驶领域的主要问题有简化开发流程、降低量产化成本、创造更加良好的用户体验以及增强现实辅助驾驶。
增强现实辅助驾驶应用的开发类型多种多样，具体包括光机投射AR-Hud、中控视频AR、倒车镜AR、后视镜AR和仪表盘AR。其中光机投射AR-Hud主要是中控上的AR-Hud应用接收ADAS(Advanced Driving Assistant System，高级驾驶辅助系统)传输的车辆、行人、车道线信息、CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线传输的车速以及车转向等汽车底盘信息，并结合导航等第三方应用信息生成相应的驾驶辅助信息，再通过光机将驾驶辅助信息经过多层反射，最终投射到汽车前挡风玻璃上，辅助驾驶员更加高效安全地驾驶。
但现有的车载抬头显示设备均存在一个问题：即当车辆驶过减速带或坑洼地带时，车辆姿态会发生改变，由于光机与车辆保持相对静止，因此投射的信息与车外实景存在相对位移差，进而造成虚实影像不对应的问题。具体表现为：当车前轮压过减速带，车头上扬，以驾驶员的视点观察投射的信息在实景的天上；当车后轮压过减速带，车头下摆，以驾驶员的视点观察投射的信息在实景的地下；该问题严重影响用户的使用体验。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有车载抬头显示设备在车辆驶过减速带或坑洼地带时提供的显示画面无法与车外实际景象相对应，即当车头上扬时，以驾驶员的视点观察投射的信息在实景的天上；当车后轮压过减速带，车头下摆，以驾驶员的视点观察投射的信息在实景的地下，严重影响用户的使用体验。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种车载抬头显示设备画面补偿方法包括：
根据第一预设方法获取汽车的初始重力向量，并标定重力传感器坐标系和车辆坐标系的常规旋转误差；
实时获取所述重力传感器的重力数据信息，并根据所述重力数据信息和所述初始重力向量计算所述汽车的当前旋转矩阵；
根据所述当前旋转矩阵和所述常规旋转误差计算当前状态下所述汽车的车姿变化信息；
基于所述车姿变化信息和车载抬头显示设备显示画面在所述车辆坐标系中的原定坐标计算所述车载抬头显示设备显示画面在所述车辆坐标系中的期望坐标。
优选地，根据第一预设方法获取汽车的初始重力向量包括：
在所述汽车在平坦路面上行驶过程中，获取预设次数所述重力传感器的重力数据信息；
根据所有所述重力传感器的重力数据信息分别计算对应的重力向量，并计算所有所述重力向量的平均重力向量，将所述平均重力向量作为所述汽车的初始重力向量。
优选地，标定重力传感器坐标系和车辆坐标系的常规旋转误差包括：
根据所述平均重力向量和车辆坐标系垂直于车辆的坐标轴计算重力传感器坐标系和车辆坐标系的常规旋转误差。
优选地，根据所述重力数据信息和所述初始重力向量计算所述汽车的当前旋转矩阵包括：
根据实时获取的所述重力数据信息计算当前重力向量；
根据所述当前重力向量和所述汽车的初始重力向量计算所述汽车的当前旋转矩阵。
优选地，根据所述当前旋转矩阵和所述常规旋转误差计算当前状态下所述汽车的车姿变化信息步骤包括：
将所述常规旋转误差和所述当前旋转矩阵相结合进行计算，得到当前状态下所述汽车的颠簸矩阵，所述颠簸矩阵即为所述汽车的车姿变化信息。
优选地，基于所述车姿变化信息和车载抬头显示设备显示画面在所述车辆坐标系中的原定坐标计算所述车载抬头显示设备显示画面在所述车辆坐标系中的期望坐标步骤包括：
计算所述颠簸矩阵的逆矩阵，得到颠簸逆矩阵；
将所述颠簸逆矩阵和所述车载抬头显示设备显示画面在所述车辆坐标系中的原定坐标相乘得到所述车载抬头显示设备显示画面在所述车辆坐标系中的期望坐标。
优选地，车载抬头显示设备画面补偿方法还包括：
将所述车载抬头显示设备显示画面在所述车辆坐标系中的期望坐标发送给所述车载抬头显示设备，以便于所述车载抬头显示设备根据所述车载抬头显示设备显示画面在所述车辆坐标系中的期望坐标位置对显示画面进行显示。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种车载抬头显示设备画面补偿装置包括常规旋转误差获取模块、当前旋转矩阵获取模块、车姿变化信息获取模块和显示画面期望坐标获取模块；
所述常规旋转误差获取模块，用于根据第一预设方法获取汽车的初始重力向量，并标定重力传感器坐标系和车辆坐标系的常规旋转误差；
所述当前旋转矩阵获取模块，用于实时获取所述重力传感器的重力数据信息，并根据所述重力数据信息和所述初始重力向量计算所述汽车的当前旋转矩阵；
所述车姿变化信息获取模块，用于根据所述当前旋转矩阵和所述常规旋转误差计算当前状态下所述汽车的车姿变化信息；
所述显示画面期望坐标获取模块，用于基于所述车姿变化信息和车载抬头显示设备显示画面在所述车辆坐标系中的原定坐标计算所述车载抬头显示设备显示画面在所述车辆坐标系中的期望坐标。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述车载抬头显示设备画面补偿方法。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种终端，包括：处理器以及存储器，所述存储器与所述处理器之间通信连接；
所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行所述车载抬头显示设备画面补偿方法。
与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
应用本发明实施例提供的车载抬头显示设备画面补偿方法，通过重力传感器实时进行数据采集，计算车辆相对于初始状态的旋转矩阵，再根据计算得到的旋转矩阵对车载抬头显示设备的显示画面在汽车坐标系中的坐标进行抖动补偿矫正，将显示画面调整至预期位置，减少使用者观察显示画面时所产生的不适感，增加用户使用体验，有效解决了车载抬头显示设备在车辆运行状态下受颠簸影响造成的虚实影像不对应的问题。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1示出了本发明实施例一车载抬头显示设备画面补偿方法的步骤示意图；
图2示出了使用本发明实施例一车载抬头显示设备画面补偿方法前显示画面效果示意图；
图3示出了使用本发明实施例一车载抬头显示设备画面补偿方法后显示画面效果示意图；
图4示出了本发明实施例二车载抬头显示设备画面补偿装置结构示意图；
图5示出了本发明实施例四终端结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
增强现实技术已逐步应用到辅助驾驶领域中，且体现出了巨大的市场潜力和应用前景，车载抬头显示设置是增强现实技术的一种具体应用。现有的车载抬头显示设备均存在一个问题：即当车辆驶过减速带或坑洼地带时，车辆姿态会发生改变，由于光机与车辆保持相对静止，因此投射的信息与车外实景存在相对位移差，进而造成虚实影像不对应的问题。具体表现为：当车前轮压过减速带，车头上扬，以驾驶员的视点观察投射的信息在实景的天上；当车后轮压过减速带，车头下摆，以驾驶员的视点观察投射的信息在实景的地下；该问题严重影响用户的使用体验。
实施例一
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明实施例提供了一种车载抬头显示设备画面补偿方法。
图1示出了本发明实施例一车载抬头显示设备画面补偿方法的步骤示意图；参考图1所示，本发明实施例车载抬头显示设备画面补偿方法包括如下步骤。
步骤S101，根据第一预设方法获取汽车的初始重力向量，并标定重力传感器坐标系和车辆坐标系的常规旋转误差。
首先将重力传感器安装在带有抬头显示设备的汽车上，抬头显示设备和重力传感器分别与车载计算机设备系统连接，重力传感器用于将重力数据信息传输给车载计算机设备系统，车载计算机设备系统对重力传感器传输的数据进行处理，得到显示画面在车辆坐标系中的期望坐标后将显示画面在车辆坐标系中的期望坐标传输给抬头显示设备，抬头显示设备基于显示画面在车辆坐标系中的期望坐标对显示画面进行显示。
在安装过程中尽可能的将重力传感器的坐标系和汽车坐标系进行统一，由于人为安装过程中很难实现将重力传感器坐标系和汽车坐标系完全统一，因此在画面补偿过程中需计算重力传感器坐标系和车辆坐标系之间的常规旋转误差。具体常规旋转误差的获取过程如下。
具体将上述汽车在平坦路面上缓慢开出一段距离，在此期间每隔预设时间间隔采集一次重力传感器的重力数据信息，共获取预设次数的重力传感器的重力数据信息。优选地，预设次数为100次。再别将获取的预设次数的重力传感器重力数据信息转换为对应的重力向量，得到对应预设次数个数的重力向量，再将对应预设次数个数的重力向量取平均值，获得预设次数重力向量的平均重力向量，将获取的平均重力向量作为汽车的初始重力向量。将汽车的初始重力向量作为汽车行驶过程的初始姿态。
进一步将车辆坐标系垂直于车辆的坐标轴作为Y轴，根据重力传感器的平均重力向量和车辆坐标系的Y轴计算重力传感器坐标系和车辆坐标系的常规旋转误差。
需要说明的是，采集预设次数重力传感器的重力数据信息时要求汽车在水平平坦的地面上缓慢行驶，不能选择有坡度或坑洼的路段；同时在汽车的初始重力向量或重力传感器坐标系和车辆坐标系的常规旋转误差计算获取过程中，汽车行驶在平坦路面上的距离、时间以及该过程中重力数据信息的采集次数均可以根据具体情况进行设置，采集的重力数据信息越多，得到的初始重力向量和重力传感器坐标系和车辆坐标系的常规旋转误差与真实数据误差越小。
步骤S102，在汽车运行过程中，实时获取重力传感器的重力数据信息，并根据重力数据信息和初始重力向量计算汽车的当前旋转矩阵。
具体地，在汽车正常运行过程中，车载计算机设备系统实时获取重力传感器重力数据信息，可通过将当前重力向量和汽车的初始重力向量进行对比，计算出汽车当前重力向量相对于初始重力向量的改变量，即根据当前重力向量和汽车的初始重力向量计算汽车的当前旋转矩阵。
步骤S103，根据当前旋转矩阵和常规旋转误差计算当前状态下汽车的车姿变化信息。
具体地，由于重力传感器在安装过程中无法与汽车坐标达到完全一致，因此在得到当前旋转矩阵后，还需对其误差矫正，即将计算得到的当前旋转矩阵和标定得到的重力传感器坐标系和车辆坐标系之间的常规旋转误差进行计算，获取当前状态下汽车的颠簸矩阵，进一步将颠簸矩阵作为汽车当前状态相对于初始状态的改变情况，即汽车的车姿变化信息。具体假设常规旋转误差为R，当前旋转矩阵为Q，则当前状态下汽车的颠簸矩阵即为RQR-1。
步骤S104，基于车姿变化信息和车载抬头显示设备显示画面在车辆坐标系中的原定坐标计算车载抬头显示设备显示画面在车辆坐标系中的期望坐标。
具体地，基于获取的当前汽车颠簸矩阵后，可根据当前汽车的车姿变化信息对显示设备的显示画面进行抖动补偿计算。具体根据汽车的颠簸矩阵获取对应的逆矩阵，得到颠簸逆矩阵；将颠簸逆矩阵与车载抬头显示设备显示画面在车辆坐标系中的原定坐标相乘，即得到车载抬头显示设备显示画面在车辆坐标系中的期望坐标。
更进一步假设颠簸矩阵为Q，颠簸逆矩阵为Q′，车载抬头显示设备显示画面的坐标为P，则车载抬头显示设备显示画面的期望坐标P′即可用下式表示：
P’＝Q’x P。
为了更好的说明车载抬头显示设备画面补偿方法前和补偿后的区别，图2示出了使用本发明实施例一车载抬头显示设备画面补偿方法前显示画面效果示意图；图3示出了使用本发明实施例一车载抬头显示设备画面补偿方法后显示画面效果示意图；参考图2和图3所示可知，经画面补偿后的显示画面与汽车行驶过程中的实际景象更为贴合，可达到期望效果。
需要说明的是，本发明实施例还包括步骤S105，该步骤中车载计算机设备系统将得到的车载抬头显示设备显示画面在车辆坐标系中的期望坐标发送给车载抬头显示设备，以便于车载抬头显示设备可根据显示画面在车辆坐标系中的期望坐标对其进行显示。
本发明实施例提供的车载抬头显示设备画面补偿方法，通过重力传感器实时进行数据采集，计算车辆相对于初始状态的旋转矩阵，再根据计算得到的旋转矩阵对车载抬头显示设备的显示画面在汽车坐标系中的坐标进行抖动补偿矫正，将显示画面调整至预期位置，减少使用者观察显示画面时所产生的不适感，增加用户使用体验，有效解决了车载抬头显示设备在车辆运行状态下受颠簸影响造成的虚实影像不对应的问题。
实施例二
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明实施例提供了一种车载抬头显示设备画面补偿装置。
图4示出了本发明实施例二车载抬头显示设备画面补偿装置结构示意图；参考图4所示，本发明车载抬头显示设备画面补偿装置包括常规旋转误差获取模块、当前旋转矩阵获取模块、车姿变化信息获取模块和显示画面期望坐标获取模块。
常规旋转误差获取模块用于根据第一预设方法获取汽车的初始重力向量，并标定重力传感器坐标系和车辆坐标系的常规旋转误差；
当前旋转矩阵获取模块用于在汽车运行过程中，实时获取重力传感器的重力数据信息，并根据重力数据信息和初始重力向量计算汽车的当前旋转矩阵；
车姿变化信息获取模块用于根据当前旋转矩阵和常规旋转误差计算当前状态下汽车的车姿变化信息；
显示画面期望坐标获取模块用于基于车姿变化信息和显示设备显示画面在车辆坐标系中的原定坐标计算显示设备显示画面在所述车辆坐标系中的期望坐标。
本发明实施例提供的车载抬头显示设备画面补偿方法，通过重力传感器实时进行数据采集，计算车辆相对于初始状态的旋转矩阵，再根据计算得到的旋转矩阵对车载抬头显示设备的显示画面在汽车坐标系中的坐标进行抖动补偿矫正，将显示画面调整至预期位置，减少使用者观察显示画面时所产生的不适感，增加用户使用体验，有效解决了车载抬头显示设备在车辆运行状态下受颠簸影响造成的虚实影像不对应的问题。
实施例三
为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明实施例还提供了一种存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可实现实施例一中车载抬头显示设备画面补偿方法中的所有步骤。
车载抬头显示设备画面补偿方法的具体步骤以及应用本发明实施例提供的可读存储介质获取的有益效果均与实施例一相同，在此不在对其进行赘述。
需要说明的是：存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
实施例四
为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明实施例还提供了一种终端。
图5示出了本发明实施例四终端结构示意图，参照图5，本实施例终端包括相互连接的处理器及存储器；存储器用于存储计算机程序，处理器用于执行存储器存储的计算机程序，以使终端执行时可实现实施例一中车载抬头显示设备画面补偿方法中的所有步骤。
车载抬头显示设备画面补偿方法的具体步骤以及应用本发明实施例提供的终端获取的有益效果均与实施例一相同，在此不在对其进行赘述。
需要说明的是，存储器可能包含随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。同理处理器也可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称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。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种车载抬头显示设备画面补偿方法，包括：
根据第一预设方法获取汽车的初始重力向量，并标定重力传感器坐标系和车辆坐标系的常规旋转误差；
实时获取所述重力传感器的重力数据信息，并根据所述重力数据信息和所述初始重力向量计算所述汽车的当前旋转矩阵；
根据所述当前旋转矩阵和所述常规旋转误差计算当前状态下所述汽车的车姿变化信息；
基于所述车姿变化信息和车载抬头显示设备显示画面在所述车辆坐标系中的原定坐标计算所述车载抬头显示设备显示画面在所述车辆坐标系中的期望坐标。
2.根据权利要求1所述的画面抖动补偿方法，其特征在于，根据第一预设方法获取汽车的初始重力向量包括：
在所述汽车在平坦路面上行驶过程中，获取预设次数所述重力传感器的重力数据信息；
根据所有所述重力传感器的重力数据信息分别计算对应的重力向量，并计算所有所述重力向量的平均重力向量，将所述平均重力向量作为所述汽车的初始重力向量。
3.根据权利要求2所述的画面抖动补偿方法，其特征在于，标定重力传感器坐标系和车辆坐标系的常规旋转误差包括：
根据所述平均重力向量和车辆坐标系垂直于车辆的坐标轴计算重力传感器坐标系和车辆坐标系的常规旋转误差。
4.根据权利要求1所述的画面抖动补偿方法，其特征在于，根据所述重力数据信息和所述初始重力向量计算所述汽车的当前旋转矩阵包括：
根据实时获取的所述重力数据信息计算当前重力向量；
根据所述当前重力向量和所述汽车的初始重力向量计算所述汽车的当前旋转矩阵。
5.根据权利要求1所述的画面抖动补偿方法，其特征在于，根据所述当前旋转矩阵和所述常规旋转误差计算当前状态下所述汽车的车姿变化信息步骤包括：
将所述常规旋转误差和所述当前旋转矩阵相结合进行计算，得到当前状态下所述汽车的颠簸矩阵，所述颠簸矩阵即为所述汽车的车姿变化信息。
6.根据权利要求5所述的画面抖动补偿方法，其特征在于，基于所述车姿信息和车载抬头显示设备显示画面在所述车辆坐标系中的原定坐标计算所述车载抬头显示设备显示画面在所述车辆坐标系中的期望坐标步骤包括：
计算所述颠簸矩阵的逆矩阵，得到颠簸逆矩阵；
将所述颠簸逆矩阵和所述车载抬头显示设备显示画面在所述车辆坐标系中的原定坐标相乘得到所述车载抬头显示设备显示画面在所述车辆坐标系中的期望坐标。
7.根据权利要求1所述的画面抖动补偿方法，其特征在于，还包括：
将所述车载抬头显示设备显示画面在所述车辆坐标系中的期望坐标发送给所述车载抬头显示设备，以便于所述车载抬头显示设备根据所述车载抬头显示设备显示画面在所述车辆坐标系中的期望坐标位置对显示画面进行显示。
8.一种车载抬头显示设备画面补偿装置，其特征在于，包括常规旋转误差获取模块、当前旋转矩阵获取模块、车姿变化信息获取模块和显示画面期望坐标获取模块；
所述常规旋转误差获取模块，用于根据第一预设方法获取汽车的初始重力向量，并标定重力传感器坐标系和车辆坐标系的常规旋转误差；
所述当前旋转矩阵获取模块，用于实时获取所述重力传感器的重力数据信息，并根据所述重力数据信息和所述初始重力向量计算所述汽车的当前旋转矩阵；
所述车姿变化信息获取模块，用于根据所述当前旋转矩阵和所述常规旋转误差计算当前状态下所述汽车的车姿变化信息；
所述显示画面期望坐标获取模块，用于基于所述车姿变化信息和车载抬头显示设备显示画面在所述车辆坐标系中的原定坐标计算所述车载抬头显示设备显示画面在所述车辆坐标系中的期望坐标。
9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述车载抬头显示设备画面补偿方法。
10.一种终端，其特征在于，包括：处理器以及存储器，所述存储器与所述处理器之间通信连接；
所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行如权利要求1至7中任一项所述车载抬头显示设备画面补偿方法。
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