CN112946889A - 抬头显示成像系统、车辆及移动机构控制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种抬头显示成像系统、车辆及移动机构控制方法和装置，通过车辆中的ECU基于图像采集设备采集的图像确定观察者的眼睛位置，并当观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时控制移动机构对HUD的成像位置进行调整，使得观察者在观察HUD在调整后的成像位置所呈现的图像，可以消除或减少眼睛位置高低带来的垂直方向视线的影响，避免影响观察者在垂直方向的视线角度，提高了HUD的使用体验。

Description

抬头显示成像系统、车辆及移动机构控制方法和装置
技术领域
本发明涉及抬头显示技术领域，具体而言，涉及一种抬头显示成像系统、车辆及移动机构控制方法和装置。
背景技术
抬头显示设备(Head Up Display，HUD)技术可以避免驾驶员在驾驶过程中低头看仪表盘所导致的分心，提高驾驶安全系数，同时也能带来更好的驾驶体验。所以，HUD正在广泛应用于车辆中，给与车辆中驾驶员和乘客等观察者带来较好的视觉体验。
观察者在车辆内观看HUD展示图像的过程中，容易出现因观察者的身高差别以及在车辆内的坐姿习惯使得观察者眼睛位置高低不同带来垂直方向的视线影响的情况，降低观察者对HUD的使用体验。
发明内容
为解决上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种抬头显示成像系统、车辆及移动机构控制方法和装置。
第一方面，本发明实施例提供了一种抬头显示成像系统，包括：图像采集设备、抬头显示器HUD、电子控制单元ECU以及移动机构；
所述图像采集设备、所述HUD、以及所述移动机构分别与所述ECU连接；
所述图像采集设备，用于采集车辆内观察者的图像，并将采集的所述图像发送到所述ECU；
所述移动机构，安装在所述车辆上，用于在所述ECU的控制下对所述HUD的成像位置进行调整；
所述ECU，用于基于所述图像采集设备采集的所述图像确定所述观察者的眼睛位置，并当所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述移动机构在垂直方向上对所述HUD的成像位置进行调整。
第二方面，本发明实施例还提供了一种车辆，包括上述第一方面所述的抬头显示成像系统。
第三方面，本发明实施例还提供了一种移动机构控制方法，用于上述第一方面所述的抬头显示成像系统，包括：
电子控制单元ECU获取车辆内观察者的图像；
基于所述图像采集设备采集的所述图像确定所述观察者的眼睛位置；
当所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述移动机构在垂直方向上对所述HUD的成像位置进行调整。
第四方面，本发明实施例还提供了一种移动机构控制装置，包括：
获取模块，用于获取车辆内观察者的图像；
确定模块，用于基于所述图像采集设备采集的所述图像确定所述观察者的眼睛位置；
调整模块，用于当所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述移动机构在垂直方向上对所述HUD的成像位置进行调整。
第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述第三方面所述的方法的步骤。
第六方面，本发明实施例还提供了一种移动机构控制装置，所述移动机构控制装置包括有存储器，处理器以及一个或者一个以上的程序，其中所述一个或者一个以上程序存储于所述存储器中，且经配置以由所述处理器执行上述第三方面所述的方法的步骤。
本发明实施例上述第一方面至第六方面提供的方案中，通过车辆中的电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)基于图像采集设备采集的图像确定观察者的眼睛位置，并当观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时控制移动机构对HUD的成像位置进行调整，使得观察者在观察HUD在调整后的成像位置所呈现的图像，与相关技术中观察者眼睛位置高低不同带来垂直方向的视线影响的情况相比，通过车辆中的ECU控制移动机构在垂直方向上对HUD的成像位置进行调整，从而可以消除或减少眼睛位置高低带来的垂直方向视线的影响，避免影响观察者在垂直方向的视线角度，提高了HUD的使用体验。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了HUD组成的成像系统的示意图；
图2示出了HUD的结构示意图；
图3a示出了垂直视差形成原理图；
图3b示出了增强现实抬头显示器(Augmented Reality Head Up Display，AR-HUD)呈现图像与真实环境中的实景融合时出现图像与实景不能融合，形成垂直视差的原理图；
图4示出了本发明实施例1所提供的移动机构采用导轨模块的一种抬头显示成像系统的结构示意图；
图5示出了本发明实施例所提供的移动机构采用导轨模块的一种抬头显示成像系统中，HUD的运动方向的示意图；
图6示出了本发明实施例1所提供的移动机构采用导轨模块的一种抬头显示成像系统中，另一个HUD移动示意图；
图7示出了本发明实施例1所提供的移动机构采用座椅高度调节装置的抬头显示成像系统的结构示意图；
图8示出了本发明实施例2所提供的移动机构控制方法的流程图；
图9示出了本发明实施例3所提供的移动机构控制装置的结构示意图；
图10示出了本发明实施例4所提供的另一种移动机构控制装置的结构示意图。
具体实施方式
参见图1所示的HUD组成的成像系统的示意图，该成像系统包括HUD100和车辆的挡风玻璃102。HUD100发出的光线入射至挡风玻璃102，并在挡风玻璃102上发生反射，反射光线汇聚至观察者的观察区域，使观察者在观察区域内可观察到一个处于挡风玻璃外的虚像。
在一个实施方式中，参见图2所示的HUD的结构示意图，所述HUD100，包括：像源200、平面镜202和曲面镜204。像源200、平面镜202和曲面镜204分别通过固定架固定在所述HUD内。
所述像源200发出的光线经过平面镜202反射后入射到曲面镜204，并在曲面镜204上发生反射后从所述HUD的出光口射出，射出的光线入射至车辆的挡风玻璃。
所述像源200，可以采用主动发光像源或被动发光像源。
在一个实施方式中，主动发光像源，包括但不限于：发光二极管(Light EmittingDiode，LED)显示器以及有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示器。
所述被动发光像源，包括但不限于：液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、DLP投影(Digital Light Processin，DLP)、以及投影仪。
所述平面镜202，可以使光线在HUD内经过一次反射后入射曲面镜，增加光线在HUD内的光程，缩小HUD的体积。
所述曲面镜204，可以配合挡风玻璃的形状，消除光线呈现图像的畸变；并对图像起到放大作用，增大光线呈现图像的尺寸。
目前，HUD技术可以避免驾驶员在驾驶过程中低头看仪表盘所导致的分心，提高驾驶安全系数，同时也能带来更好的驾驶体验。因此，HUD正在广泛应用于车辆中，给与车辆中驾驶员和乘客等观察者带来较好的视觉体验。
AR-HUD是HUD中的一种，可以实现很好的视觉体验。基于AR-HUD的成像原理，AR-HUD投射出的图像需要与真实环境融合到一起，如方向指示箭头需要与道路精准融合，才可以实现很好的视觉效果。与上述HUD不同，AR-HUD是通过内部特殊设计的光学系统，在驾驶员视线区域内合理、生动地显示一些驾驶信息，以增强驾驶员对于实际驾驶环境的感知。比如驾驶员驾驶车辆偏离既定车道，AR-HUD可以在车辆正常行驶车道的车道线边缘处标出红线提醒驾驶员车辆已经偏离车道；以及驾驶时可以在前车后部看到一条标记的亮带等。因此，AR-HUD的兴起，对HUD行业提出了更高的技术要求。
基于AR-HUD的原理，AR-HUD投射出的图像需要与真实环境的物体进行完美融合，如方向指示箭头需要与道路精准融合等，才能给观察者良好的视觉感受。
观察者在观察AR-HUD所呈现图像的过程中，会出现观察者看到的AR-HUD所呈现的图像与真实环境存在垂直视差的情况，垂直视差会导致观察者看到的图像与真实环境在垂直方向上不能完全融合到一起，降低了观察者对AR-HUD的使用体验。
其中，所述垂直方向，是指垂直于车辆行驶路面所在平面的方向。
所述垂直视差，是指观察者看到的HUD呈现的图像在垂直方向上偏离的情况；
进一步地，当图像是AR-HUD呈现的图像时，所述垂直视差，是指图像与真实环境在垂直方向上不能完全融合到一起的情况。
参见图3a所示的垂直视差形成原理图，HUD100发出的光线，经过出光位置A，在挡风玻璃102上发生反射，反射光线的反向延长线经过出光位置A相对于挡风玻璃的虚像位置A’。
通常情况下，会设置观察区域一1作为HUD的默认观察区域，但是由于不同观察者的身高存在差异，即使在同一位置就坐，坐姿也有所不相同。所以，在垂直方向上，针对不同观察者还会出现观察区域二2和观察区域三3两个不同的观察区域。
当观察者的双眼在垂直方向上偏高，即处于图中的观察区域二2时，根据以上的描述可以看出，反射光线的反向延长线必过A’，可以看出此时观察者看到的位于虚像位置二5的图像相对于位于虚像位置一4的图像位置更靠下。同理，当观察者双眼位置在垂直方向上偏低，即处于图3中的观察区域三3时，此时观察者在观察区域三3看到的虚像位置三6的图像位置相对于虚像位置一1的图像位置更靠上。
即当观察者的双眼位于观察区域二2时，由于下视角比观察者的双眼位于观察区域一1时大，使得观察者在虚像位置二5观察到图像时出现图像位置偏下的垂直视差。当观察者的双眼位于观察区域三3时，由于下视角比观察者的双眼位于观察区域一1时小，使得观察者在虚像位置三6观察到图像时出现图像位置偏上的垂直视差。
进一步地，参见图3b所示的AR-HUD呈现图像与真实环境中的实景融合时出现图像与实景不能融合，形成垂直视差的原理图，其中，设置观察区域一1作为AR-HUD的默认观察区域，那么观察者在观察区域一1看到位于虚像位置一4的图像是与真实环境中的实景B能够完美融合的。因此，观察者的双眼在AR-HUD的观察区域一1内时，才能在虚像位置一4看到与真实环境中的实景B完美融合的图像。
但是当观察者的双眼位于观察区域二2时，由于下视角比观察者的双眼位于观察区域一1时大，使得观察者在虚像位置二5观察到图像时出现图像位于真实环境中的实景B下方的情况导致的垂直视差。当观察者的双眼位于观察区域三3时，由于下视角比观察者的双眼位于观察区域一1时小，使得观察者在虚像位置三6观察到图像时出现图像位于真实环境中的实景B上方的情况导致的垂直视差。
所述下视角，是观察者眼睛与HUD呈现图像的中心之间的连线与车辆行驶方向所在平面之间的夹角。
基于此，本申请实施例提出一种抬头显示成像系统、车辆及移动机构控制方法和装置，通过车辆中的ECU基于图像采集设备采集的图像确定观察者的眼睛位置，并当观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时控制移动机构对HUD的成像位置进行调整，使得观察者在观察HUD在调整后的成像位置所呈现的图像时，看到所述HUD所呈现的图像在视觉上与真实环境融合，与相关技术中观察者眼睛位置高低不同带来垂直方向的视线影响的情况相比，通过车辆中的ECU控制移动机构在垂直方向上对HUD的成像位置进行调整，从而可以消除或减少眼睛位置高低带来的垂直方向视线的影响，避免影响观察者在垂直方向的视线角度，提高了HUD的使用体验。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请做进一步详细的说明。
在以下各实施例中，术语“HUD”可以指代发出具有增强现实效果图像的抬头显示设备，也可以指代普通的HUD。
术语“视觉上与真实环境融合”，是指观察者的双眼看到的HUD呈现的图像与真实环境是完全融合到一起的。
所述眼盒，是指观察者可以看到HUD完整图像的区域。对于AR-HUD，眼盒内可以观察到与真实环境较好融合的图像。
所述眼盒中心位置，是指眼盒的几何中心所在位置。
所述眼椭圆，是描述不同身材驾驶员眼睛在空间上相对车辆内部参考点位置的一种统计表示法，根据眼点的分布情况,分为90百分位、95百分位、以及99百分位等眼椭圆。
一般而言，眼盒与眼椭圆区域重合或部分重叠，观察者双眼处于眼椭圆范围内时，可以观察到HUD的图像；观察者双眼处于眼盒内时，可以观察到HUD完整的图像的；对于AR-HUD而言，可以观察到与实景融合效果较好的图像；观察者双眼处于眼盒中心时，可以观察到与实景完美融合的图像。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请做进一步详细的说明。
实施例1
本实施例提出一种抬头显示成像系统，包括：图像采集设备、抬头显示器HUD、电子控制单元ECU以及移动机构。
所述图像采集设备、所述HUD、以及所述移动机构分别与所述ECU连接。
所述图像采集设备，用于采集车辆内观察者的图像，并将采集的所述图像发送到所述ECU。
所述移动机构，安装在所述车辆上，用于在所述ECU的控制下对所述HUD的成像位置进行调整。
所述图像采集设备，可以安装在任意能采集到观察者图像的位置，优选为车辆的挡风玻璃上。
所述ECU，用于基于所述图像采集设备采集的所述图像确定所述观察者的眼睛位置，并当所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述移动机构在垂直方向上对所述HUD的成像位置进行调整。
所述ECU控制所述移动机构在垂直方向上对所述HUD的成像位置进行调整，使得所述观察者在观察所述HUD在调整后的HUD的成像位置所呈现的图像时，可以消除或减少眼睛位置高低带来的垂直方向视线的影响，看到所述HUD所呈现的图像在视觉上与真实环境融合。
所述ECU，可以采用现有的任何图像处理算法，对所述图像采集设备采集的所述图像进行处理，从所述图像中确定所述观察者的眼睛位置，这里不再赘述。
所述观察者的眼睛位置，可以用三维坐标表示，用于表示所述观察者看到HUD所呈现图像时的眼睛位置。
所述眼盒的中心位置，可以用三维坐标表示，是通过观察者的眼椭圆位置及HUD的设计要求确定的，，缓存在所述ECU中。在所述眼盒的中心位置，观察者看到的HUD呈现的图像在视觉上与真实环境融合，不会存在垂直视差的缺陷。
所述眼椭圆位置，是统计不同身高的观察者观看HUD呈现的图像时观察者眼睛的统计分布位置。
所述距离阈值，缓存在所述ECU中，可以设置为0厘米至30厘米之间的任何距离长度。
所述移动机构，包括但不限于：导轨模块和座椅高度调节装置。
所述ECU，可以采用现有技术中任何可以对机械结构进行控制的方式，对导轨模块和座椅高度调节装置的位置进行调整，这里不再一一赘述。
所述移动机构采用导轨模块时，参见图4所示的移动机构采用导轨模块的抬头显示成像系统的结构示意图，所述抬头显示成像系统，包括：图像采集设备400、HUD100、电子控制单元ECU以及移动机构。所述导轨模块，包括固定架404和导轨406；所述导轨406与所述固定架404连接，所述导轨通过所述固定架固定在车辆上，所述HUD固定在导轨上；所述HUD在所述导轨的带动下沿接近所述车辆挡风玻璃102的方向运动或者沿远离所述车辆挡风玻璃102的方向运动。
在本实施例中，参见图5所示的HUD的运动方向的示意图，所述HUD100接近所述挡风玻璃，就是指缩短所述HUD100的出光位置A到所述挡风玻璃的垂向距离H；如图5所示，所述垂向距离H是指出光位置A与挡风玻璃所在平面的垂直距离。
所述HUD100远离所述挡风玻璃，就是指增加所述HUD100的出光位置A到所述挡风玻璃的垂向距离。
那么，沿所述接近所述车辆挡风玻璃的方向运动，是指：HUD100可以在经过所述HUD100的出光位置A与挡风玻璃102平行的平面500与挡风玻璃102之间，沿缩短所述HUD的出光位置A到挡风玻璃102的垂向距离的任一方向上进行运动。
沿所述远离所述车辆挡风玻璃的方向运动，是指：HUD100可以在除所述HUD100的出光位置A与挡风玻璃102平行的平面500与挡风玻璃102之间的空间内，沿增加所述HUD的出光位置A到挡风玻璃102的垂向距离的任一方向上进行运动。
在一个实施方式中，为了使HUD100接近或者远离挡风玻璃，所述导轨模块中导轨的延伸方向可以包括但不限于：水平方向、垂直方向、以及倾斜方向。
当确定所述观察者的眼睛位置高于所述眼盒的中心位置时，为了使观察者看到HUD呈现的图像，所述ECU，用于当所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述移动机构在垂直方向上对所述HUD的成像位置进行调整，包括以下步骤(1)至步骤(3)：
(1)当确定所述观察者的眼睛位置高于所述眼盒的中心位置时，根据所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差，确定出与所述高度差对应的导轨移动距离；
(2)根据确定的所述导轨移动距离，生成使所述导轨沿远离所述车辆挡风玻璃的方向运动的控制指令；
(3)根据所述控制指令，控制所述导轨带动所述HUD沿远离所述车辆挡风玻璃的方向移动所述导轨移动距离，以在垂直方向上提高所述HUD的成像位置。
在上述步骤(1)中，根据所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置，可以计算得到所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差。
计算得到所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差的过程，就是基于所述观察者的眼睛位置的三维坐标与眼盒的中心位置的三维坐标，计算眼睛位置到眼盒的中心位置所在平面的垂直距离的过程。即使用现有技术中任何可以计算空间中点到平面垂直距离的过程得到，这里不再赘述。
所述眼盒的中心位置所在平面，是经过眼盒的中心位置且与所述车辆的行驶路面平行的平面。
在计算得到所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差后，所述ECU可以从所述ECU自身缓存的高度差与导轨移动距离的对应关系表中，确定出与计算得到的高度差对应的导轨移动距离。
所述高度差与导轨移动距离的对应关系表中记载的不同的高度差与导轨移动距离的对应关系，是本领域技术人员通过实验得到的，具体过程不在本申请的讨论范围之内。
具体地，在上述步骤(3)中，以图4对所述HUD在所述导轨的带动下沿远离所述车辆挡风玻璃102的方向运动做进一步说明。
如图4所示，HUD100的出光位置的初始位置是第一出光位置410；在所述第一出光位置410下，第一观察位置416位于眼盒的中心位置，使得观察者可以在第一观察位置416看到HUD呈现的图像。
当确定观察者的观察位置是高于眼盒的中心位置416的第二观察位置418时，HUD100在导轨406带动下，沿远离挡风玻璃的方向由第一出光位置410移动至第二出光位置414时，HUD100出射光线在挡风玻璃上反射的位置和/或角度发生改变，使虚像形成位置上移，适合观察位置高于眼盒的中心位置416的第二观察位置418。
除了上述图4所示的运动方式外，参见图6所示的另一个HUD移动示意图，其中，当HUD的初始位置在位置700时，若确定所述观察者的眼睛位置高于所述眼盒的中心位置，则会造成观察到的虚像位置偏下，需要抬高虚像位置，以消除垂直视差；那么可以将HUD向右移动至位置702处；也可以将HUD下移至位置704处；还可以将HUD移动至斜下方的位置706处，都可以起到在垂直方向上移虚像位置的目的，消除所述观察者的眼睛位置高于所述眼盒的中心位置时带来的垂直视差。
当确定所述观察者的眼睛位置低于所述眼盒的中心位置时，为了使观察者看到HUD呈现的图像，所述ECU，用于当所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述移动机构在垂直方向上对所述HUD的成像位置进行调整，还可以包括以下步骤(1)至步骤(3)：
(1)当确定所述观察者的眼睛位置低于所述眼盒的中心位置时，根据所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差，确定出与所述高度差对应的导轨移动距离；
(2)根据确定的所述导轨移动距离，生成使所述导轨沿接近所述车辆挡风玻璃的方向运动的调整指令；
(3)根据所述调整指令，控制所述导轨带动所述HUD沿接近所述车辆挡风玻璃的方向移动所述导轨移动距离，以在垂直方向上降低所述HUD的成像位置。
上述步骤(1)的具体实现过程，与上述确定所述观察者的眼睛位置高于所述眼盒的中心位置时确定与所述高度差对应的导轨移动距离的过程中计算所述观察者的眼睛位置与所述眼盒的中心位置高度差的方式类似，这里不再赘述。
具体地，在上述步骤(3)中，以图4对所述HUD在所述导轨的带动下沿接近所述车辆挡风玻璃102的方向运动做进一步说明。如图4所示，当确定观察者的观察位置是低于眼盒的中心位置416的第三观察位置420时，HUD100在导轨406带动下，沿接近挡风玻璃的方向由第一出光位置410移动至第三出光位置412时，HUD100出射光线在挡风玻璃上反射的位置和/或角度发生改变，使虚像形成位置下移，适合观察位置低于眼盒的中心位置416的第三观察位置420。
除了上述图4所示的运动方式外，参见图6所示的HUD移动示意图，其中，设HUD的初始位置在位置706。若确定所述观察者的眼睛位置低于所述眼盒的中心位置，则会造成观察到的虚像位置偏高，需要降低虚像位置，以消除垂直视差；那么可以将HUD向上移动至位置702处；也可以将HUD左移至位置704处；还可以将HUD移动至斜上方的位置700处，都可以起到降低虚像位置的目的，消除所述观察者的眼睛位置低于所述眼盒的中心位置时带来的垂直视差。
除了上述导轨模块外，所述移动机构还可以采用座椅高度调节装置。参见图7所示的移动机构采用座椅高度调节装置的抬头显示成像系统的结构示意图，所述抬头显示成像系统，包括：图像采集设备400、HUD100、ECU以及移动机构。
所述移动机构采用座椅高度调节装置600。
所述座椅高度调节装置600安装在座椅604上，在所述ECU的控制下升高或者降低座椅高度。
所述ECU，还用于当所述观察者的眼睛位置与所述眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述座椅高度调节装置升高或者降低，在垂直方向上对所述观察者的眼睛位置进行调整，使得调整后的所述观察者的眼睛位置处于所述眼盒的中心位置602。
当确定所述观察者的眼睛位置高于所述眼盒的中心位置时，为了在垂直方向上对所述观察者的眼睛位置进行调整，所述ECU，用于当所述观察者的眼睛位置与所述眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述座椅高度调节装置升高或者降低，在垂直方向上对所述观察者的眼睛位置进行调整，包括：
当确定所述观察者的眼睛位置高于所述眼盒的中心位置时，根据所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差，控制所述座椅高度调节装置按照所述高度差降低所述座椅的高度，从而在垂直方向上降低所述观察者的眼睛位置。使得调整后的所述观察者的眼睛位置处于所述眼盒的中心位置602。
在上述步骤中，确定所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差的过程，就是基于所述观察者的眼睛位置的三维坐标与眼盒的中心位置的三维坐标，计算所述眼睛位置到眼盒的中心位置所在平面的垂直距离的过程，是现有技术，这里不再赘述。
所述眼盒的中心位置所在平面，是经过眼盒的中心位置且与所述车辆的行驶路面平行的平面。当确定所述观察者的眼睛位置低于所述眼盒的中心位置时，为了在垂直方向上对所述观察者的眼睛位置进行调整，所述ECU，用于当所述观察者的眼睛位置与所述眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述座椅高度调节装置升高或者降低，在垂直方向上对所述观察者的眼睛位置进行调整，还包括：
当确定所述观察者的眼睛位置低于所述眼盒的中心位置时，根据所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差，控制所述座椅高度调节装置按照所述高度升高所述座椅的高度，从而在垂直方向上升高所述观察者的眼睛位置。使得调整后的所述观察者的眼睛位置处于所述眼盒的中心位置602。
上述步骤的具体实现过程，与上述控制所述座椅高度调节装置按照所述高度差降低所述座椅的高度的过程类似，这里不再赘述。
除了使用上述移动机构外，还可以增加HUD的出光口在所述车辆的行驶方向上的截面中沿所述车辆的行驶方向的边长(即水平截面上的边长)宽度，参见图5所示的HUD的运动方向的示意图，将所述HUD出光口沿所述车辆的行驶方向的边长L范围扩大到180毫米至260毫米，或根据实际车辆情况调整的更小或更大，从而在垂直方向上增加眼盒的中心位置的覆盖范围，减小垂直视差出现的概率。
当HUD采用AR-HUD时，除了垂直方向会出现垂直视差的问题外，还存在因观察者在车辆内观看AR-HUD展示图像的过程中，观察者左右眼及水平方向上双眼水平偏移，引起观察到的图像和真实环境之间存在水平视差的问题。
为了解决上述问题，可以将HUD中的所述像源200设置在靠近所述曲面镜204的焦平面的位置或者设置在所述曲面镜204的焦平面所在位置，使得反射出HUD的光线能够形成远距离虚像。
所述远距离虚像，用于消除观察者观看图像时的水平视差。
所述远距离虚像的成像位置，可以是距离观察者十几米、几十米或者无穷远的位置。
所述远距离虚像的成像位置应该与真实环境相关，使所述远距离虚像应尽可能在视觉上与真实环境融合，从而尽量避免驾驶员观察AR-HUD成像时产生的水平视差。
本实施例还提出一种车辆，包括上述的抬头显示成像系统。
综上所述，本实施例提出的抬头显示成像系统和车辆，通过车辆中的ECU基于图像采集设备采集的图像确定观察者的眼睛位置，并当观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时控制移动机构对HUD的成像位置进行调整，使得观察者在观察HUD在调整后的成像位置所呈现的图像，与相关技术中观察者眼睛位置高低不同带来垂直方向的视线影响的情况相比，通过车辆中的ECU控制移动机构在垂直方向上对HUD的成像位置进行调整，从而可以消除或减少眼睛位置高低带来的垂直方向视线的影响，避免影响观察者在垂直方向的视线角度，提高了HUD的使用体验。尤其应用于AR-HUD时，使得观察者在观察HUD在调整后的成像位置所呈现的图像时，看到所述HUD所呈现的图像在视觉上与真实环境融合，带来极好的视觉体验。
基于同一发明构思，本申请实施例中还提供了能够实现上述抬头显示成像系统中ECU功能的移动机构控制方法，由于本申请实施例中的移动机构控制方法解决问题的原理与本申请实施例1所述的ECU实现的功能相似，因此方法的实施可以参见前述ECU实现的功能的实施，重复之处不再赘述。
实施例2
参见图8所示的一种移动机构控制方法的流程图，本实施例提出一种移动机构控制方法，用于实现上述实施例1所述的抬头显示成像系统中ECU实现的功能，包括以下具体步骤：
步骤800、电子控制单元ECU获取车辆内观察者的图像。
步骤802、基于所述图像采集设备采集的所述图像确定所述观察者的眼睛位置。
步骤804、当所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述移动机构在垂直方向上对所述HUD的成像位置进行调整。
当所述移动机构采用导轨模块时，所述步骤804，包括：
当确定所述观察者的眼睛位置高于所述眼盒的中心位置时，根据所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差，确定出与所述高度差对应的导轨移动距离；
根据确定的所述导轨移动距离，生成使所述导轨沿远离所述车辆挡风玻璃的方向运动的控制指令；
根据所述控制指令，控制所述导轨带动所述HUD沿远离所述车辆挡风玻璃的方向移动所述导轨移动距离，以在垂直方向上提高所述HUD的成像位置。
所述步骤804，还包括：
当确定所述观察者的眼睛位置低于所述眼盒的中心位置时，根据所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差，确定出与所述高度差对应的导轨移动距离；
根据确定的所述导轨移动距离，生成使所述导轨沿接近所述车辆挡风玻璃的方向运动的调整指令；
根据所述调整指令，控制所述导轨带动所述HUD沿接近所述车辆挡风玻璃的方向移动所述导轨移动距离，以在垂直方向上降低所述HUD的成像位置。
当所述移动机构采用座椅高度调节装置时，所述方法，还包括：
步骤806、当所述观察者的眼睛位置与所述眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述座椅高度调节装置升高或者降低，在垂直方向上对所述观察者的眼睛位置进行调整，使得调整后的所述观察者的眼睛位置处于所述眼盒的中心位置。
具体地，所述步骤806，包括：当确定所述观察者的眼睛位置高于所述眼盒的中心位置时，根据所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差，控制所述座椅高度调节装置按照所述高度差降低所述座椅的高度，从而在垂直方向上降低所述观察者的眼睛位置。
进一步地，所述步骤806，还包括：
当确定所述观察者的眼睛位置低于所述眼盒的中心位置时，根据所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差，控制所述座椅高度调节装置按照所述高度升高所述座椅的高度，从而在垂直方向上升高所述观察者的眼睛位置。
综上所述，本实施例提出的移动机构控制方法，基于图像采集设备采集的图像确定观察者的眼睛位置，并当观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时控制移动机构对HUD的成像位置进行调整，使得观察者在观察HUD在调整后的成像位置所呈现的图像，与相关技术中观察者眼睛位置高低不同带来垂直方向的视线影响的情况相比，可以控制移动机构在垂直方向上对HUD的成像位置进行调整，从而可以消除或减少眼睛位置高低带来的垂直方向视线的影响，避免影响观察者在垂直方向的视线角度，提高了HUD的使用体验。尤其应用于AR-HUD时，使得观察者在观察HUD在调整后的成像位置所呈现的图像时，看到所述HUD所呈现的图像在视觉上与真实环境融合，带来极好的视觉体验。
基于同一发明构思，本申请实施例中还提供了与上述移动机构控制方法和对应的移动机构控制装置，由于本申请实施例中的装置解决问题的原理与本申请实施例2所述的移动机构控制方法相似，因此装置的实施可以参见前述移动机构控制方法的实施，重复之处不再赘述。
实施例3
参见图9所示的移动机构控制装置的结构示意图，本实施例提出一种移动机构控制装置，包括：
获取模块900，用于获取车辆内观察者的图像。
确定模块902，用于基于所述图像采集设备采集的所述图像确定所述观察者的眼睛位置。
调整模块904，用于当所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述移动机构在垂直方向上对所述HUD的成像位置进行调整。
综上所述，本实施例提出一种移动机构控制装置，基于图像采集设备采集的图像确定观察者的眼睛位置，并当观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时控制移动机构对HUD的成像位置进行调整，使得观察者在观察HUD在调整后的成像位置所呈现的图像时，看到所述HUD所呈现的图像在视觉上与真实环境融合，与相关技术中观察者眼睛位置高低不同带来垂直方向的视线影响的情况相比，可以控制移动机构在垂直方向上对HUD的成像位置进行调整，从而可以消除或减少眼睛位置高低带来的垂直方向视线的影响，避免影响观察者在垂直方向的视线角度，提高了HUD的使用体验。尤其应用于AR-HUD时，使得观察者在观察HUD在调整后的成像位置所呈现的图像时，看到所述HUD所呈现的图像在视觉上与真实环境融合，带来极好的视觉体验。
基于同一发明构思，本申请实施例中还提供了与上述移动机构控制方法和对应的计算机存储介质和移动机构控制装置，由于本申请实施例中的计算机存储介质和装置解决问题的原理与本申请实施例1所述的移动机构控制方法相似，因此装置的实施可以参见前述移动机构控制方法的实施，重复之处不再赘述。
实施例4
本实施例提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述实施例1描述的移动机构控制方法的步骤。具体实现可参见方法实施例1，在此不再赘述。
此外，参见图10所示的另一种移动机构控制装置的结构示意图，本实施例还提出一种移动机构控制装置，上述移动机构控制装置包括总线51、处理器52、收发机53、总线接口54、存储器55和用户接口56。上述移动机构控制装置包括有存储器55。
本实施例中，上述移动机构控制装置还包括：存储在存储器55上并可在处理器52上运行的一个或者一个以上的程序，经配置以由上述处理器执行上述一个或者一个以上程序用于进行以下步骤(1)至步骤(3)：
(1)获取车辆内观察者的图像；
(2)基于所述图像采集设备采集的所述图像确定所述观察者的眼睛位置；
(3)当所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述移动机构在垂直方向上对所述HUD的成像位置进行调整。
收发机53，用于在处理器52的控制下接收和发送数据。
在图10中，总线架构(用总线51来代表)，总线51可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线51将包括由通用处理器52代表的一个或多个处理器和存储器55代表的存储器的各种电路链接在一起。总线51还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本实施例不再对其进行进一步描述。总线接口54在总线51和收发机53之间提供接口。收发机53可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。例如：收发机53从其他设备接收外部数据。收发机53用于将处理器52处理后的数据发送给其他设备。取决于计算系统的性质，还可以提供用户接口56，例如小键盘、显示器、扬声器、麦克风、操纵杆。
处理器52负责管理总线51和通常的处理，如前述上述运行通用操作系统。而存储器55可以被用于存储处理器52在执行操作时所使用的数据。
可选的，处理器52可以是但不限于：中央处理器、单片机、微处理器或者可编程逻辑器件。
可以理解，本发明实施例中的存储器55可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，DRRAM)。本实施例描述的系统和方法的存储器55旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
在一些实施方式中，存储器55存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集：操作系统551和应用程序552。
其中，操作系统551，包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序552，包含各种应用程序，例如媒体播放器(Media Player)、浏览器(Browser)等，用于实现各种应用业务。实现本发明实施例方法的程序可以包含在应用程序552中。
综上所述，本实施例提出一种计算机可读存储介质和移动机构控制装置，基于图像采集设备采集的图像确定观察者的眼睛位置，并当观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时控制移动机构对HUD的成像位置进行调整，使得观察者在观察HUD在调整后的成像位置所呈现的图像，与相关技术中观察者眼睛位置高低不同带来垂直方向的视线影响的情况相比，可以控制移动机构在垂直方向上对HUD的成像位置进行调整，从而可以消除或减少眼睛位置高低带来的垂直方向视线的影响，避免影响观察者在垂直方向的视线角度，提高了HUD的使用体验。尤其应用于AR-HUD时，使得观察者在观察HUD在调整后的成像位置所呈现的图像时，看到所述HUD所呈现的图像在视觉上与真实环境融合，带来极好的视觉体验。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1.一种抬头显示成像系统，其特征在于，包括：图像采集设备、抬头显示器HUD、电子控制单元ECU以及移动机构；
所述图像采集设备、所述HUD、以及所述移动机构分别与所述ECU连接；
所述图像采集设备，用于采集车辆内观察者的图像，并将采集的所述图像发送到所述ECU；
所述移动机构，安装在所述车辆上，用于在所述ECU的控制下对所述HUD的成像位置进行调整；
所述ECU，用于基于所述图像采集设备采集的所述图像确定所述观察者的眼睛位置，并当所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述移动机构在垂直方向上对所述HUD的成像位置进行调整。
2.根据权利要求1所述的抬头显示成像系统，其特征在于，所述移动机构采用导轨模块；
所述导轨模块，包括固定架和导轨；所述导轨与所述固定架连接，所述导轨通过所述固定架固定在车辆上，所述HUD固定在导轨上；所述HUD在所述导轨的带动下沿接近所述车辆挡风玻璃的方向运动或者沿远离所述车辆挡风玻璃的方向运动。
3.根据权利要求2所述的抬头显示成像系统，其特征在于，所述ECU，用于当所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述移动机构在垂直方向上对所述HUD的成像位置进行调整，包括：
当确定所述观察者的眼睛位置高于所述眼盒的中心位置时，根据所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差，确定出与所述高度差对应的导轨移动距离；
根据确定的所述导轨移动距离，生成使所述导轨沿远离所述车辆挡风玻璃的方向运动的控制指令；
根据所述控制指令，控制所述导轨带动所述HUD沿远离所述车辆挡风玻璃的方向移动所述导轨移动距离，以在垂直方向上提高所述HUD的成像位置。
4.根据权利要求2所述的抬头显示成像系统，其特征在于，所述ECU，用于当所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述移动机构在垂直方向上对所述HUD的成像位置进行调整，还包括：
当确定所述观察者的眼睛位置低于所述眼盒的中心位置时，根据所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差，确定出与所述高度差对应的导轨移动距离；
根据确定的所述导轨移动距离，生成使所述导轨沿接近所述车辆挡风玻璃的方向运动的调整指令；
根据所述调整指令，控制所述导轨带动所述HUD沿接近所述车辆挡风玻璃的方向移动所述导轨移动距离，以在垂直方向上降低所述HUD的成像位置。
5.根据权利要求1所述的抬头显示成像系统，其特征在于，所述移动机构采用座椅高度调节装置；
所述座椅高度调节装置安装在座椅上，在所述ECU的控制下升高或者降低座椅高度；
所述ECU，还用于当所述观察者的眼睛位置与所述眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述座椅高度调节装置升高或者降低，在垂直方向上对所述观察者的眼睛位置进行调整，使得调整后的所述观察者的眼睛位置处于所述眼盒的中心位置。
6.根据权利要求5所述的抬头显示成像系统，其特征在于，所述ECU，用于当所述观察者的眼睛位置与所述眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述座椅高度调节装置升高或者降低，在垂直方向上对所述观察者的眼睛位置进行调整，包括：
当确定所述观察者的眼睛位置高于所述眼盒的中心位置时，根据所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差，控制所述座椅高度调节装置按照所述高度差降低所述座椅的高度，从而在垂直方向上降低所述观察者的眼睛位置。
7.根据权利要求5所述的抬头显示成像系统，其特征在于，所述ECU，用于当所述观察者的眼睛位置与所述眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述座椅高度调节装置升高或者降低，在垂直方向上对所述观察者的眼睛位置进行调整，还包括：
当确定所述观察者的眼睛位置低于所述眼盒的中心位置时，根据所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差，控制所述座椅高度调节装置按照所述高度升高所述座椅的高度，从而在垂直方向上升高所述观察者的眼睛位置。
8.一种车辆，其特征在于，包括上述权利要求1-7任一项所述的抬头显示成像系统。
9.一种移动机构控制方法，用于上述权利要求1-7任一项所述的抬头显示成像系统，其特征在于，包括：
电子控制单元ECU获取车辆内观察者的图像；
基于所述图像采集设备采集的所述图像确定所述观察者的眼睛位置；
当所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述移动机构在垂直方向上对所述HUD的成像位置进行调整。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述移动机构采用导轨模块时，所述当所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述移动机构在垂直方向上对所述HUD的成像位置进行调整，包括：
当确定所述观察者的眼睛位置高于所述眼盒的中心位置时，根据所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差，确定出与所述高度差对应的导轨移动距离；
根据确定的所述导轨移动距离，生成使所述导轨沿远离所述车辆挡风玻璃的方向运动的控制指令；
根据所述控制指令，控制所述导轨带动所述HUD沿远离所述车辆挡风玻璃的方向移动所述导轨移动距离，以在垂直方向上提高所述HUD的成像位置。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述当所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述移动机构在垂直方向上对所述HUD的成像位置进行调整，还包括：
当确定所述观察者的眼睛位置低于所述眼盒的中心位置时，根据所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差，确定出与所述高度差对应的导轨移动距离；
根据确定的所述导轨移动距离，生成使所述导轨沿接近所述车辆挡风玻璃的方向运动的调整指令；
根据所述调整指令，控制所述导轨带动所述HUD沿接近所述车辆挡风玻璃的方向移动所述导轨移动距离，以在垂直方向上降低所述HUD的成像位置。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述移动机构采用座椅高度调节装置时，还包括：
当所述观察者的眼睛位置与所述眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述座椅高度调节装置升高或者降低，在垂直方向上对所述观察者的眼睛位置进行调整，使得调整后的所述观察者的眼睛位置处于所述眼盒的中心位置。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，当所述观察者的眼睛位置与所述眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述座椅高度调节装置升高或者降低，在垂直方向上对所述观察者的眼睛位置进行调整，包括：
当确定所述观察者的眼睛位置高于所述眼盒的中心位置时，根据所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差，控制所述座椅高度调节装置按照所述高度差降低所述座椅的高度，从而在垂直方向上降低所述观察者的眼睛位置。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，当所述观察者的眼睛位置与所述眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述座椅高度调节装置升高或者降低，在垂直方向上对所述观察者的眼睛位置进行调整，还包括：
当确定所述观察者的眼睛位置低于所述眼盒的中心位置时，根据所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差，控制所述座椅高度调节装置按照所述高度升高所述座椅的高度，从而在垂直方向上升高所述观察者的眼睛位置。
15.一种移动机构控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取车辆内观察者的图像；
确定模块，用于基于所述图像采集设备采集的所述图像确定所述观察者的眼睛位置；
调整模块，用于当所述观察者的眼睛位置与眼盒的中心位置的高度差大于距离阈值时，控制所述移动机构在垂直方向上对所述HUD的成像位置进行调整。
16.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行上述权利要求9-14任一项所述的方法的步骤。
17.一种移动机构控制装置，其特征在于，所述移动机构控制装置包括有存储器，处理器以及一个或者一个以上的程序，其中所述一个或者一个以上程序存储于所述存储器中，且经配置以由所述处理器执行权利要求9-14任一项所述的方法的步骤。
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