CN113109941B - 一种分层成像的抬头显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种分层成像的抬头显示系统，包括：显像装置组、凹面反射元件、定向显像装置和处理器；显像装置组包括至少一个单层显像装置，定向显像装置和凹面反射元件设置在反射成像部的同侧；定向显像装置包括光源、方向控制元件、弥散元件和液晶层；处理器分别与定向显像装置、显像装置组内的单层显像装置相连。通过本发明实施例提供的分层成像的抬头显示系统，能够在与反射成像部不同距离的多个成像位置处分别成像，使得单层显像装置所成的像能够与不同距离的物体进行贴合，提升贴合效果，定向显像装置可以实现大范围设置，从而在反射成像部表面形成较大面积的定向成像区域，实现大范围成像，能够提高反射成像部的显示效果。

Description

一种分层成像的抬头显示系统

技术领域

本发明涉及辅助驾驶技术领域，具体而言，涉及一种分层成像的抬头显示系统。

背景技术

HUD(Head Up Display，抬头显示器)是指以驾驶员为中心、盲操作、多功能仪表盘。HUD可以把时速、导航等重要的行车信息，投影到驾驶员前面的风挡玻璃上，让驾驶员尽量做到不低头、不转头就能看到时速、导航等重要的本地信息，能够提高驾驶安全系数，同时也能带来更好的驾驶体验。因此，使用汽车挡风玻璃进行成像的HUD正受到越来越多的关注。

AR-HUD(Augmented Reality HUD，增强现实抬头显示器)能够在驾驶员的视线区域内合理、生动地叠加显示一些本地信息，并结合于实际交通路况当中，从而进一步增强驾驶者对于实际驾驶环境的感知，AR-HUD具体可以通过内部特殊设计的光学系统实现叠加显示。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，像源投射出的图像需要与真实环境或真实物体进行完美叠加贴合，如用户驾驶车辆偏离既定车道时，AR-HUD可以在车道线边缘处标出红线提醒用户，驾驶时可以在前车后部看到一条标记的亮带等。但在驾驶过程中，车外需要AR贴合的物体(如车辆、行人、标志牌等)与车辆的距离并不一致，距离从几米、十几米、到乃至几十米不等。现有AR-HUD只能在固定距离处成像，导致真实环境与图像无法较好的融合。

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分层成像的抬头显示系统。

本发明实施例提供了一种分层成像的抬头显示系统，包括：显像装置组、凹面反射元件、定向显像装置和处理器；所述显像装置组包括至少一个单层显像装置，所述定向显像装置和所述凹面反射元件设置在所述反射成像部的同侧；所述定向显像装置包括光源、方向控制元件、弥散元件和液晶层；所述处理器分别与所述定向显像装置、所述显像装置组内的所述单层显像装置相连；

所述方向控制元件用于将光源发出的光线汇聚至同一预设区域，所述预设区域为眼盒范围内的一个位置或范围；所述弥散元件和所述液晶层设置在所述方向控制元件的同一侧，所述弥散元件用于将所述方向控制元件的出射光弥散开、并形成光斑；所述液晶层用于遮挡或透过光线，并在透过时发出朝向所述反射成像部的定向成像光线，经所述反射成像部将所述定向成像光线反射至所述眼盒范围内；

所述单层显像装置用于发出入射至所述凹面反射元件的单层成像光线，不同的所述单层显像装置所对应的物距互不相同，所述物距为所述单层成像光线从相对应的所述单层显像装置到所述凹面反射元件的传播路径长度；

所述凹面反射元件用于将所述单层成像光线反射至外部的反射成像部，并经所述反射成像部将所述单层成像光线反射至所述眼盒范围内；

所述处理器用于确定需要显示的目标信息和目标显像装置，并向所述目标显像装置输出所述目标信息，指示所述目标显像装置显示所述目标信息；所述目标显像装置为从所述定向显像装置、所述显像装置组内的所述单层显像装置中选取的一个显像装置。

本发明实施例上述提供的方案中，利用显像装置组内具有不同物距的多个单层显像装置，能够在与反射成像部不同距离的多个成像位置处分别成像，使得单层显像装置所成的像能够与不同距离的物体进行贴合，提升贴合效果，避免因单层显像装置所成像与物体之间距离较远导致视差较大的问题。同时，方向控制元件可以将不同入射角度的定向成像光线汇聚至同一个预设区域内，并弥散至眼盒范围内，从而能够提高定向成像光线的亮度，且可以保证成像范围；该定向显像装置可以实现大范围设置，从而在反射成像部表面形成较大面积的定向成像区域，实现大范围成像。处理器选取合适的显像装置作为目标显像装置，并控制目标显像装置在反射成像部表面显示目标信息，使得反射成像部可以显示较大范围或多层次的像，能够提高反射成像部的显示效果。

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示出了本发明实施例所提供的抬头显示系统中，显像装置组成像的第一结构示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的抬头显示系统中，定向显像装置成像的原理示意图；

图3示出了本发明实施例所提供的抬头显示系统中，定向显像装置成像的第一结构示意图；

图4示出了本发明实施例所提供的抬头显示系统在反射成像部外成像的示意图；

图5示出了本发明实施例所提供的反射成像部上成像区域的第一示意图；

图6示出了本发明实施例所提供的反射成像部上成像区域的第二示意图；

图7示出了本发明实施例所提供的抬头显示系统中，显像装置组成像的第二结构示意图；

图8示出了本发明实施例所提供的抬头显示系统中，显像装置组成像的第三结构示意图；

图9示出了本发明实施例所提供的抬头显示系统中，显像装置组成像的第四结构示意图；

图10示出了本发明实施例所提供的抬头显示系统中，显像装置组成像的第五结构示意图；

图11示出了本发明实施例所提供的抬头显示系统中，显像装置组成像的第六结构示意图；

图12示出了本发明实施例所提供的抬头显示系统中，显像装置组成像的第七结构示意图；

图13示出了本发明实施例所提供的抬头显示系统中，显像装置组成像的第八结构示意图；

图14示出了本发明实施例所提供的抬头显示系统中，显像装置组成像的第九结构示意图；

图15示出了本发明实施例所提供的抬头显示系统中，显像装置组成像的第十结构示意图；

图16示出了本发明实施例所提供的抬头显示系统中，定向显像装置成像的第二结构示意图；

图17示出了本发明实施例所提供的抬头显示系统中，实心灯杯的第一结构示意图；

图18示出了本发明实施例所提供的抬头显示系统中，实心灯杯的第二结构示意图；

图19示出了本发明实施例所提供的抬头显示系统的整体结构示意图；

图20示出了本发明实施例所提供的处理器基于安全间距进行辅助驾驶的流程图；

图21示出了本发明实施例中，在车距较近时反射成像部显示画面的一种示意图；

图22示出了本发明实施例中，反射成像部显示鸟瞰图的一种示意图；

图23示出了本发明实施例中，在有行人靠近时反射成像部显示画面的一种示意图；

图24示出了本发明实施例所提供的处理器确定车道是否存在偏移的流程图；

图25示出了本发明实施例中，在车道偏移时反射成像部显示画面的一种示意图；

图26示出了本发明实施例中，在车道偏移时反射成像部显示画面的另一种示意图。

图标：

11-第一单层显像装置、12-第二单层显像装置、13-第三单层显像装置、111-第一放大成像位置、121-第二放大成像位置、131-第三放大成像位置、20-凹面反射元件、21-第一透反元件、22-第二透反元件、23-平面反射元件、30-定向显像装置、301-定向成像位置、31-光源、32-方向控制元件、321-光线聚集元件、322-准直元件、33-弥散元件、34液晶层、35-反射元件、351-反光面、352-空腔、353-凸面、354-开槽、355-凸面、50-反射成像部、51-放大成像区域、52-定向成像区域、501-预警文字、502-矩形框、503-鸟瞰图、504-箭头、61-预设区域、62-眼盒范围、71-前方车辆、72-后方车辆、73-本地车辆、74-行人、75-当前行驶车道。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供的一种分层成像的抬头显示系统，可以在距离本地不同距离远的位置处成多层的像，实现多层次成像，使得所成的像与外界事物更贴合，进而消除视差；且该抬头显示系统还能够实现较大范围成像甚至完全成像，使得在交通工具上能够大范围显示信息，从而能够显示更多内容。具体的，该抬头显示系统包括：显像装置组、凹面反射元件20、定向显像装置30和处理器；该显像装置组包括至少一个单层显像装置，如图1所示，该显像装置组包括第一单层显像装置11和第二单层显像装置12，其还可以包括更多的单层显像装置，例如包含第三单层显像装置13等。该处理器分别与定向显像装置30、显像装置组内的单层显像装置相连。

本实施例中，利用定向显像装置30可以实现大范围成像；利用一个单层显像装置和该定向显像装置30可以实现多层(两层)成像；当该显示元件部包括多个单层显示元件时，利用多个单层显像装置可以实现多层次成像。其中，凹面反射元件20和定向显像装置30可以设置在反射成像部50的同侧，该反射成像部50具体可以为交通工具的挡风玻璃，或者是挡风玻璃内侧的反射膜等，该反射膜能够反射抬头显示系统发出的成像光线，且不影响驾驶员透过该反射膜观察交通工具外部的事物或场景；相应的，凹面反射元件20和定向显像装置30均位于交通工具之内，即位于反射成像部50的内侧。具体的，本实施例中的凹面反射元件20、定向显像装置30具体可以设置在反射成像部50的下方，例如汽车的IP(Instrument Panel，仪表板)台处等。

本实施例中，该单层显像装置用于发出入射至凹面反射元件20的单层成像光线，不同的单层显像装置所对应的物距互不相同，该物距为单层成像光线从相对应的单层显像装置到凹面反射元件20的传播路径长度；该凹面反射元件20用于将单层成像光线反射至外部的反射成像部50，并经反射成像部50将单层成像光线反射至眼盒范围内，使得驾驶员在该眼盒范围内能够看到反射成像部50所成的单层显像装置的虚像。

参见图1所示，第一单层显像装置11可以发出入射至凹面反射元件20的第一单层成像光线，第二单层显像装置12可以发出入射至凹面反射元件20的第二单层成像光线，且第一单层显像装置11对应的第一物距与第二单层显像装置12对应的第二物距不同。其中，第一物距为第一单层成像光线从第一单层显像装置11到凹面反射元件20的传播路径长度，第二物距为第二单层成像光线从第二单层显像装置12到凹面反射元件20的传播路径长度。

参见图2和图3所示，定向显像装置30用于发出入射至反射成像部50的定向成像光线，并经反射成像部50将定向成像光线反射至眼盒范围62内。具体的，该定向显像装置30包括光源31、方向控制元件32、弥散元件33和液晶层34。

方向控制元件32用于将光源31发出的光线汇聚至同一预设区域61，该预设区域61为眼盒范围62内的一个位置或范围；弥散元件33和液晶层32设置在方向控制元件32的同一侧，且弥散元件33和液晶层32位于方向控制元件32的发光侧，使得可以对方向控制元件32发出的光线进行相应处理。其中，弥散元件33用于将方向控制元件32的出射光弥散开、并形成光斑；液晶层34用于遮挡或透过光线，并在透过时发出朝向反射成像部50的定向成像光线，经反射成像部50将该定向成像光线反射至眼盒范围62内；本实施例中的液晶层34可采用现有的液晶制成，通过导电控制液晶排序，从而遮挡或透过光线，并能够调整透过光线的比例，从而可以调整光线亮度。本实施例中弥散元件33和液晶层32位于方向控制元件32的发光侧，弥散元件33可以设置在液晶层32的下侧，也可以设置在液晶层32的上侧；且当弥散元件33设置在液晶层32上侧时，弥散元件33需要与液晶层32贴紧设置，避免液晶层32显示不清楚。图3中以弥散元件33设置在液晶层32的下侧为例说明。

处理器用于确定需要显示的目标信息和目标显像装置，并向目标显像装置输出目标信息，指示目标显像装置显示目标信息；本实施例中，该目标显像装置为从定向显像装置30、显像装置组内的多个单层显像装置(例如第一单层显像装置11、第二单层显像装置12、第三单层显像装置13等)中选取的一个显像装置。

具体的，本发明实施例中，显像装置组内的第一单层显像装置11和第二单层显像装置12分别用于成像，且第一单层显像装置11的第一物距与第二单层显像装置12的第二物距不同。基于凹面反射元件20的成像原理可知，单层显像装置(例如第一单层显像装置11、或第二单层显像装置12、或者后续的第三单层显像装置13等)发出的单层成像光线(例如第一单层成像光线、第二单层成像光线、或者后续的第三单层成像光线等)传播至该凹面反射元件20的传播路径长度越接近该凹面反射元件20的焦距，则该凹面反射元件20可以在更远的位置成像，即凹面反射元件20所成的像具有更大的像距；相应的，凹面反射元件20所成的像在反射成像部50的作用下，可以在反射成像部50的另一侧形成相应的虚像，且凹面反射元件20所成的虚像像距越大，反射成像部50所成的虚像距离该反射成像部50越远。如图4所示，图4中以该显像装置组包含三个单层显像装置(即及第一单层显像装置11、第二单层显像装置12和第三单层显像装置13)为例示出，且三个单层显像装置分别在第一放大成像位置111、第二放大成像位置121和第三放大成像位置131处分别成像，使得该抬头显示系统可以在距离反射成像部50不同位置处成像，即形成多层次像。可选的，该第一物距和第二物距均小于凹面反射元件20的焦距，使得凹面反射元件20可以形成第一单层显像装置11和第二单层显像装置12放大的虚像。

本实施例中，显像装置组内单层显像装置发出的单层成像光线经凹面反射元件20反射后可以入射至反射成像部50处，并被反射成像部50反射至眼盒范围62内，使得驾驶员在眼盒范围62内可以观察到单层显像装置所成的像。本实施例中的眼盒范围62指的是供驾驶员可以在反射成像部50上观看到像的范围，大约对应驾驶员头部所在的位置；该眼盒范围62的大小具体可基于实际情况而定。

此外，通过方向控制元件32实现对光线的汇聚。具体的，参见图3所示，不同位置均设置有光源31，图3中以设置7个光源31为例说明；相应的，可以设置7个方向控制元件32，控制光源31发出光线的方向。如图3所示，在不存在弥散元件33时，方向控制元件32将多个光源31发出的光线汇聚至预设区域61处。其中，图3中以61为一个点位置为例说明，本实施例中的预设区域61也可以为一个很小的区域，即只需要将光源31发出的光线汇聚至该区域内即可。具体的，通过设置不同位置的方向控制元件32的朝向来调整光源31发出光线的方向，从而实现光线汇聚。

同时，若只是将不同位置的光线汇聚至很小范围的预设区域61处，则光源31发出的光线通过液晶层34后只能在很小范围内成像，不方便驾驶员观看定向显像装置30所成的像。本实施例中通过弥散元件33将光弥散开，并形成预设形状的、成像范围更大的光斑(即眼盒范围62)，从而方便驾驶员在大范围内观看定向显像装置30成像。具体的，以图3中最左侧的方向控制元件32为例说明，如图3所示，在不存在弥散元件33时，最左侧的光源31发出的光线A可以沿着光路a射向预设区域61；当在方向控制元件32外部设置弥散元件33后，弥散元件33将光线A分散成多个光线(包括光线A1、光线A2等)并分散至一个范围内，即眼盒范围62，方便观察者在眼盒范围62的范围内均可以查看定向显像装置30所成的像。可选的，弥散元件33具体可以为衍射光学元件(Diffractive Optical Elements,DOE)，例如光束整形片(Beam Shaper)；光斑的大小和形状由光束整形片的微观结构所决定，光斑形状包括但不限于圆形、椭圆形、正方形、长方形、蝙蝠翼形状。例如，弥散后的光斑在侧视方向的弥散角为10度，优选为5度；在正视方向的弥散角为50度，优选为30度。

其中，方向控制元件32的数量可以为多个，不同的方向控制元件32设置在不同的位置，用于调整不同位置的光源31所发出光线的出射方向，且不同位置的光源31发出的光线的出射方向均指向同一个预设区域61。如图3所示，图3中的方向控制元件32的数量为7个。其中，一个方向控制元件32可以调整一个光源31发出的光线，也可以调整多个光源31发出的光线，本实施例对此不做限定。

本领域技术人员可以理解，图3中对弥散元件33的弥散作用只是示意性说明，弥散元件33可以将光线弥散至眼盒范围62内，并不是将光源31发出的光线完全限制在眼盒范围62内。即光线A经弥散元件33后可能可以形成更大范围的光斑，其他光源31发出的光线经弥散元件33可形成其他光斑，但是所有光源31发出的光线均可以到达眼盒范围62内。

本实施例中，光源31发出的光线经过方向控制元件32的作用后，可以在约束范围内入射至液晶层34，使得液晶层34在工作时可以发出朝向眼盒范围62的定向成像光线，使得定向成像光线汇聚至眼盒范围内，从而可以提高定向成像光线的亮度，且在弥散元件33的作用下方便驾驶员在眼盒范围62内观看到定向显像装置30所成的像，在提高光线亮度的同时，还可以扩大成像范围。本实施例中，由于可以对定向成像光线进行汇聚，不需要定向显像装置30具有特别高的亮度即可使得驾驶员观察到反射成像部50所成的虚像；且定向显像装置30可以具有较大的面积，使得可以将定向成像光线反射至反射成像部50表面的较大位置，进而驾驶员可以观看到反射成像部50上所成的像。该定向显像装置30具体可以铺设在车辆的IP台表面。

具体的，参见图5和图6所示，定向成像光线可以入射到反射成像部50的表面区域，该区域即为定向成像区域52，驾驶员通过该定向成像区域52即可观看到在定向成像位置301处所成的虚像，该虚像为反射成像部50所成的、与定向显像装置30相对应的像。相应的，显像装置组发出的单层成像光线入射到反射成像部50表面的区域为放大成像区域51，即驾驶员通过该放大成像区域51即可观看到相应放大成像位置(例如第一放大成像位置111、第二放大成像位置121、第三放大成像位置131等)处的虚像，该虚像为反射成像部50所成的、与显像装置组内单层显像装置相对应的像。此外，显像装置组内不同的单层显像装置可以对应不同的放大成像区域，图5和图6中以包含三个放大成像区域为例说明，第一单层显像装置11、第二单层显像装置12和第三单层显像装置13分别对应不同的放大成像区域。例如，第一单层显像装置11发出的第一单层成像光线可以入射至反射成像部50表面的一个放大成像区域，且反射成像部50在第一放大成像位置111处形成与该第一单层显像装置11相对应的虚像，驾驶员即可通过该放大成像区域查看到第一放大成像位置111处的虚像。

可选的，由于定向显像装置30可以形成较大范围的像，故反射成像部50上的定向成像区域52的面积大于放大成像区域51的面积。具体的，该放大成像区域51可以位于定向成像区域52内，如图5所示；或者放大成像区域51与定向成像区域52为两个不同的区域，如图6所示；或者放大成像区域51与定向成像区域52也可以是部分重叠的两个区域。

需要说明的是，由于散射等原因，显像装置组和定向显像装置30发出的光线均可能覆盖全部的反射成像部50，但是由于该光线只有经反射成像部50反射后到达眼盒范围62内才会被驾驶员观看到，故本实施例中的“成像光线”指的是显像装置发出的、并能在眼盒范围62内成像的光线；相应的，“定向成像光线”指的是定向显像装置发出的、并能在眼盒范围62内成像的光线，“单层成像光线”指的是单层显像装置发出的、并能在眼盒范围62内成像的光线。即，在反射成像部50表面，只有被能够在眼盒范围62内成像的成像光线入射的区域才会作为放大成像区域或定向成像区域。

本发明实施例中，该抬头显示系统还包括处理器，用于确定需要显示的目标信息，以及确定需要由哪个显像装置来显示该目标信息。本实施例中，处理器从定向显像装置30、显像装置组内的多个单层显像装置中选取目标显像装置，并向目标显像装置输出目标信息，以使目标显像装置显示目标信息，从而使得反射成像部50在相应的成像位置处形成虚像，从而可以在成像区域内显示目标信息，供驾驶员观看。例如，当前需要在定向成像区域内显示车速，即可以将车速作为目标信息；而由于定向显像装置30可以使得观察者在该定向成像区域内观看到像，故此时可以将定向显像装置30作为目标显像装置。

需要说明的是，本实施例中的“在成像区域内显示目标信息”指的是驾驶员可以通过该成像区域观看到目标信息，使得从驾驶员的角度看起来是在成像区域内显示了该目标信息，但该目标信息所对应的虚像实质上位于反射成像部50的外部，例如图4中的成像位置(包括第一放大成像位置111、第二放大成像位置121、第三放大成像位置131、定向成像位置301)处。本实施例中与“在成像区域内显示目标信息”相同或相似的描述(例如后续的“在目标位置显示目标信息”等)均只为了方便描述，并不用于限定反射成像部50的成像区域等本身可以显示目标信息。

本发明实施例提供的一种抬头显示系统，利用显像装置组内具有不同物距的多个单层显像装置，能够在与反射成像部不同距离的多个成像位置处分别成像，使得单层显像装置所成的像能够与不同距离的物体进行贴合，提升贴合效果，避免因单层显像装置所成像与物体之间距离较远导致视差较大的问题。同时，方向控制元件32可以将不同入射角度的定向成像光线汇聚至同一个预设区域内，并弥散至眼盒范围内，从而能够提高定向成像光线的亮度，且可以保证成像范围；该定向显像装置30可以实现大范围设置，从而在反射成像部表面形成较大面积的定向成像区域，实现大范围成像。处理器选取合适的显像装置作为目标显像装置，并控制目标显像装置在反射成像部表面显示目标信息，使得反射成像部可以显示较大范围或多层次的像，能够提高反射成像部的显示效果。

在上述实施例的基础上，该处理器可以确定需要显示的目标信息，其还可以用于确定目标位置，即确定在反射成像部50上显示目标信息的位置。此外，该处理器确定包含目标位置的成像区域，并将与成像区域相对应的显像装置作为目标显像装置，并指示目标显像装置在目标位置显示目标信息；该成像区域为成像光线能够入射至反射成像部50表面的区域。

本发明实施例中，每个目标信息均具有相对应的目标位置，该目标位置可以为预先设置的，也可以是基于当前的实际场景而确定的位置。例如，若该目标信息为车速，且预先设置在反射成像部50的左下方显示车速，则可以直接将反射成像部50左下方的相应位置作为目标位置；或者，当前外界存在行人，此时需要形成与该行人位置相对应的图形来提醒驾驶员，则该图形即为目标信息，反射成像部50上需要显示该目标信息的位置即为目标位置；具体的，可以将行人投影至反射成像部50上的位置作为目标位置。本实施例中，该目标位置可以为一个位置点，也可以为一个位置范围，具体可基于实际情况而定。

本实施例中，不同的显像装置对应反射成像部50上不同的成像区域，若该目标位置位于某个成像区域内，则可以将与该成像区域相对应的显像装置作为目标显像装置，基于该目标显像装置即可在目标位置处显示相应的目标信息。例如，该目标位置位于与第一单层显像装置11相对应的放大成像区域内，则可以将第一单层显像装置11作为目标显像装置。此外，若不同的成像区域有交集，且该目标位置位于多个成像区域中时，可以从中选择一个成像区域；其中，可以随机选择成像区域，也可以基于预先设置的选择规则进行选择。

可选的，该抬头显示系统基于AR(Augmented Reality，增强现实)原理能够以贴合的方式进行显示。具体的，在外界对象投影映射至反射成像部50上的投影位置位于定向成像区域内时，将外界对象作为目标对象；该定向成像区域为定向显像装置30发出的定向成像光线能够入射至反射成像部50表面的区域。同时，将位于定向成像区域内的投影位置或者投影位置的边缘作为目标位置。

本发明实施例中，外界对象为位于反射成像部50外侧的事物，包括道路路面、指示标等静止的物体，也可以包括机动车、行人、动物、非机动车等可移动的物体。外界对象可以投影映射至反射成像部50上，具体的，外界对象沿朝着眼盒范围62的方向可以投影映射至反射成像部50的某个位置，该位置即为投影位置，即外界对象、投影位置、眼盒范围三者共线，使得驾驶员在眼盒范围处可以透过该投影位置观看到外界对象。若该投影位置位于定向成像区域内，则可以将定向显像装置30作为目标显像装置；同时，也可以将该外界对象作为可以进行AR显示的目标对象。具体的，将位于放大成像区域内的投影位置或者投影位置的边缘作为目标位置，进而可以控制目标显像装置(即定向显像装置30)在该目标位置处显示目标信息，由于该目标位置与外界对象的投影位置相一致，从而可以使得外界对象、反射成像部50上显示的目标信息、眼盒范围三点共线，故眼盒范围处的驾驶员可以观看到与外界对象相贴合的目标信息(例如将外界对象框出来等)，从而可以更有效地提醒驾驶员。

可选的，在外界对象投影映射至反射成像部50上的投影位置位于放大成像区域内时，此时也可以将外界对象作为目标对象，并确定与目标对象之间的目标距离；该放大成像区域为显像装置组发出的单层成像光线能够入射至反射成像部50表面的区域。同时，将位于放大成像区域内的投影位置或者投影位置的边缘作为目标位置；分别确定显像装置组内每个单层显像装置的像距，将与目标距离大小相匹配的像距作为目标像距，并将与目标像距相对应的单层显像装置作为目标显像装置；其中，像距为凹面反射元件20所成的、单层显像装置的虚像与凹面反射元件20之间的距离。

本发明实施例中，与外界对象的投影位置位于定向成像区域内相似，若外界对象的投影位置位于放大成像区域内，也可以将该外界对象作为进行AR显示的目标对象，并可以将显像装置组内相应的单层显像装置作为目标显像装置。其中，由于显像装置组内包含多个单层显像装置，本实施例中基于外界对象与该抬头显示系统之间的距离(即目标距离)来确定哪个单层显像装置为目标显像装置，其中，该目标距离具体可以简化为外界对象与反射成像部50之间的距离。

具体的，本实施例中，由于显像装置组内不同的单层显像装置具有不同的物距，基于成像规律可知，不同的单层显像装置也对应有不同的像距，即单层显像装置所成的虚像与凹面反射元件20之间的距离不同，该像距可以一一映射至反射成像部50外侧不同的放大成像位置，例如图4中的第一放大成像位置111、第二放大成像位置121、第三放大成像位置131等；且像距越大，相应的放大成像位置也越远。在确定目标对象的目标距离之后，即可确定与该目标对象最近的放大成像位置，进而将与最近的放大成像位置所对应的单层显像装置作为目标显像装置。例如，若外界对象在第二放大成像位置121附近，则可以将第二单层显像装置作为目标显像装置。其中，可以根据每个单层显像装置的像距分配一个距离范围，根据目标距离落入哪个距离范围来确定目标距离与哪个像距相匹配，进而确定将哪个单层显像装置作为目标显像装置。

此外，在外界对象投影映射至反射成像部50上的投影位置位于放大成像区域内且位于定向成像区域内时，同样的，可以将外界对象作为目标对象，并确定与目标对象之间的目标距离；同时，将投影位置或者投影位置的边缘作为目标位置；分别确定定向显像装置30的像距和显像装置组内每个单层显像装置的像距，将与目标距离大小相匹配的显像装置(包括定向显像装置30、第一单层显像装置11、第二单层显像装置12、第三单层显像装置13等)作为目标像距，并将与目标像距相对应的显像装置作为目标显像装置。其中，定向显像装置30的像距可以简化为定向成像位置301与反射成像部50之间的距离。

本发明实施例中，基于目标对象的目标距离来确定最合适的显像装置作为目标显像装置，从而可以使得目标显像装置在反射成像部50外所成的虚像与目标对象之间的距离差最小，使得虚像与目标对象能够更好地贴合，能有效减小视差，并能提高增强现实显示的效果。

在上述实施例的基础上，参见图7所示，该抬头显示系统还包括第一透反元件21；第一透反元件21能够透过具有第一特性的光线，并反射具有第二特性的光线。第一单层显像装置11设置在第一透反元件21的一侧，第二单层显像装置12和凹面反射元件20设置在第一透反元件21的另一侧；第一单层成像光线具有第一特性，第二单层成像光线具有第二特性。

本发明实施例中，为避免第一单层显像装置11和第二单层显像装置12成像时互相影响，利用第一透反元件21调整显像装置组内某个单层显像装置的位置，从而使得单层显像装置发出的单层成像光线不会被其他单层显像装置遮挡；图7中以改变第二单层显像装置12的位置为例示出。其中，第一透反元件21能够透过具有第一特性的光线，使得第一单层成像光线可以正常透过并入射至凹面反射元件20，从而第一单层显像装置11可以正常成像；同时，第一透反元件21还可以反射具有第二特性的光线，使得第二单层成像光线可以被该第一透反元件21反射，进而入射至凹面反射元件20实现成像。其中，第一特性和第二特性可以是两种不同的特性，本实施例中的“特性”指的是光线所具有的性质，如偏振特性、波长特性等。例如，第一透反元件能够透过第一偏振方向的偏振光线，并能反射第二偏振方向的偏振光线，且第一偏振方向与第二偏振方向互相垂直；同时，第一单层显像装置11可以发出第一偏振方向的第一单层成像光线，第二单层显像装置12可以发出第二偏振方向的第二单层成像光线，从而实现第一单层显像装置11和第二单层显像装置12无影响地成像。本实施例中的第一透反元件具体可以为反射式偏振镜(Reflective Polarizer Mirror，RPM)膜或双层增亮薄膜(Dual Brightness Enhancement Film，DBEF)。

或者，第一特性和第二特性也可以为相同的特性，而第一透反元件为可透可反的介质。例如，第一透反元件为半透半反介质，即第一透反元件的透光率和反光率均为50％，此时，第一单层显像装置11发出的第一单层成像光线在经过第一透反元件21时，一半被透过、另一半被反射，使得其中的一半第一单层成像光线可以透射至凹面反射元件20处；相应的，第二单层显像装置12发出的第二单层成像光线在到达第一透反元件21时，一半的第二单层成像光线可以被反射至凹面反射元件20处，从而也能够实现第一单层显像装置11和第二单层显像装置12成像。

此外，本领域技术人员可以理解，第一单层成像光线具有第一特性指的可以是该第一单层成像光线只具有第一特性；或者，该第一单层成像光线的部分特性为第一特性，其也可以具有其他特性，甚至也可以具有第二特性。如上段所述的例子，若第一单层显像装置11可以发出是自然光的第一单层成像光线，该第一单层成像光线可以分解为第一偏振特性的偏振光线和第二偏振特性的偏振光线，即第一单层成像光线同时具有第一特性和第二特性，此时第一单层成像光线中的第一特性部分的光线仍然可以透过第一透反元件21，即第一单层成像光线的一部分仍然可以入射至凹面反射元件20，不会影响第一单层显像装置11成像。同时，由于光线可以被分解，本实施例中的透反元件(如第一透反元件21，以及后续的第二透反元件22等)可以透过某特性的光线指的是该透反元件可以只能透过该特性的光线、或者能够透过该特性的部分分量的光线；相应的，透反元件能够反射某特性的光线也具有类似的含义。例如，第一透反元件21可以透过水平偏振光并反射垂直偏振光，若第一单层成像光线是偏振方向与水平方向呈45度角的光线，则该第一单层成像光线可以分解为水平偏振光和垂直偏振光，即第一单层成像光线中的水平偏振光可以透过该第一透反元件21，此时也可认为是“第一透反元件21能够透过具有第一特性的光线”。此外，本实施例中的第一特性和第二特性可以为同类的特性，例如都是偏振特性，也可以为不同类的特性，例如第一特性为一种偏振特性，而第二特性为一种波长特性，具体可基于所选用的透反元件确定。

可选的，该抬头显示系统还包括第二透反元件22，且显像装置组还包括第三单层显像装置13；第三单层显像装置13用于发出入射至凹面反射元件20的、具有第三特性的第三单层成像光线；第三单层显像装置13对应的第三物距与第一物距和第二物距均不同，第三物距为第三单层成像光线从第三单层显像装置13到凹面反射元件20的传播路径长度。

本实施例中，第二透反元件22能够透过具有第一特性的光线，并反射具有第三特性的光线；第一透反元件21还能够透过具有第三特性的光线。第二透反元件22设置在第一单层显像装置11与第一透反元件21之间，且第三单层显像装置13与第一透反元件21设置在第二透反元件22的同一侧；具体可参见图8所示。

或者，第二透反元件22能够透过具有第二特性的光线，并反射具有第三特性的光线；第一透反元件21还能够反射具有第三特性的光线；第二透反元件22设置在第二单层显像装置12与第一透反元件21之间，且第三单层显像装置13与第一透反元件21设置在第二透反元件22的同一侧；具体可参见图9所示。

本发明实施例中，第三单层显像装置13的物距(即第三物距)与第一单层显像装置11和第二单层显像装置12的物距也均不相同，从而使得三个单层显像装置可以在反射成像部50外侧不同位置成像，例如可以在图4所示的三个放大成像位置111、121、131处分别成像，从而实现多层次成像。同时，第三单层成像光线所具有的第三特性可以是与第一特性和第二特性均不相同的其他特性。

如图8所示，假设第二透反元件22可以透过第一偏振方向的光线并反射第三偏振方向的光线，同时，第一透反元件21可以透过第四偏振方向的光线并反射第二偏振方向的光线；其中，第一偏振方向、第三偏振方向均不与该第四偏振方向垂直。第一单层显像装置11发出的第一单层成像光线具有第一偏振方向，该第一单层成像光线可以透过第二透反元件22并入射至第一透反元件21；由于第一偏振方向与第四偏振方向不垂直，故该第一单层成像光线可以分解出一部分第四偏振方向的光线，使得该部分光线能够透过第一透反元件21，即第一单层成像光线中的一部分能够透过该第一透反元件21，即能够透过第四偏振方向光线的第一透反元件21也可以看做是能够透过第一偏振方向的光线(即能够透过第一特性的光线)，只是第一透反元件21只能透过其中的一部分；同理，第三单层显像装置13发出的第三单层成像光线具有第三偏振方向，该第三单层成像光线到达第一透反元件21时也可以透过一部分，即能够透过第四偏振方向的分量，故该第一透反元件21也可以透过第三特性的光线。同时，该第二单层显像装置12发出的第二单层成像光线具有第二偏振方向，其可以被第一透反元件21反射，进而可以实现三个单层显像装置分别成像。

或者，第一特性、第二特性和第三特性为三个不同波段。例如，图8中，第二透反元件22可以透过第一波段的光线并反射第三波段的光线，第一透反元件21可以反射第二波段的光线并透过其他波段(包括第一波段和第二波段)的光线，基于该两个透反元件也可以将三个单层显像装置发出的单层成像光线入射至凹面反射元件20，进而分别实现成像。本实施例图9所示的成像原理与图8的成像原理基本类似，只是图9中选用不同性质的透反元件，即第一透反元件21可以透过第一特性的光线，并能反射第二特性和第三特性的光线，而第二透反元件22可以透过第二特性的光线，并反射第三特性的光线。此处不对图9所示的方案进行详述。

此外，需要说明的是，本实施例中的三个单层显像装置具有不同的物距，即成像光线传播至凹面反射元件20的传播路径长度不同，该“传播路径长度”为光线从起点传播到终点的路径长度，若光线直接从起点入射至终点，则该传播路径长度即为起点与终点之间的距离；若光线经过一次或多次反射后才入射至终点，则该传播路径长度为光线依次到达每个反射点的长度之和。如图9中，第一单层显像装置11发出的第一单层成像光线可以直接入射至凹面反射元件20，故第一物距即为第一单层显像装置11与凹面反射元件20之间的距离；而第二单层显像装置12发出的第二单层成像光线首先到达第一透反元件21，经第一透反元件21反射后才入射至凹面反射元件20，故第二单层显像装置12的第二物距可以是第二单层显像装置12与第一透反元件21之间的距离、再加上第一透反元件21与凹面反射元件20之间的距离。相应的，第三单层显像装置13的第三物距可以是第三单层显像装置与第二透反元件22之间的距离、第二透反元件22与第一透反元件21之间的距离、第一透反元件21与凹面反射元件之间的距离三者之和。

可选的，为了减小该抬头显示系统的体积，本实施例中通过反射镜组中的平面反射元件23改变显像装置组内单层显像装置与凹面反射元件20之间的距离，从而缩小抬头显示系统的体积。如图10所示，该抬头显示系统还包括反射镜组，反射镜组包括一个或多个平面反射元件23；平面反射元件23用于将显像装置组发出的单层成像光线反射至凹面反射元件20。

本发明实施例中，平面反射元件23设置在单层成像光线的传播路径上，用来改变该传播路径，从而能够以反射单层成像光线的方式将单层成像光线传输至凹面反射元件20。

具体的，反射镜组包括一个平面反射元件23，平面反射元件23用于将显像装置组内每个单层显像装置发出的单层成像光线均反射至凹面反射元件20。本实施例中，多个单层显像装置可以共用一个平面反射元件23，如图10所示，第一单层显像装置11和第二单层显像装置12共用一个平面反射元件23。

或者，反射镜组包括多个平面反射元件23，且平面反射元件23与显像装置组内的单层显像装置一一对应；平面反射元件23用于将相对应的单层显像装置发出的单层成像光线反射至凹面反射元件20。本实施例中，不同的单层显像装置可以分别使用不同的平面反射元件23；如图11和图12所示，第一单层显像装置11和第二单层显像装置12分别使用与其相对应的平面反射元件23；此时，可以设置一个总单层显像装置，通过在不同的位置设置平面反射元件23来改变该总单层显像装置不同区域所对应的像距，从而可以将该总单层显像装置分为多个单层显像装置，如图11中，总单层显像装置分为第一单层显像装置11和第二单层显像装置12，且第一单层显像装置11和第二单层显像装置12所对应的平面反射元件23位于不同的位置，使得第一单层显像装置11的第一物距和第二单层显像装置12的第二物距不同。

此外，在包含透反元件时，也可以基于平面反射元件23来改变光路。具体的，图7至图9所示的实施例在增加平面反射元件23时，其结构可相应参见图13至图15所示。

在上述实施例的基础上，本发明实施例中的方向控制元件32可以为朝向预设区域61设置的聚光部件，如图3所示。或者，如图16所示，方向控制元件32包括光线聚集元件321；光线聚集元件321设置在光源31与弥散元件33之间，光线聚集元件321用于将不同的光源31发出的光线汇聚至同一个预设区域61。可选的，该方向控制元件32包括准直元件322；准直元件322用于将光源31发出的光线的出射方向调整至预设角度范围内，并将调整后的光线发射至弥散元件33。其中，

当方向控制元件32包含准直元件322时，该光线聚集元件321设置在准直元件322与弥散元件33之间；该光线聚集元件321用于将不同的光线汇聚至同一个预设位置61。即，即使不特殊设置方向控制元件32的朝向，通过光线聚集元件321也可以将不同的光线汇聚至一个预设位置61。其中，如图16所示，光线聚集元件321可以对应设置多个准直元件322。具体的，准直元件322为准直透镜，该准直透镜包括凸透镜、凹透镜、菲涅尔透镜、或以上几种透镜组合中的一种或多种，该透镜组合具体可以是凸透镜与凹透镜的组合，菲涅尔透镜与凹透镜的组合等；或者，所述准直元件322为准直膜，用于将光线的出射方向调整至预设角度范围内。此时，准直元件322与光源31位置之间的距离为所述准直元件322的焦距，即将光源31设置在准直元件322的焦点处。

可选的，参见图2和图16所示，方向控制元件32还包括反射元件35；反射元件35用于将光源31发出的入射光反射至弥散元件33。具体的，该反射元件35包括灯杯；该灯杯为由反光面围成的中空壳体，且灯杯的开口方向朝向弥散元件33；灯杯远离该开口的底部用于设置光源31。其中，灯杯的内壁(即反射元件35的凹槽内壁)即为灯杯的反光面。

此外，此时的方向控制元件32也可以包括准直元件322；所述准直元件322设置在所述灯杯的内部，且所述准直元件322的尺寸小于所述灯杯的开口大小；所述准直元件322用于将所述灯杯内的光源31发出的部分光线进行准直后发射至所述弥散元件33。

或者，灯杯是实心灯杯，即灯杯为具有反光面351的实心透明部件，所述实心透明部件的折射率大于1；所述实心灯杯的开口方向朝向弥散元件33；所述实心灯杯远离开口的尾端用于设置光源31。实心灯杯的具体结构可参见图17和图18所示。其中，实心灯杯的开口方向指的是实心灯杯反光面351的开口方向。

同时，可以将准直元件322集成在实心灯杯上。参见图17所示，实心透明部件在远离实心灯杯开口的端部设有空腔352，该空腔352靠近实心灯杯开口的一面为凸面353。或者，如图18所示，实心透明部件在靠近实心灯杯开口的端部的中间位置设有开槽354，所述开槽354的底面为凸面355。

本实施例中，空腔352的凸面353或开槽354的凸面355均用于对光源31发出的光线进行准直，即凸面353或凸面355相当于准直元件322。凸面353或凸面355均设置在实心透明部件的中间位置，且凸面353或凸面355的尺寸小于实心灯杯的开口大小；凸面353或凸面355用于将实心灯杯内的光源31发出的部分光线进行准直后发射至弥散元件33。如图17所示，将凸面353设置在实心灯杯尾端的空腔内，该凸面353即可形成一个凸透镜，对射向该凸面353的光线进行准直。或者，参见图18所示，实心透明部件的中间位置设有开槽354，且开槽354的底面为凸面355，实心灯杯的凸面355用于将实心灯杯反光面351不能反射的光线进行准直，其他出射角度较大的光线在实心灯杯内发生全反射后再准直射出实心灯杯。实心灯杯的材质为折射率大于1的透明材质，比如高分子透明材质、玻璃等，以实现全反射。

在上述实施例的基础上，参见图19所示，该抬头显示系统还包括信息采集装置200，该信息采集装置200与处理器100通信相连；信息采集装置200用于采集当前的本地信息和当前周围信息，并将采集到的本地信息和当前周围信息发送至处理器100。该处理器100具体用于：获取本地信息和当前周围信息，根据本地信息和当前周围信息生成目标信息。

本发明实施例中，信息采集装置200可以采集与交通工具当前驾驶状态相关或与驾驶员相关的本地信息，也可以采集交通工具外界周围的当前周围信息，使得处理器100可以基于该本地信息和当前周围信息生成相应的目标信息。其中，该信息采集装置具体可以包括图像采集设备、车载雷达、红外传感器、激光传感器、超声波传感器、转速传感器、角速度传感器、GPS(Global Positioning System，全球定位系统)、V2X(Vehicle to X，表示车对外界的信息交换)系统、ADAS(Advanced Driving Assistant System，高级驾驶辅助系统)中的一种或多种。其中，不同的信息采集装置基于其需求可以安装在不同的位置，此处不做赘述。

在上述实施例的基础上，本发明实施例提供的抬头显示系统可以设置在交通工具上，基于该交通工具的速度来确定需要显示的目标信息。具体的，信息采集装置所采集的本地信息包括本地速度信息，该本地速度信息即可表示交通工具的速度；同时，信息采集装置还可以监测交通工具外部的对象，即外界对象，并确定与外界对象之间的距离。具体的，该信息采集装置可以包括速度传感器、或者设置在车轮上的转速传感器，进而可以确定相应的本地速度信息；或者，在该交通工具为车辆时，也可以通过车辆的数据传输系统，如车载自动诊断系统OBD(On-Board Diagnostics)来读取车辆的车速信息，进而可以确定本地速度信息；或者，通过设置在交通工具内部的辅助装置，如行车记录仪、电子狗、智能手机等设备自带的车速测量功能来测量车速，进而确定该交通工具的本地速度信息。同时，该信息采集装置还可以包括图像采集设备、车载雷达、或距离传感器(如红外距离传感器、激光距离传感器、超声波距离传感器等)等，从而可以确定外界对象与该交通工具之间的当前距离。

在处理器100获取到本地速度信息和与外界对象之间的当前距离之后，参见图20所示，处理器100根据本地信息和当前周围信息生成目标信息包括：

步骤S101：根据本地速度信息确定当前的安全间距，判断当前距离是否大于安全间距。

本发明实施例中，安全间距为交通工具行驶时的安全间距的临界值，可以预先设置车速与安全间距之间的对应关系，基于该对应关系，即可将当前的本地速度信息映射为相应的安全间距。例如：当车速v≥60km/h时，安全间距S在数字上等于车速v，如车速为110km/h，则安全间距S为110米；当40km/h≤车速v≤60km/h时，安全间距S＝50m；当20km/h≤车速v≤40km/h，安全间距S＝30m；当车速v≤20km/h，安全间距S＝15m等。也可以采用其他的对应关系，本实施例对此不做限定。同时，本实施例中的外界对象可以包括交通工具外部的其他车辆、行人、动物、非机动车等，也可以包括道路、指示标等静止的物体。对于不同的外界对象，可以采用不同的对应关系确定安全间距。

步骤S102：在当前距离大于安全间距时，确定当前处于正常状态，并将相应的第一提示信息作为目标信息，第一提示信息包括空集、第一提示文字、第一提示图像、第一提示视频中的一项或多项。

本实施例中，若当前距离大于安全间距，则说明外界对象距离交通工具较远，此时比较安全，即交通工具可以看作是处于正常状态，此时可以将主要起到提示作用的第一提示信息作为目标信息。该第一提示信息可以为空集，即目标信息为空，该抬头显示系统可以不显示任何信息；或者，该第一提示信息可以为第一提示文字，例如“安全间距，请继续保持”等；该第一提示信息还可以为第一提示图像，例如浅颜色的图像等；该第一提示信息也可以为第一提示视频，例如鼓掌动画等。

步骤S103：在当前距离不大于安全间距时，确定当前处于预警状态，并将相应的第一预警信息作为目标信息，第一预警信息包括第一预警文字、第一预警图像、第一预警视频中的一项或多项。

本发明实施例中，若外界对象与交通工具之间的当前距离不大于安全间距时，说明该外界对象距离交通工具较近，此时存在交通事故的风险较大，故此时可以作为一种预警状态，进而可以将在预警状态需要显示的第一预警信息作为目标信息予以显示。具体的，该第一预警信息可以包括第一预警文字，例如“与前方车辆距离太近，请减速”；第一预警信息也可以包括第一预警图像，例如，显示红色叹号的图形，或者在与该外界对象相对应的位置处(即目标位置)突出显示与外界对象相匹配的图形；第一预警信息也可以包括第一预警视频，例如显示两车相撞的动画等。

可选的，本实施例中的安全间距可以包括前安全间距、后安全间距、侧安全间距中的一项或多项。若外界对象位于前方，则在当前距离不大于前安全间距时，可以确定当前处于预警状态；若外界对象位于侧方，则在当前距离不大于侧安全间距时，确定当前处于预警状态；若外界对象位于后方，则在当前距离不大于后安全间距时，可以确定当前处于预警状态。此时，在相应的情况可以将合适的第一预警信息作为目标信息，例如，若右侧方的外界对象距离交通工具较近，则可以将“请与右侧车辆保持距离”等作为目标信息。

同时，在确定目标信息的同时，该处理器100还可以确定相应的目标位置，并确定需要显示该目标信息的显像装置，即目标显像装置，进而通过目标显像装置即可在反射成像部50上的目标位置处显示出该目标信息。如上述其他实施例所述，该目标位置可以预先设置，也可以基于外界对象在该反射成像部50上的投影位置来确定，以实现贴合显示。

可选的，当处于不同的状态时，即处于预警状态或正常状态时，可以采用不同的显示方式来显示目标信息。具体的，在当前处于预警状态时，处理器100可以指示目标显像装置以正常方式或第一突出显示方式显示目标信息，该第一突出显示方式包括滚动显示、跳动显示、闪烁显示、高亮显示、以第一颜色显示中的一种或多种。在当前处于正常状态时，处理器100可以指示目标显像装置以正常方式或第二突出显示方式显示目标信息，该第二突出显示方式包括以第二颜色显示。

本发明实施例中，在为预警状态或正常状态时，均可以以相同的方式(即正常方式)显示该目标信息，只是在不同的状态下所显示的目标信息不同，该正常方式包括静止显示、滚动显示、跳动显示、闪烁显示、高亮显示等中的一种或多种。

或者，在不同的状态下，不仅显示的目标信息不同，显示方式也不同。例如，在预警状态下，可以以第一颜色(例如红色)显示“与前方车辆距离太近，请减速”；在正常状态下，抬头显示系统可以以第二颜色(例如绿色)显示“当前安全，请继续保持”。或者，在不同的状态下，也可以以不同的显示方式显示相同的目标信息。例如，外界对象为行人，且抬头显示系统当前需要以AR方式标识出该行人，例如以矩形框来标出行人所在位置；若当前为预警状态，则可以以第一颜色(例如红色)显示该矩形框，即显示红色的矩形框；若当前为正常状态，则可以以第二颜色(例如绿色)显示该矩形框，即显示绿色的矩形框。

此外，本实施例中可以实时确定交通工具所处的状态，从而可以实时以不同的显示方式来显示目标信息。例如，若当前为预警状态，并以红色显示“请减速”的目标信息；之后驾驶员通过减速等方式调整了与外界对象之间的距离使得外界对象位于安全间距之外，即之后为正常状态，这时即可再以绿色显示“当前行车安全”等目标信息。图21以外界对象为车辆为例，示意性示出了距离本地车辆过近时的一种显示方式。如图21所示，抬头显示系统检测到前方车辆71距离本地车辆的当前距离为50m，而当前的安全间距为60m，即此时为预警状态，抬头显示系统可以在反射成像部50(即本地车辆的挡风玻璃)上显示的目标信息包括预警文字501，即“请减速！”，该目标信息还包括框选出前方车辆501的矩形框502，该矩形框502具体可以是红色显示或高亮显示等，以加强提醒效果。此外，也可以同时显示与前方车辆71之间的距离(即当前检测到的目标距离)，图21中将该距离“50.0m”显示在了矩形框502下方。

可选的，在驾驶过程中，若外界对象为前方车辆(即外界对象为车辆且位于本地车辆前方)，则可以贴合显示该前方车辆的车速、间距等。具体的，信息采集装置可以包括速度传感器、距离传感器等，基于该信息采集装置可以获取到包含前方信息的当前周围信息，该前方信息具体包括前方车辆的车速和/或与前方车辆的当前距离。此时，处理器100可以用于将前方车辆的目标区域投影至反射成像部上的投影位置作为目标位置，并将前方信息作为目标信息，控制目标显像装置在目标位置处显示目标信息；其中，前方车辆的目标区域为前方车辆的后轮之间的空白区域或后备箱所在区域。

本发明实施例中，在外界对象为前方车辆时，可以将前方车辆的后备箱所在区域或两个后轮之间的空白区域作为目标区域，进而基于该抬头显示系统可以在反射成像部50上显示与该目标区域贴合的信息。具体的，可以在前方车辆两个后轮中间的空白区域处显示该前方车辆的车速、或与本地车辆之间的距离，从而实时方便驾驶员直观准确地确定前方车辆的相关信息，进而能够基于前方车辆的前方信息做出相应的操作反应。

本实施例中，在当前处于预警状态时，还可以采用其他提醒方式进行辅助提醒。具体的，处理器100还可以用于：向发声装置发送预警语音，并指示发声装置播放预警语音；或者，向振动装置发送振动信号，指示振动装置振动；振动装置为能够接触到用户的装置。本实施例中，可以在抬头显示系统中加装扬声器、或者借助交通工具上的扬声器进行语音提醒，该预警语音可以为没有具体含义的预警铃声，也可以是具体的语音，如“注意！保持车距！”等。此外，可以在交通工具的方向盘或者座椅等驾驶员会直接接触的位置设置机械式振动装置，从而在预警状态下能够以振动的方式提醒驾驶员。

在一种可能的实现方式中，无论当前处于何种状态，也可以实时显示外界对象的相关信息。具体的，信息采集装置200可以包括图像采集设备、车载雷达、或距离传感器(如红外距离传感器、激光距离传感器、超声波距离传感器等)等，在确定与外界对象之间的当前距离(即目标距离)的同时，还确定外界对象的当前位置，即该当前周围信息可以包括外界对象的当前位置和与外界对象之间的当前距离。此时，处理器100可以将外界对象的当前位置和与外界对象之间的当前距离作为目标信息，从而可以在反射成像部50上实时显示该目标信息，进而可以实时提醒驾驶员外界对象的位置、距离等。

或者，也可以以AR显示方式直观地标识出外界对象的位置。具体的，处理器100也可以确定外界对象投影至反射成像部上的投影位置，将投影位置或者投影位置的边缘作为目标位置，并指示目标显像装置在目标位置处显示预先设置的目标信息。本实施例中，通过将外界对象的投影位置设为目标位置，即可在反射成像部50的相应位置处显示与外界对象一致的目标信息，从而可以直观地向驾驶员标出外界对象。例如，若外界对象为车辆，此时可以在挡风玻璃相应位置处显示一个方框，该方框可以框出该车辆。

可选的，该抬头显示系统实时将某些能够一直显示的信息作为目标信息，并显示在反射成像部50的预设位置。例如，可以实时监测交通工具四周所有外界对象的位置和距离，并生成该交通工具的鸟瞰图，该鸟瞰图中可以示意性表示交通工具前后左右每个方向的外界对象的位置，方便驾驶员可以快速查看四周的环境；同时，还可以以不同的颜色显示四周的外界对象，以表示不同的危险等级。参见图22所示，可以在反射成像部50上以鸟瞰图的形式显示本地车辆73周围其他车辆的情况，例如鸟瞰图503中显示本地车辆73左后方的后方车辆72即将超车，同时可以显示预警文字501，即“后方超车”。

在上述实施例的基础上，若外界对象为行人、非机动车等，其一般具有更高的安全优先级，即交通工具在行驶过程中需要优先考虑行人等的位置，避免相撞；故在外界对象为行人、非机动车等时优先进行提醒。本实施例中，在外界对象为重点对象时，确定当前处于预警状态，并将相应的第二预警信息作为目标信息，该第二预警信息可以包括第二预警文字、第二预警图像、第二预警视频中的一项或多项。

具体的，在与外界对象之间的当前距离小于预设距离值，且外界对象为行人、动物或非机动车辆时，将外界对象作为重点对象；

或者，在外界对象朝向当前行驶线路移动，且外界对象为行人、动物或非机动车辆时，将外界对象作为重点对象；

或者，在外界对象位于当前行驶线路中，且外界对象为行人、动物或非机动车辆时，将外界对象作为重点对象；

或者，在当前位于对象密集区域内，且外界对象为行人、动物或非机动车辆时，将外界对象作为重点对象；对象密集区域包括学校、医院、停车场、市区中的一种或多种；

或者，本地信息包括驾驶员的视线方位信息；在视线方位信息与外界对象的当前位置不匹配，且外界对象为行人、动物或非机动车辆时，将外界对象作为重点对象。

本发明实施例中，外界对象为行人、动物或非机动车辆等需要特别注意的事物时，即可判断该外界对象是否能够作为重点对象。具体的，若与外界对象之间的当前距离小于预设距离值时，说明外界对象距离交通工具较近，此时也可以作为预警状态；其中，该预设距离值可以为预先设置的距离值，例如，其可以为上述实施例中基于车速所确定的“安全间距”。若外界对象正在向着当前行驶线路移动时，或者外界对象位于交通工具当前行驶的线路中时，则说明交通工具与该外界对象相撞的可能性较大，此时可以作为预警状态。或者，基于GPS等可以确定该外界对象位于学校、医院等人员密集区域时，此时一般会存在数量较多的行人，故可以设为预警状态以提醒驾驶员。或者，信息采集装置还可以包括图像采集设备、红外传感器等，基于该信息采集装置确定驾驶员的视线方位信息，例如驾驶员的双眼位置、视线位置等；若视线方位信息与外界对象的当前位置不匹配，则说明驾驶员当前极有可能没有注意到外界对象，此时可以设为预警状态以提醒驾驶员。其中，信息采集装置具体可基于眼球追踪技术来确定视线方位信息，也可采用其他技术，此处不做限定。

本实施例中，在确定当前为预警状态时，可以生成用于提醒驾驶员的第二预警信息，例如“前方有行人，注意避让”、“前方学校，注意行人”等，并将该第二预警信息作为目标信息。如图23所示，当检测到前方有行人74时，抬头显示系统可以在反射成像部50上显示预警文字501，即“注意行人”，还可以通过矩形框502将行人74突出框选出来，并通过能够表示该行人74的运动趋势的箭头504提醒驾驶员当前有行人正朝向当前行驶车道75移动。同时，可以以正常方式或第一突出显示方式显示目标信息，也可以采用语音提醒等方式进行辅助提醒，该提醒方式与上述实施例的基本相似，此处不做赘述。

可选的，上述实施例中的“安全间距”还可以包括前安全间距，该前安全间距指的是交通工具与位于前方的外界对象之间的安全间距。若外界对象位于前方，在当前距离不大于前安全间距，且安全间距与当前距离之差大于预设距离差值和/或处于预警状态的时长超过预设时长时，生成制动信号或减速信号，并将制动信号或减速信号发送至外部的驾驶系统。

本发明实施例中，若外界对象的当前距离不大于该前安全间距，则当前可以为预警状态；同时，若前安全间距与当前距离之差大于预设距离差值，或者处于预警状态的时长超过预设时长，则说明外界对象距离交通工具过近，或者二者之间的距离长时间处于危险范围内，此时处理器100可以生成制动信号或减速信号，并将制动信号或减速信号发送至外部的驾驶系统，从而可以对交通工具进行减速或制动，使得交通工具与外界对象之间可以保持安全间距。

在上述实施例的基础上，在交通工具为车辆时，该抬头显示系统还可以监测是否车道偏移，并在偏离车道时确定存在车道偏移的问题，此时可以进行预警。具体的，信息采集装置可以包括图像采集设备、车载雷达、GPS等，基于图像采集设备等可以确定交通工具前方的车道情况，即车道位置信息，该车道位置信息具体可以包括交通工具当前所在车道、交通工具相邻的车道等；基于该信息采集装置可以确定交通工具所在的位置，即车辆位置信息；若处理器100可以获取到车道位置信息和车辆位置信息，参见图24所示，处理器100根据本地信息和当前周围信息生成目标信息可以包括：

步骤S201：根据车道位置信息和车辆位置信息确定车辆偏离当前行驶车道的偏移参数，并判断偏移参数是否大于相应的偏移阈值；偏移参数包括偏移角度和/或偏移距离。

本发明实施例中，基于车辆位置和车道位置即可确定该车辆是否位于合适的车道内，即能够判断是否存在偏离。若车辆位于相应的车道内，则偏移参数可以为零，即偏移距离和偏移角度均为零；若车辆的行驶方向与车道方向不一致，则需要确定相应的偏移角度，即车辆偏离车道的角度；若车辆可能存在偏移时，例如车辆压线，则需要确定相应的偏移距离。通过比较偏移参数与预设的偏移阈值的大小即可确定当前是否偏移。

步骤S202：在偏移参数大于相应的偏移阈值时，确定当前处于预警状态，并将相应的第三预警信息作为目标信息，第三预警信息包括第三预警文字、第三预警图像、第三预警视频、优先行驶车道中的一项或多项。

本发明实施例中，若当前的偏移参数大于偏移阈值，则说明偏移角度过大和/或偏移距离过大，此时说明车辆存在偏移风险，即车辆可以看作是处于预警状态，并将相应的第三预警信息作为目标信息以提醒驾驶员。其中，该第三预警信息包括与车道偏移相关的第三预警文字、第三预警图像或第三预警视频，也可以将当前的优先行驶车道标注出来，即将优先行驶车道作为目标信息。具体的，该优先行驶车道即可作为一个外界对象，通过确定该优先行驶车道映射到反射成像部50上的投影位置即可确定相应的目标位置，例如将该投影位置或投影位置的边缘作为目标位置，进而在反射成像部50上的目标位置显示优先行驶车道。具体的，可以在反射成像部50上显示与优先行驶车道相匹配的箭头、梯形(对应直行的优先行驶车道)、宽度逐渐变小的扇环(对应需要拐弯的优先行驶车道)等图形。其中，在反射成像部50上所显示的图形形状具体可基于优先行驶车道的映射到反射成像部50上的实际形状而定。

可选的，在偏移参数大于相应的偏移阈值时，可以直接确定处于预警状态；或者进一步的，在偏移参数大于相应的偏移阈值时，基于其他的本地信息来综合判断当前是否车道偏移，即是否可以当作是预警状态。具体的，信息采集装置包括速度传感器、加速度传感器、角速度传感器等，可以分别用于采集车辆速度、车辆加速度、车辆转向角度等；且基于车辆本身的系统可以确定转向灯状态，即可以确定转向灯是否为开启状态；本实施例基于车辆速度、车辆加速度、转向灯状态等信息生成车辆状态信息，并将该车辆状态信息作为一种本地信息发送至处理器100，处理器100基于当前的偏移参数以及车辆状态信息来确定是否为预警状态。

具体的，在偏移参数大于相应的偏移阈值，且满足预警条件时，确定当前处于预警状态。其中，预警条件包括车辆速度大于第一预设速度值、车辆加速度不大于零、车辆的偏移角度所对应的方向相同一侧的转向灯未处于开启状态、当前为不可变道状态、偏离车道的时长大于预设的第一偏离时长阈值中的一种或多种。

本发明实施例中，若偏移参数大于相应的偏移阈值，说明存在偏移风险，之后基于车辆状态信息判断该偏移状态是否正常，若不正常即可作为预警状态。具体的，若车辆速度大于第一预设速度值或车辆加速度不大于零，则说明车辆速度过快、或者车辆在偏移的情况下仍然不减速，此时则可认为车辆比较危险，即可以认为处于预警状态。或者，若当车辆的偏移角度所对应的方向相同一侧的转向灯未处于开启状态，例如车辆向左偏移，而左侧的转向灯未开启，即也可以间接认为驾驶员当前未规范地向左侧转向，此时也存在较大风险，为预警状态。或者，若当前为不可变道状态，例如偏移方向所对应的车道存在其他车辆时，则不允许变更到该车道，此时若驾驶员继续沿偏移方向进行变道，容易引起交通事故，故也可以当作是预警状态。或者，若偏离车道的时长大于预设的第一偏离时长阈值，则说明该车辆长时间偏离了车道，应当提醒驾驶员。

相应的，在偏移参数大于相应的偏移阈值时，某些情况为正常偏移，此时可以不特殊提醒驾驶员，即此时为正常状态，或者说此时不属于车辆偏移的情况。具体的，信息采集装置所采集的本地信息还包括车辆状态信息，该车辆状态信息包括车辆速度、车辆加速度、转向灯状态、双闪信号灯状态、横摆角速度中的一项或多项。处理器100基于该车辆状态信息具体可进行如下判断：

在偏移参数大于相应的偏移阈值，且满足正常条件时，确定当前处于预警状态。其中，正常条件包括车辆速度小于第二预设速度值、车辆加速度小于零、车辆的偏移角度所对应的方向相同一侧的转向灯处于开启状态、双闪信号灯为开启状态、横摆角速度大于预设角速度阈值、偏离车道的时长小于预设的第二偏离时长阈值、驾驶员的视线方位信息与偏移角度所对应的方向相同中的一种或多种。

本发明实施例中，若偏移参数大于相应的偏移阈值，说明存在偏移风险，但是若基于车辆状态信息确定当前是正常偏移(例如正常变道)等，此时可以不进行预警，即当作正常状态。具体的，若车辆速度小于第二预设速度值或车辆加速度小于零，说明车辆速度不快、或正在减速，此时风险较小，可以作为正常状态。若车辆的偏移角度所对应的方向相反一侧的转向灯处于开启状态，则说明车辆当前虽然偏离了车道，但驾驶员正在向偏移方向的相同方向转向，即驾驶员正在正常变道、或拐弯，此时可以认为是正常状态。若双闪信号灯为开启状态，或者横摆角速度大于预设角速度阈值，则说明该车辆因故障而需要偏离或变道，或者车辆遇到紧急情况导致紧急转向、避让等，此时可以不当作是车道偏移需要预警的情况，即对于车道偏移来说，其也可以作为一种不属于车道偏移情况的正常状态。此外，若驾驶员的视线方位信息与偏移角度所对应的方向相同，则说明当前虽然车辆偏移了车道，但驾驶员注意到了偏移情况，此时也可以作为一种正常状态，不需要额外预警提醒驾驶员。

步骤S203：在偏移参数不大于相应的偏移阈值时，确定当前处于正常状态，并将相应的第三提示信息作为目标信息，第三提示信息包括空集、第三提示文字、第三提示图像、第三提示视频、优先行驶车道中的一项或多项。

本发明实施例中，若当前的偏移参数不大于偏移阈值，则说明偏移距离不大和/或偏移角度不大，此时说明车辆在正常行驶，即车辆可以看作是处于正常状态，此时即可将相应的第三提示信息作为目标信息。

可选的，与上述确定安全间距的实施例类似，当车辆处于预警状态或正常状态等不同的状态时，可以采用不同的显示方式来显示目标信息，比如在当前处于预警状态时，处理器100可以指示目标显像装置以正常方式或第一突出显示方式显示目标信息，该第一突出显示方式包括滚动显示、跳动显示、闪烁显示、高亮显示、以第一颜色显示中的一种或多种。在当前处于正常状态时，处理器100可以指示目标显像装置以正常方式或第二突出显示方式显示目标信息，该第二突出显示方式包括以第二颜色显示。本实施例中的显示方式与上述实施例基本类似，此处不做赘述。

其中，本实施例中，车辆处于正常状态具有两种情况，即若偏移参数不大于相应的偏移阈值，说明车辆正常行驶且无偏移，此时可以确定简单的目标信息，例如显示文字“车道保持中”等。若偏移参数大于相应的偏移阈值，但属于上述正常状态的情况时，说明车辆当前虽然偏离了车道，但在正常转向等，此时可以以提示的方式显示相应的目标信息。例如，该抬头显示系统AR显示对应于当前车道和转向车道的图像，如投射出指向转向车道的蓝色的方向箭头，投射出与当前道路贴合的蓝色虚拟道路且投射与转向车道贴合的绿色车道；或者，可以投射出道路的简略地图，包括当前车道与转向车道，二者可以用特定的颜色、形状区分表示。例如，当前即将驶出高速路，驾驶员向右侧匝道转向，此时在反射成像部50上投射出主车道与匝道的图像并配有指向匝道的箭头；驾驶员变道超车时，反射成像部50上投射本车道与超车道的图像，并可以闪烁提醒车辆的变道轨迹。如图25所示，抬头显示系统根据该当前行驶车道75对应的车道位置信息可以确定该当前行驶车道75为右转弯的车道，若车辆继续直行则会导致车辆的偏移角度加大，此时即可在反射成像部50上显示预警文字501，即“请右转”，同时可以显示与该当前行驶车道75贴合的箭头504，从而可以直观地提醒驾驶员进行右转。或者，如图26所示，若驾驶员当前在向左变道，此时该车辆的偏移角度所对应的方向即为左向；若驾驶员当前未开启左转向灯，则该驾驶员当前在违规变道，此时可以在反射装置50上显示告警文字501“请开左转灯”，以提醒驾驶员开启左转向灯；同时，还可以用箭头504表示车辆当前的行驶方向，提醒驾驶员当前正在向左偏移。

可选的，在车辆行驶过程中，无论车辆处于预警状态还是正常状态，均可以实时显示优先行驶车道。具体的，处理器100根据车道位置信息和车辆位置信息确定车辆的优先行驶车道，并将优先行驶车道作为目标对象；确定目标对象投影至反射成像部50上的投影位置，将投影位置或者投影位置的边缘作为目标位置，并指示目标显像装置在目标位置处显示预先设置的目标信息。

或者，也可实时显示车道的边界线；本实施例中，处理器100根据车辆位置信息和车道位置信息确定车辆的优先行驶车道，将优先行驶车道两侧的边界线作为目标对象，并将形状与边界线相匹配的图形作为目标信息；确定目标对象投影至反射成像部上的投影位置，将投影位置作为目标位置，并指示目标显像装置在目标位置处以预设颜色显示目标信息。

本发明实施例中，可以实时确定车辆的优先行驶车道，基于该优先行驶车道的位置或优先行驶车道两侧边界线的位置确定其投影至反射成像部50上的投影位置，进而确定目标位置。其中，由于整个车道与车辆之间的距离是逐渐变大的，即该优先行驶车道不能当作一个点进行处理；此时可以从优先行驶车道中选取多个点作为采样点，使得抬头显示系统可以更准确地确定在反射成像部50的哪些位置来显示与优先行驶车道贴合的内容。此外，由于优先行驶车道上不同点与车辆之间的距离不同，故可以利用多个显像装置分别显示该优先行驶车道的一部分，例如用第一单层显像装置11和第二单层显像装置12分别显示优先行驶车道的一部分；或者，将优先行驶车道上的一个点作为参考点(例如将中间点作为参考点)，把该参考点与车辆之间的当前距离作为目标距离，进而确定一个目标显像装置。

此外，在不同的状态下，可以以不同的显示方式来显示该优先行驶车道。例如，在正常状态下，以绿色显示显示该优先行驶车道；当车辆偏移时，则可以以红色显示该优先行驶车道。具体的，可以显示与该优先行驶车道在视觉上贴合的图形或箭头等，以引导驾驶员进行行驶。或者，在正常状态下，在反射成像部50上以绿色显示与边界线贴合的形状；当车辆偏移时，以红色显示优先行驶车道左右两侧的边界线，从而提醒驾驶员变道。

在上述实施例的基础上，若偏移参数大于相应的偏移阈值，且偏移参数与偏移阈值之差大于预设的偏移差值和/或处于偏移状态的时长超过预设的安全偏移时长，可以生成制动信号或减速信号，并将该制动信号或减速信号发送至外部的驾驶系统。

本发明实施例中，若车辆的偏移参数大于相应的偏移阈值，则当前可能存在偏移风险；同时，若偏移参数与偏移阈值之差大于预设的偏移差值，或者处于偏移状态的时长超过预设的安全偏移时长，则说明车辆当前偏移程度过大，或者车辆长时间处于偏移的情况下行驶，危险系数较高，此时处理器100可以生成制动信号或减速信号，并将制动信号或减速信号发送至外部的驾驶系统，从而可以对车辆进行减速或制动，避免车辆因偏移问题严重而引发交通事故。

在上述实施例的基础上，该抬头显示系统还可以向驾驶员提示异常道路。具体的，信息采集装置200可以包括图像采集设备、车载雷达等，用于采集道路异常信息；或者，也可以基于外部的其他系统(如实时交通系统等)获取道路异常信息，该道路异常信息包括障碍物位置、维修路段位置、危险路段位置、不平路段位置、事故路段位置、临时检查路段位置中的一项或多项。处理器100获取到道路异常信息时，可以将道路异常信息作为目标信息。或者，处理器100根据道路异常信息确定异常位置投影至反射成像部50上的投影位置，将投影位置或者投影位置的边缘作为目标位置，并指示目标显像装置在目标位置处显示与道路异常信息相对应的目标信息。

本发明实施例中，若交通工具附近存在道路异常的情况，则基于信息采集装置200或其他系统可以获取到相应的道路异常信息，且处理器100可以直接将该道路异常信息作为目标信息显示在反射成像部50上，例如目标信息为“前方一百米有交通事故”等。或者，也可以以AR显示的方式在反射成像部50上标识出异常道路的位置。例如，若信息采集装置检测到道路路面有障碍物(例如石子、冰面、坑洞等)，可以确定障碍物的位置，即异常位置，并将该异常位置投影到反射成像部50上的投影位置作为目标位置，进而可以在该目标位置处显示相应的目标信息(例如与障碍物形状相匹配的图形等)，从而可以直观地向驾驶员显示障碍物的位置，能够更有效地提醒驾驶员。

可选的，在雨天、雾天、或者夜间等能见度较低的环境中，该抬头显示系统也可以对驾驶员进行提醒。具体的，该当前周围信息还包括当前能见度，在该当前能见度小于预设的能见度阈值时，说明当前能见度较低，驾驶环境较恶劣，此时信息采集装置200包括车载雷达、距离传感器等在能见度低的环境下也可以正常检测外界对象的部件，基于该信息采集装置200即可采集到外界对象的位置信息；之后，处理器100可以将外界对象的位置信息作为目标信息；或者，处理器100确定外界对象投影至反射成像部50上的投影位置，将投影位置或者投影位置的边缘作为目标位置，并指示目标显像装置在目标位置处显示预先设置的目标信息。

本发明实施例中，外界对象的位置信息包括外界对象的当前位置以及与外界对象与交通工具之间的当前距离，该抬头显示系统检测到外界对象时，可以显示外界对象的位置信息。或者，以AR方式更直观地标出外界对象的位置，从而通知驾驶员外界对象的方位，避免相撞。其中，也可以将道路作为外界对象，根据实时道路状况和联网的道路信息确定道路的位置，从而可以在反射成像部50上对行驶路线进行辅助显示，例如在正确行驶道路上标示辅助线和转向标志等。

可选的，对于异常道路和能见度较低环境下的外界对象，可以全部作为重点标注的对象，即可以确定为预警状态；或者，也可以进行细分，并分为正常状态和预警状态等。例如，可以基于与交通工具之间的距离进行划分，若异常道路或外界对象距离该交通工具较远，此时可以为正常状态；若距离较近，则可以为预警状态。对于不同状态下的目标信息，可以以相应的显示方式进行显示。

本领域技术人员可以理解，上述多个实施例中的目标信息指的是当前可以在反射成像部50上显示的一个内容；在同一时间点，反射成像部50上可以显示多个目标信息。此外，若当前存在外界对象，一个外界对象即可对应至少一个目标信息。同时，上述实施例所确定的预警状态和正常状态所对应的也可以是一个目标信息的状态，即在同一时刻，不同的目标信息所对应的状态可以不同。例如，交通工具为车辆，且车辆前方有两个行人A和B，行人A距离车辆较近，而行人B距离车辆较远，此时对于行人A来说，可以确定为预警状态，比如可以在反射成像部50(例如车辆的挡风玻璃)上用红色框标识出该行人A；而对于行人B来说，可以确定为正常状态，此时可以在反射成像部50上用绿色框标识该行人B，即在反射成像部50上可以用红色框和绿色框分别标出行人A和行人B，二者可以互不影响。

可选的，处理器100还用于：根据目标信息生成推送信息，并将推送信息发送至服务器或发送至预设距离内的其他车辆。本发明实施例中，安装有该抬头显示系统的交通工具可以将采集到的信息共享至其他交通工具，其可以直接发送至附近的其他交通工具，也可以上传至服务器，由服务器转发至需要该信息的交通工具。具体的，该抬头显示系统将外界对象的位置信息、重点对象的位置信息、道路异常信息等作为目标信息时，均可将该目标信息共享给其他交通工具；或者，当本地车辆发生车道偏移时，也可以通知附近的其他车辆，提醒其他车辆避让等。

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的技术方案，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (30)

1.一种分层成像的抬头显示系统，其特征在于，包括：显像装置组、凹面反射元件、定向显像装置和处理器；所述显像装置组包括至少一个单层显像装置，所述定向显像装置和所述凹面反射元件设置在反射成像部的同侧；所述定向显像装置包括光源、方向控制元件、弥散元件和液晶层；所述处理器分别与所述定向显像装置、所述显像装置组内的所述单层显像装置相连；所述反射成像部包括挡风玻璃或挡风玻璃内侧的反射膜；

所述方向控制元件用于将光源发出的光线汇聚至同一预设区域，所述预设区域为眼盒范围内的一个位置或范围；所述弥散元件和所述液晶层设置在所述方向控制元件的同一侧，所述弥散元件用于将所述方向控制元件的出射光弥散开、并形成光斑；所述液晶层用于遮挡或透过光线，并在透过时发出朝向所述反射成像部的定向成像光线，所述定向成像光线入射到所述反射成像部的定向成像区域，经所述反射成像部将所述定向成像光线反射至所述眼盒范围内；

所述单层显像装置用于发出入射至所述凹面反射元件的单层成像光线，不同的所述单层显像装置所对应的物距互不相同，所述物距为所述单层成像光线从相对应的所述单层显像装置到所述凹面反射元件的传播路径长度；

所述凹面反射元件用于将所述单层成像光线反射至外部的反射成像部，所述单层成像光线入射到所述反射成像部的放大成像区域，并经所述反射成像部将所述单层成像光线反射至所述眼盒范围内；

所述处理器用于确定需要显示的目标信息和目标显像装置，并向所述目标显像装置输出所述目标信息，指示所述目标显像装置显示所述目标信息；所述目标显像装置为从所述定向显像装置、所述显像装置组内的所述单层显像装置中选取的一个显像装置；其中，所述处理器还用于：确定目标位置，所述目标位置为外界对象投影映射至所述反射成像部的成像区域内的投影位置或所述投影位置的边缘；确定包含所述目标位置的成像区域，将与包含所述目标位置的成像区域相对应的显像装置作为所述目标显像装置。

2.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，还包括第一透反元件；所述第一透反元件能够透过具有第一特性的光线，并反射具有第二特性的光线；

所述显像装置组包括能够发出第一单层成像光线的第一单层显像装置和能够发出第二单层成像光线的第二单层显像装置；所述第一单层显像装置设置在所述第一透反元件的一侧，所述第二单层显像装置和所述凹面反射元件设置在所述第一透反元件的另一侧；所述第一单层成像光线具有所述第一特性，所述第二单层成像光线具有所述第二特性。

3.根据权利要求2所述的抬头显示系统，其特征在于，还包括第二透反元件，且所述显像装置组还包括能够发出第三单层成像光线的第三单层显像装置，所述第三单层成像光线具有第三特性；

所述第二透反元件能够透过具有第一特性的光线，并反射具有第三特性的光线；所述第一透反元件还能够透过具有第三特性的光线；

所述第二透反元件设置在所述第一单层显像装置与所述第一透反元件之间，且所述第三单层显像装置与所述第一透反元件设置在所述第二透反元件的同一侧；

或者，

所述第二透反元件能够透过具有第二特性的光线，并反射具有第三特性的光线；所述第一透反元件还能够反射具有第三特性的光线；

所述第二透反元件设置在所述第二单层显像装置与所述第一透反元件之间，且所述第三单层显像装置与所述第一透反元件设置在所述第二透反元件的同一侧。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的抬头显示系统，其特征在于，还包括一个或多个平面反射元件；

所述平面反射元件用于将所述单层显像装置发出的单层成像光线反射至所述凹面反射元件。

5.根据权利要求4所述的抬头显示系统，其特征在于，

当包括一个平面反射元件时，所述平面反射元件用于将所述显像装置组内每个单层显像装置发出的单层成像光线均反射至所述凹面反射元件；

或者，当包括多个平面反射元件时，所述平面反射元件与所述显像装置组内的所述单层显像装置一一对应；所述平面反射元件用于将相对应的所述单层显像装置发出的单层成像光线反射至所述凹面反射元件。

6.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述反射成像部上的定向成像区域的面积大于所述放大成像区域的面积；所述放大成像区域与所述定向成像区域为不同的区域或者为部分重叠的区域；所述定向显像装置的出光面沿水平方向延伸，所述定向成像光线从所述出光面出射后直接入射到所述反射成像部；

所述定向成像区域为所述定向成像光线能够入射至所述反射成像部表面的区域，所述放大成像区域为所述显像装置组发出的单层成像光线能够入射至所述反射成像部表面的区域。

7.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，

所述方向控制元件为朝向所述预设区域设置的多个聚光部件，所述光源的数量为多个，所述多个聚光部件设置在不同的位置、且与光源一一对应；

或者，所述方向控制元件包括光线聚集元件；所述光线聚集元件设置在所述光源与所述弥散元件之间，所述光线聚集元件用于将不同的光源发出的光线汇聚至同一个所述预设区域。

8.根据权利要求7所述的抬头显示系统，其特征在于，所述方向控制元件包括准直元件；

所述准直元件用于将所述光源发出的光线的出射方向调整至预设角度范围内，并将调整后的光线发射至所述弥散元件。

9.根据权利要求7所述的抬头显示系统，其特征在于，所述方向控制元件还包括反射元件；

所述反射元件包括灯杯；所述灯杯为由反光面围成的中空壳体，且所述灯杯的开口方向朝向所述弥散元件；所述灯杯远离开口的尾端用于设置所述光源；

或者，所述反射元件包括实心灯杯；所述实心灯杯为具有反光面的实心透明部件，所述实心透明部件的折射率大于1；所述实心灯杯的开口方向朝向所述弥散元件；所述实心灯杯远离开口的端部用于设置所述光源；所述光源发出的光线射向反光面时发生全反射。

10.根据权利要求9所述的抬头显示系统，其特征在于，

所述实心透明部件在远离实心灯杯开口的端部设有空腔，所述空腔靠近实心灯杯开口的一面为凸面；

或者，所述实心透明部件在靠近实心灯杯开口的端部的中间位置设有开槽，所述开槽的底面为凸面；

或者，所述方向控制元件还包括：准直元件；所述准直元件设置在所述灯杯的内部，且所述准直元件的尺寸小于所述灯杯的开口大小；所述准直元件用于将所述灯杯内的光源发出的部分光线进行准直后发射至所述弥散元件。

11.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述处理器还用于：指示所述目标显像装置在所述目标位置处显示所述目标信息。

12.根据权利要求11所述的抬头显示系统，其特征在于，

在外界对象投影映射至所述反射成像部上的投影位置位于放大成像区域内时，将所述外界对象作为目标对象，并确定与所述目标对象之间的目标距离；所述放大成像区域为所述显像装置组发出的单层成像光线能够入射至所述反射成像部表面的区域；

分别确定所述显像装置组内每个单层显像装置的像距，将与所述目标距离大小相匹配的像距作为目标像距，并将与所述目标像距相对应的单层显像装置作为目标显像装置；其中，所述像距为所述凹面反射元件所成的、所述单层显像装置的虚像与所述凹面反射元件之间的距离。

13.根据权利要求11所述的抬头显示系统，其特征在于，在外界对象投影映射至所述反射成像部上的投影位置位于定向成像区域内时，将所述外界对象作为目标对象；所述定向成像区域为所述定向显像装置发出的定向成像光线能够入射至所述反射成像部表面的区域；

将位于所述定向成像区域内的所述投影位置或者所述投影位置的边缘作为目标位置。

14.根据权利要求1、11、12、13任意一项所述的抬头显示系统，其特征在于，还包括信息采集装置，所述信息采集装置与所述处理器通信相连；

所述信息采集装置用于采集当前的本地信息和当前周围信息，并将采集到的所述本地信息和所述当前周围信息发送至所述处理器；

所述处理器还用于：获取所述本地信息和所述当前周围信息，根据所述本地信息和所述当前周围信息生成所述目标信息。

15.根据权利要求14所述的抬头显示系统，其特征在于，所述本地信息包括本地速度信息，所述当前周围信息包括与外界对象之间的当前距离，所述处理器根据所述本地信息和当前周围信息生成所述目标信息包括：

根据所述本地速度信息确定当前的安全间距，判断所述当前距离是否大于所述安全间距；

在所述当前距离大于所述安全间距时，确定当前处于正常状态，并将相应的第一提示信息作为所述目标信息，所述第一提示信息包括空集、第一提示文字、第一提示图像、第一提示视频中的一项或多项；

在所述当前距离不大于所述安全间距时，确定当前处于预警状态，并将相应的第一预警信息作为所述目标信息，所述第一预警信息包括第一预警文字、第一预警图像、第一预警视频中的一项或多项。

16.根据权利要求14所述的抬头显示系统，其特征在于，所述当前周围信息包括与所述外界对象之间的当前距离、以及外界对象的当前位置；

将与所述外界对象之间的当前距离以及所述外界对象的当前位置作为目标信息；

或者，确定所述外界对象投影至所述反射成像部上的投影位置，将所述投影位置或者所述投影位置的边缘作为目标位置，并指示所述目标显像装置在所述目标位置处显示预先设置的目标信息。

17.根据权利要求16所述的抬头显示系统，其特征在于，在所述外界对象为重点对象时，确定当前处于预警状态，并将相应的第二预警信息作为所述目标信息，所述第二预警信息包括第二预警文字、第二预警图像、第二预警视频中的一项或多项；

其中，在与所述外界对象之间的当前距离小于预设距离值，且所述外界对象为行人、动物或非机动车辆时，将所述外界对象作为重点对象；

或者，在所述外界对象朝向当前行驶线路移动，且所述外界对象为行人、动物或非机动车辆时，将所述外界对象作为重点对象；

或者，在所述外界对象位于当前行驶线路中，且所述外界对象为行人、动物或非机动车辆时，将所述外界对象作为重点对象；

或者，在当前位于对象密集区域内，且所述外界对象为行人、动物或非机动车辆时，将所述外界对象作为重点对象；所述对象密集区域包括学校、医院、停车场、市区中的一种或多种；

或者，所述本地信息包括驾驶员的视线方位信息；在所述视线方位信息与所述外界对象的当前位置不匹配，且所述外界对象为行人、动物或非机动车辆时，将所述外界对象作为重点对象。

18.根据权利要求15所述的抬头显示系统，其特征在于，所述安全间距包括前安全间距；

若所述外界对象位于前方，在所述当前距离不大于所述前安全间距，且所述安全间距与所述当前距离之差大于预设距离差值和/或处于预警状态的时长超过预设时长阈值时，生成制动信号或减速信号，并将所述制动信号或减速信号发送至外部的驾驶系统。

19.根据权利要求14所述的抬头显示系统，其特征在于，所述当前周围信息包括车道位置信息，所述本地信息包括车辆位置信息；所述处理器根据所述本地信息和当前周围信息生成所述目标信息包括：

根据所述车道位置信息和所述车辆位置信息确定车辆偏离当前行驶车道的偏移参数，并判断所述偏移参数是否大于相应的偏移阈值；所述偏移参数包括偏移角度和/或偏移距离；

在所述偏移参数大于相应的偏移阈值时，确定当前处于预警状态，并将相应的第三预警信息作为所述目标信息，所述第三预警信息包括第三预警文字、第三预警图像、第三预警视频、优先行驶车道中的一项或多项。

20.根据权利要求19所述的抬头显示系统，其特征在于，在所述偏移参数不大于相应的偏移阈值时，确定当前处于正常状态，并将相应的第三提示信息作为所述目标信息，所述第三提示信息包括空集、第三提示文字、第三提示图像、第三提示视频、优先行驶车道中的一项或多项。

21.根据权利要求19所述的抬头显示系统，其特征在于，所述本地信息还包括车辆状态信息，所述车辆状态信息包括车辆速度、车辆加速度、转向灯状态中的一项或多项；

在所述偏移参数大于相应的偏移阈值，且满足预警条件时，确定当前处于预警状态；

其中，所述预警条件包括所述车辆速度大于第一预设速度值、所述车辆加速度不大于零、车辆的所述偏移角度所对应的方向相反一侧的转向灯未处于开启状态、当前为不可变道状态、偏离车道的时长大于预设的第一偏离时长阈值中的一种或多种。

22.根据权利要求19所述的抬头显示系统，其特征在于，所述处理器还用于：

根据所述车辆位置信息和所述车道位置信息确定车辆的优先行驶车道，并将所述优先行驶车道作为目标对象；确定所述目标对象投影至所述反射成像部上的投影位置，将所述投影位置或者所述投影位置的边缘作为目标位置，并指示所述目标显像装置在所述目标位置处显示预先设置的目标信息；

或者，根据所述车辆位置信息和所述车道位置信息确定车辆的优先行驶车道，将所述优先行驶车道两侧的边界线作为目标对象，并将形状与所述边界线相匹配的图形作为目标信息；确定所述目标对象投影至所述反射成像部上的投影位置，将所述投影位置作为目标位置，并指示所述目标显像装置在所述目标位置处以预设颜色显示所述目标信息。

23.根据权利要求19所述的抬头显示系统，其特征在于，在所述偏移参数大于相应的偏移阈值，且所述偏移参数与所述偏移阈值之差大于预设的偏移差值和/或处于偏移状态的时长超过预设的安全偏移时长时，生成制动信号或减速信号，并将所述制动信号或减速信号发送至外部的驾驶系统。

24.根据权利要求14所述的抬头显示系统，其特征在于，所述当前周围信息包括前方信息，所述前方信息包括前方车辆的车速和/或与前方车辆的当前距离；

所述处理器还用于将所述前方车辆的目标区域投影至所述反射成像部上的投影位置作为目标位置，并将所述前方信息作为目标信息，控制目标显像装置在所述目标位置处显示所述目标信息；其中，所述前方车辆的目标区域为所述前方车辆的后轮之间的空白区域或后备箱所在区域。

25.根据权利要求15-24任意一项所述的抬头显示系统，其特征在于，

在当前处于预警状态时，所述处理器指示所述目标显像装置以正常方式或第一突出显示方式显示所述目标信息，所述第一突出显示方式包括滚动显示、跳动显示、闪烁显示、高亮显示、以第一颜色显示中的一种或多种；

在当前处于正常状态时，所述处理器指示所述目标显像装置以正常方式或第二突出显示方式显示所述目标信息，所述第二突出显示方式包括以第二颜色显示。

26.根据权利要求15-24任意一项所述的抬头显示系统，其特征在于，在当前处于预警状态时，所述处理器还用于：

向发声装置发送提醒语音，并指示所述发声装置播放所述提醒语音；

或者，向振动装置发送振动信号，指示所述振动装置振动；所述振动装置为能够接触到用户的装置。

27.根据权利要求14所述的抬头显示系统，其特征在于，所述当前周围信息包括道路异常信息，所述道路异常信息包括障碍物位置、不平路段位置、危险路段位置、维修路段位置、事故路段位置、临时检查路段位置中的一项或多项；

所述处理器用于将所述道路异常信息作为目标信息；

或者，根据所述道路异常信息确定异常位置，并确定所述异常位置投影至所述反射成像部上的投影位置，将所述投影位置或者所述投影位置的边缘作为目标位置，并指示所述目标显像装置在所述目标位置处显示与所述道路异常信息相对应的目标信息。

28.根据权利要求14所述的抬头显示系统，其特征在于，所述当前周围信息包括当前能见度；在所述当前能见度小于预设的能见度阈值时，获取信息采集装置采集的外界对象的位置信息；

将所述外界对象的位置信息作为目标信息；

或者，确定所述外界对象投影至所述反射成像部上的投影位置，将所述投影位置或者所述投影位置的边缘作为目标位置，并指示所述目标显像装置在所述目标位置处显示预先设置的目标信息。

29.根据权利要求14所述的抬头显示系统，其特征在于，所述处理器还用于：

根据所述目标信息生成推送信息，并将所述推送信息发送至服务器或发送至预设距离内的其他交通工具。

30.根据权利要求14所述的抬头显示系统，其特征在于，所述信息采集装置包括图像采集设备、车载雷达、红外传感器、激光传感器、超声波传感器、速度传感器、转速传感器、角速度传感器、GPS、V2X系统、ADAS中的一种或多种。

Images