CN113119864B - 一种全车窗成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种全车窗成像系统，通过将HUD中的多个光源，排布设置在所述车辆的中控台与所述挡风玻璃相对的表面上；所述多个光源的排布方式与所述挡风玻璃的可视区域相匹配，使得所述HUD展示的图像能够覆盖所述挡风玻璃的可视区域，与相关技术中基于自由曲面反射镜、视场角较小的传统HUD相比，由于HUD中多个光源的排布方式与所述挡风玻璃的可视区域相匹配，使得HUD发出的光线能够展示一个覆盖所述挡风玻璃的可视区域的图像，从而可以通过HUD显示更加丰富的内容，提高了HUD的使用体验。

Description

一种全车窗成像系统
技术领域
本发明涉及抬头显示(head up display，HUD)技术领域，具体而言，涉及一种全车窗成像系统。
背景技术
目前，随着汽车智能化、车联网、自动驾驶等技术的不断发展，移动车载终端接收到的信息及扩展的各类应用层出不穷，人们对将汽车内所有显示屏联通，灵活显示各类信息的需求越来越大，但驾驶员在进行相关操作时视线容易偏离，有潜在的安全风险。
而HUD技术可以避免驾驶员在驾驶过程中低头看仪表盘或其他显示屏所导致的分心，提高驾驶安全系数，同时也能带来更好的驾驶体验，近些年正受到越来越多的关注，在车载智能显示方面拥有巨大的应用潜力。
然而，基于自由曲面反射镜的传统HUD的视场角(FOV，Field of View)较小，导致HUD画像的显示尺寸很小，无法显示更加丰富的内容，降低了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全车窗成像系统。
第一方面，本发明实施例提供了一种全车窗成像系统，用于车辆，包括：挡风玻璃、数据采集设备、抬头显示设备HUD和电子控制单元ECU；
所述数据采集设备和HUD分别与所述ECU连接；
所述数据采集设备，安装在所述车辆上，用于采集所述车辆的行驶信息，并将采集的行驶信息发送给所述ECU；
所述HUD的多个光源，排布设置在所述车辆的中控台与所述挡风玻璃相对的表面上；所述多个光源的排布方式与所述挡风玻璃的可视区域相匹配；
所述ECU，用于将所述数据采集设备采集的所述行驶信息发送到所述HUD中展示出来。
本发明实施例上述第一方面提供的方案中，通过将HUD中的多个光源，排布设置在所述车辆的中控台与所述挡风玻璃相对的表面上；所述多个光源的排布方式与所述挡风玻璃的可视区域相匹配，使得所述HUD展示的图像能够覆盖所述挡风玻璃的可视区域，与相关技术中基于自由曲面反射镜、FOV较小的传统HUD相比，由于HUD中多个光源的排布方式与所述挡风玻璃的可视区域相匹配，使得HUD发出的光线能够展示一个覆盖所述挡风玻璃的可视区域的图像，从而可以通过HUD显示更加丰富的内容，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示出了本发明实施例所提供的一种全车窗成像系统中，HUD的结构示意图；
图2示出了本发明实施例所提供的一种全车窗成像系统中，HUD的光线控制单元的一种实现方式；
图3示出了本发明实施例所提供的一种全车窗成像系统中，HUD的光线控制单元的另一种实现方式；
图4示出了本发明实施例所提供的一种全车窗成像系统中，带有衍射光学元件的HUD的一种结构示意图；
图5示出了本发明实施例所提供的一种全车窗成像系统中，带有衍射光学元件的HUD的另一种结构示意图；
图6示出了本发明实施例所提供的一种全车窗成像系统中光源的排列示意图一；
图7示出了本发明实施例所提供的一种全车窗成像系统中光源的排列示意图二；
图8示出了本发明实施例所提供的一种全车窗成像系统中，对所述车辆的视觉盲区的图像进行展示的流程图；
图9示出了本发明实施例所提供的一种全车窗成像系统中，对所述车辆外部图像进行展示的流程图；
图10示出了本发明实施例所提供的一种全车窗成像系统中，对所述车辆的空气质量进行检测并展示的流程图；
图11示出了本发明实施例所提供的一种全车窗成像系统中，对车辆出现故障时的故障信息进行展示的流程图；
图12示出了本发明实施例所提供的一种全车窗成像系统中，HUD对视觉盲区的图像进行展示的示意图；
图13示出了本发明实施例所提供的一种全车窗成像系统中，HUD对车辆外部图像以及标识出待选取的目标图像的示意图；
图14示出了本发明实施例所提供的一种全车窗成像系统中，HUD展示空气质量信息的示意图；
图15示出了本发明实施例所提供的一种全车窗成像系统中，HUD展示车辆示意图提示故障信息的示意图。
具体实施方式
目前，随着汽车智能化、车联网、自动驾驶等技术的不断发展，移动车载终端接收到的信息及扩展的各类应用层出不穷，人们对将汽车内所有显示屏联通，灵活显示各类信息的需求越来越大，但驾驶员在进行相关操作时视线容易偏离，有潜在的安全风险。
而HUD技术可以避免驾驶员在驾驶过程中低头看仪表盘或其他显示屏所导致的分心，提高驾驶安全系数，同时也能带来更好的驾驶体验，近些年正受到越来越多的关注，在车载智能显示方面拥有巨大的应用潜力。
然而，基于自由曲面反射镜的传统HUD的视场角(FOV，Field of View)较小，导致HUD画像的显示尺寸很小，无法显示更加丰富的内容，降低了HUD的使用体验。
基于此本实施例提出一种全车窗成像系统，通过将HUD中的多个光源，排布设置在所述车辆的中控台与所述挡风玻璃相对的表面上；所述多个光源的排布方式与所述挡风玻璃的可视区域相匹配，使得所述HUD展示的图像能够覆盖所述挡风玻璃的可视区域，与相关技术中基于自由曲面反射镜、FOV较小的传统HUD相比，由于HUD中多个光源的排布方式与所述挡风玻璃的可视区域相匹配，使得HUD发出的光线能够展示一个覆盖所述挡风玻璃的可视区域的图像，从而可以通过HUD显示更加丰富的内容，提高了HUD的使用体验。
在本实施例中，所述图像，是虚像，呈现在挡风玻璃远离观察者的一侧。
所述覆盖所述挡风玻璃的可视区域的图像，是指观察者通过眼盒区域，能够看到一个与挡风玻璃的可视区域等大或者比可视区域略小的图像。
术语“覆盖”，是指观察者能够通过挡风玻璃看到与挡风玻璃的可视区域等大或者比可视区域略小的图像；从观察者的角度出发感觉图像是在挡风玻璃上呈现出来的，并不是指图像真正呈现在挡风玻璃上。
所述眼盒(eyebox)区域，是指观察者可以观察到HUD完整图像的区域。
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
本实施例提出一种全车窗成像系统，用于车辆，包括：挡风玻璃、数据采集设备、HUD和电子控制单元ECU。
所述数据采集设备和HUD分别与所述ECU连接。使得所述数据采集设备和HUD可以分别与所述ECU进行通信和数据上的交互。
所述数据采集设备，安装在所述车辆上，用于采集所述车辆的行驶信息，并将采集的行驶信息发送给所述ECU。
所述数据采集设备，包括是但不限于：安装在所述车辆四周的图像测距传感器和图像采集设备、安装在所述车辆内外的空气质量传感器、以及安装在所述车辆内的导航设备和车载自动诊断系统(On Board Diagnostics，OBD)。
所述图像测距传感器，用于在测量车辆与周围物体的距离的同时，还可以采集车辆的周围环境图像；从而可以将测量到的车辆与周围物体的距离和车辆的周围环境图像一起发送给ECU。
所述图像测距传感器，测量车辆与周围物体的距离可以在0到5米之间，拍摄图像的距离也较近。
所述图像采集设备，可以是但不限于：摄像头或者照相机，用于采集车辆外部的图像。
所述图像采集设备，可以根据所要拍摄的目标的远近进行变焦，因此可以拍摄到车辆外距离车辆十几米到几十米远的目标图像，拍摄图像的范围更大且距离更远。
所述空气质量传感器，用于对所述车辆内外的空气质量进行检测，并对空气中各种气体的含量进行分析。
所述导航设备，用于规划车辆的行驶路径。
所述OBD，用于获取车辆的故障信息。
所以，基于上述的图像采集设备，所述行驶信息，可以是但不限于：车辆与周围物体之间的距离、车辆外部的图像、车辆内外的空气质量和气体含量、车辆的故障信息、车辆的驾驶参数如车速、发动机转速，车速以及导航路径。
所述ECU，用于将所述数据采集设备采集的所述行驶信息发送到所述HUD中展示出来。
所述ECU还可以与车辆上的语音播放设备连接，生成与图像匹配的语音信息，在通过HUD展示图像的同时，将与所述图像匹配的语音信息发送到语音播放设备播放出来。从而通过语音图像等多种不同的提示方式，对车辆上的观察者进行提示。
所述观察者，可以为车辆的驾驶员，也可以为车辆中的乘客。
所述语音播放设备，可以是车辆上的喇叭和扬声器。
进一步地，所述ECU还可以与车辆上的声音采集设备连接；所述声音采集设备，用于获取所述车辆上的声音数据，并将获取到的声音发送到所述ECU中进行处理。
为了能够在所述挡风玻璃的可视区域上显示一个能够覆盖所述挡风玻璃的可视区域的图像，所述HUD的多个光源，排布设置在所述车辆的中控台与所述挡风玻璃相对的表面上；所述多个光源的排布方式与所述挡风玻璃的可视区域相匹配，使得所述HUD展示的图像能够覆盖所述挡风玻璃的可视区域。
所述多个光源，形成了所述HUD的像源。所述多个光源，发出的光线经过挡风玻璃反射后进入眼盒区域，从而在挡风玻璃外部形成几乎与挡风玻璃等大的图像，大大提高光效。
所述挡风玻璃，可以采用普通的挡风玻璃，优选为镀有选择性反射膜的挡风玻璃，可对像源发出的光线进行高效反射。
具体地，参见图1所示的所述HUD的结构示意图，所述HUD，包括：多个光源100、安装基板102和光线控制单元104。
所述多个光源100中的各所述光源为自发光光源；所述安装基板102固定在中控台与所述挡风玻璃106相对的表面上。
各所述光源100分布安装在所述安装基板的不同位置上，各所述光源的安装位置能够使各所述光源发出的光线形成的图像能够覆盖目标成像区域，其中，所述目标成像区域是所述挡风玻璃的可视区域。
所述自发光光源，可以是但不限于：有机发光二极管(Organic Light-EmittingDiode,OLED)、迷你发光二极管(Mini LED)、微发光二极管(Micro LED)、冷阴极荧光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)、电致发光显示器(ElectroluminescentDisplay,ELD)、LED冷光源(Cold LED Light，CLL)、电激发光(Electro Luminescent，EL)、电子发射(Field Emission Display，FED)、卤钨灯、以及金属卤化物灯。
为了均衡光线利用率和空间利用率，光源100可以采用紧密堆积的方式排列，当光源100为矩形或六边形(优选为正六边形)时，可以实现完全紧密堆积排列。
所述光线控制单元，设置在所述多个光源中的至少一个光源发出的光线的出射路径上，用于改变所述光线的出射方向，使得所述光线在经过所述挡风玻璃反射后入射到眼盒区域中。参见图2所示的光线控制单元的一种实现方式，所述光线控制单元104包括：准直膜108。准直膜108覆盖在至少一个光源100上，用于对光源100发出光线的出射方向进行调整，对覆盖的光源100发出的光线进行准直并射出。
所述准直膜108，比如增亮薄膜(Brightness Enhancement Film，BEF膜)，用于将光线的出射方向调整至预设角度范围内，例如将光线聚集在准直膜法线的±35°的角度范围内。
为了提高自发光光源的亮度，使光源发出的光线汇聚，光线控制单元104还包括凸透镜110，如图2所示，凸透镜110设置在所述准直膜108远离所述光源100的一侧，用于对所有的所述光源100发出的光线进行汇聚，将光线汇聚到同一个位置，即图2中的预设位置10，该预设位置可为眼盒区域。
在一个实施方式中，所述预设位置可以是眼盒区域的几何中心。
参见图3所示的光线控制单元的另一种实现方式，为了使光源100发出的光线汇聚，光线控制单元104还可以包括：准直透镜112和灯杯114。
多个所述光源100中的各光源设置在灯杯114内，所述准直透镜112设置在所述灯杯的开口处，各所述灯杯的开口均朝向预设位置。
所述准直透镜112的功能与上述准直膜108类似，这里不再赘述。
所述灯杯由反光面围成的中空壳体或实心全反射杯体组成，能够将光源100发出的、未射向所述准直透镜112的光线反射到准直透镜112。
所述灯杯114，用于调整所放置光源100的主光轴朝向，将放置在不同灯杯内的光源100发出的光线进行汇聚；如图3所示，将光源100发出的光线汇聚到预设位置10。
所述准直透镜112，可以采用但不限于：凸透镜、菲涅尔透镜、凸透镜与凹透镜的组合以及菲涅尔透镜与凹透镜的组合。
其中，当所述准直透镜112采用凸透镜时，所述光源100可以设置在所述准直透镜的焦平面上。
通过以上内容可以看出，将多个光源100发出的光线汇聚到预设位置10后，成像亮度虽然很高，但是成像的观看范围较小，观察者在较小的范围内才能看到HUD的图像，不方便观察者观看，那么为了扩大图像的可视范围，光线控制单元104还包括：衍射光学元件(Diffractive Optical Elements,DOE)116，DOE 116可以设置在凸透镜110远离光源100的一侧、或者准直透镜112远离光源100的一侧，DOE 116用于将光源100发出的光线弥散开、并形成光斑11，从而方便观察者在眼盒区域的整个范围内观看HUD所呈现的图像，分别如图4和图5所示。
如图4和图5所示，最左侧的光源100发出的光线A可以沿着光路a射向预设位置10；当在凸透镜110远离光源100的一侧、或者准直透镜112远离光源100的一侧设置DOE 116后，DOE 116将光线A分散成多个光线(包括光线A1、光线A2等)。
DOE 116可以采用光束整形片(Beam Shaper)，光线经过衍射光学元件之后，会弥散开来并且形成一个特定几何形状的光斑，光斑的大小和形状由DOE 116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、以及蝙蝠翼形状。弥散后的光斑在侧视方向的弥散角可以为10度，优选为5度；在正视方向的弥散角可以为50度，优选为30度。
由于挡风玻璃并不是平面的，具有一定的弧度，直接借助挡风玻璃成像会存在桶形畸变或者枕形畸变的问题。本发明实施例中，多个光源100可以按照第一畸变形态排布，该第一畸变形态与挡风玻璃的第二畸变形态呈相反且对应的关系。
具体参见图6和图7所示，采用传统方式排列的多个光源100在挡风玻璃106上成像时，传统方式排列的多个光源100可以在挡风玻璃106上成一个图像，但是由于挡风玻璃具有第二畸变形态，故该图像是畸变的像，图6中挡风玻璃106上的网格图形表示枕形畸变的图像。本实施例中，根据挡风玻璃106的第二畸变形态来确定与其呈对应且相反关系的第一畸变形态，并按照第一畸变形态排布多个光源100，以消除挡风玻璃带来的畸变。具体参见图7所示，本实施例中的多个光源100按照第一畸变形态来排布(图7中，每个网格表示一个光源100)，从而在挡风玻璃106上可以形成不存在畸变的图像，图7中挡风玻璃106上的网格图形表示不存在畸变的图像。
通过以上内容可以看出，通过对自发光像源的光源按照特定排列方式进行排列，可以消除因有弧度的挡风玻璃造成的成像畸变，使得HUD在挡风玻璃上的成像更加规则。
在通过以上内容对HUD的结构进行描述之后，可以继续通过以下内容，对本实施例提出的全车窗成像系统的不同应用场景进行描述：
当所述数据采集设备，采用采集所述车辆的视觉盲区的图像测距传感器时，参见图8所示的对所述车辆的视觉盲区的图像进行展示的流程图和图12所示的HUD对视觉盲区的图像进行展示的示意图，所述ECU，用于将所述数据采集设备采集的所述行驶信息发送到所述HUD中展示出来，包括以下具体步骤：
步骤800、当所述车辆的车速小于第一车速阈值且所述车辆处于复杂路况路段时，控制所述图像测距传感器采集所述车辆的视觉盲区的状况图像；其中，所述复杂路况路段，包括：坡度路段、未规划路段、以及损坏路段。
在上述步骤800中，所述第一车速阈值，可以是复杂路况车速阈值，缓存在ECU中。
在一个实现方式中，所述第一车速阈值可以设置为5公里/小时到20公里/小时的任意速度。
所述视觉盲区，是车辆在行驶过程中观察者不能看到的车辆区域，可以是但不限于：车辆的底盘、车辆侧部和尾部。
步骤802、接收所述图像测距传感器采集到的所述车辆的视觉盲区的状况图像，并将所述状况图像发送到所述HUD，通过所述HUD将所述状况图像进行展示。
具体地，为了通过所述HUD将所述状况图像进行展示，上述步骤802，包括以下步骤(1)至步骤(3)：
(1)根据所述状况图像，确定所述状况图像中的目标物体；
(2)控制所述图像测距传感器测量所述目标物体与所述车辆的距离，利用和所述目标物体与所述车辆的距离对应的颜色对所述状况图像中的目标物体进行填充；
(3)将所述目标物体填充和所述距离对应颜色后的所述状况图像发送到所述HUD，通过所述HUD将所述状况图像展示到所述挡风玻璃上。
在上述步骤(1)中，ECU可以采用现有技术中任何的图像识别算法，确定出所述状况图像中的目标物体，这里不再赘述。
所述目标物体，可以是但不限于：道路上的石头、深坑、以及车辆经过的小溪河流。
在上述步骤(2)中，ECU中缓存有目标物体与车辆的距离和颜色的对应关系表。
在一个实施方式中，所述目标物体与车辆的距离和颜色的对应关系表，可以如下表示：
目标物体与车辆的距离在0到8厘米之间 红色；
目标物体与车辆的距离在8到12厘米之间黄色；
目标物体与车辆的距离大于12厘米绿色。
如图12所示的HUD对视觉盲区的图像进行展示的示意图中，被不同图案覆盖的区域用于表示与车辆的距离不同的目标物体。
在上述步骤(3)中，当所述HUD采用增强现实抬头显示器(Augmented RealityHead Up Display，AR-HUD)时，还可以执行以下步骤：
将所述车辆引擎盖与所述眼盒区域的距离作为目标像距，并基于所述目标像距，控制所述HUD将所述目标物体填充和所述距离对应颜色后的所述状况图像投射到所述车辆引擎盖上，与所述车辆引擎盖融合。
在以上步骤中，由于所述车辆引擎盖与所述眼盒区域的距离较近，现有的AR-HUD技术就可以将所述目标物体填充和所述距离对应颜色后的所述状况图像投射到所述车辆引擎盖上，具体过程是现有技术，这里不再赘述。
所述与所述车辆引擎盖融合，是指观察者的双眼在眼盒区域看到的AR-HUD呈现的图像与所述车辆引擎盖是完全贴合/重合到一起的。
进一步地，在通过所述HUD将所述状况图像展示到所述挡风玻璃上的同时，可以根据所述目标物体与所述车辆的距离，生成与所述图像匹配的视觉盲区提示信息，并将生成的视觉盲区提示信息发送到语音播放设备播放出来。
在一个实施方式中，所述视觉盲区提示信息，可以是：“车辆底部存在与车辆距离XX厘米的目标物体，请注意驾驶。”
当所述数据采集设备，采用安装在所述车辆外部的图像采集设备时，参见图9所示的对所述车辆外部图像进行展示的流程图和图13所示的HUD对车辆外部图像以及标识出待选取的目标图像的示意图，所述ECU，用于将所述数据采集设备采集的所述行驶信息发送到所述HUD中展示出来，包括以下具体步骤：
步骤900、当获取到车辆外部图像采集指令且所述车辆的车速小于第二车速阈值时，控制所述图像采集设备对车辆外部图像进行采集。
在上述步骤900中，所述车辆外部图像采集指令，可以是观察者点击车辆中控台的人机交互界面上的拍照按钮触发的，也可以是向车辆上的声音采集设备发出语音，声音采集设备将接收到的语音发送到ECU，ECU处理后确定是车辆上的乘客发出的拍照指令后生成的。
所述第二车速阈值，用于表示拍照取景时车辆的车速阈值。
在一个实施方式中，所述第二车速阈值，可以是0公里/小时到30公里/小时的任意行驶速度。
所述ECU处理语音并识别的过程是现有技术，这里不再赘述。
步骤902、接收所述图像采集设备采集到的所述车辆外部图像，并在所述车辆外部图像中标识出待选取的目标图像。
所述目标图像，可以是出现在所述车辆外部图像中的任何景物、建筑物和人物。
所述ECU，可以通过现有的任何图像目标识别算法，对所述车辆外部图像中出现的目标图像进行识别，具体过程这里不再赘述。
在识别出所述目标图像后，所述ECU，可以基于所述目标图像的像素值确定所述目标图像的尺寸。
步骤904、将标识出待选取的所述目标图像的所述车辆外部图像发送到所述HUD中展示出来。
具体地，上述步骤904可以执行以下步骤(1)至步骤(4)：
(1)通过标示框在所述车辆外部图像中标识出待选取的所述目标图像；
(2)当获取到标示框调整指令时，按照所述标示框调整指令对应的调整方式，对所述车辆外部图像中的标示框进行调整；
(3)通过调整后的标示框在所述车辆外部图像中重新标识出待选取的目标图像；
(4)将重新标识出待选取的目标图像的所述车辆外部图像发送到所述HUD中展示出来。
在上述的步骤(1)中，所述ECU，缓存有标示框绘制的程序，为了通过标示框在所述车辆外部图像中标识出待选取的所述目标图像，可以具体执行以下流程(11)至步骤(12)：
(11)基于所述车辆外部图像中待选取的所述目标图像的尺寸，确定出需要绘制的标示框的尺寸；
(12)按照确定出的标示框的尺寸在所述车辆外部图像中待选取的目标图像上绘制标示框，将待选取的所述目标图像标识出来。
在上述步骤(1)中，如果车辆外部图像中存在至少两个待选取的目标图像，那么就会在通过标示框将待选取的目标图像的同时，对标示框进行编号，并在在所述车辆外部图像中展示标示框的编号，标示框的编号与待选取的目标图像一一对应。如图13所示，HUD展示多个已框选和编号的景色。
使得观察者通过输入标示框的编号，就可以选取需要展示的目标图像。
在上述的步骤(2)中，标示框调整指令的获取方式与上述车辆外部图像采集指令的获取方式类似，这里不再赘述。
所述标示框调整指令，可以在观察者的指示下，对所述标示框执行以下操作：放大/缩小标示框和上下左右移动标示框。观察者的指示可以通过人机交互界面上的操作按钮或者语音的方式传达给ECU，从而对标示框进行调整。
当所述标示框标识出的待选取的目标图像不完整时，上述步骤904还可以执行以下步骤(10)至步骤(12)：
(10)提取待选取的所述目标图像的特征点；
(11)利用图像补偿算法，根据所述的目标图像的特征点，对所述车辆外部图像中待选取的目标图像进行图像补偿处理，得到补偿处理后的所述目标图像；
(12)通过标示框将所述车辆外部图像中补偿处理后的目标图像进行标识出来。
上述步骤(10)中，所述ECU可以采用现有技术中任何图像处理算法，对所述目标图像的特征点进行提取，具体过程这里不再赘述。
上述步骤(11)中，利用图像补偿算法得到补偿处理后的所述目标图像的具体过程是现有技术，这里不再赘述。
步骤906、当接收到所述目标图像展示指令时，将所述目标图像发送到所述HUD中展示出来。
在上述步骤906中，所述目标图像展示指令的获取方式与上述车辆外部图像采集指令的获取方式类似，这里不再赘述。
在一个实现方式中，所述目标图像展示指令，可以是观察者输入的标示框的编号。
具体地，为了将所述目标图像发送到所述HUD中展示出来，所述步骤906可以执行以下步骤(1)至步骤(3)：
(1)根据所述目标图像与具有所述目标图像的车辆外部图像的图像比例，确定所述图像采集设备的变焦放大值；
(2)根据确定的变焦放大值，对所述图像采集设备进行变焦，并控制变焦后的所述图像采集设备采集放大的目标图像；
(3)将所述放大的目标图像发送到所述HUD中展示出来。
在上述步骤(1)中，所述目标图像与具有所述目标图像的车辆外部图像的图像比例，可以通过计算车辆外部图像的尺寸与确定出的所述目标图像的尺寸的比值得到。
所述车辆外部图像的尺寸，缓存在所述ECU中。
所述ECU，还存储有比值与变焦放大值的对应关系，可以从比值与变焦放大值的对应关系中查询出与计算得到的比值匹配的变焦放大值。
所述变焦放大值，可以是但不限于：数字变焦放大值和/或者光学变焦放大值。
在上述步骤(2)中，根据确定的变焦放大值，对所述图像采集设备进行变焦的方式是现有技术，这里不再赘述。
在上述步骤(3)中，在将所述放大的目标图像发送到所述HUD中展示出来的同时，所述ECU还会将所述放大的目标图像缓存至本地或上传到云端。
当所述数据采集设备，采用安装在所述车辆上的空气质量传感器时，参见图10所示的对所述车辆的空气质量进行检测并展示的流程图和图14所示的HUD展示空气质量信息的示意图，所述ECU，用于将所述数据采集设备采集的所述行驶信息发送到所述HUD中展示出来，包括以下具体步骤：
步骤1000、获取所述空气质量传感器采集的所述车辆的空气质量信息，其中，所述空气质量信息中包括空气质量指数。
在上述步骤1000中，所述空气质量信息，包括但不限于：车辆排放的气体浓度、车辆内外的空气污染指数、温度、湿度、以及二氧化碳浓度。
所述车辆排放的气体浓度，包括但不限于：CO浓度、NOx浓度、以及PM浓度。
步骤1002、当所述空气质量指数大于空气质量阈值时，确定所述车辆出现空气污染，基于所述空气质量指数生成空气污染告警信息。
这里，当车辆内外的空气污染指数、温度、湿度、以及二氧化碳浓度中的任意空气质量指数大于对应的空气质量阈值时，确定有空气质量指数大于空气质量阈值，则基于大于空气质量阈值的空气质量指数生成空气污染告警信息。
具体地，与所述空气污染指数对应的空气质量阈值是空气污染指数阈值、与所述温度对应的空气质量阈值是高温阈值和低温阈值、与所述湿度对应的空气质量阈值是高湿度阈值和低湿度阈值、与二氧化碳浓度对应的空气质量阈值是二氧化碳浓度阈值。
在一个实施方式中，当确定车辆内的湿度大于高湿度阈值时，生成的空气污染告警信息是“车内湿度过高”。
步骤1004、通过第一颜色对所述空气污染告警信息进行渲染，将通过所述第一颜色渲染后的所述空气污染告警信息发送到所述HUD中展示出来。
在上述步骤1004中，所述第一颜色，可以是红色或者黄色。
进一步地，在展示所述空气污染告警信息时，还可以通过显示告警图像和视频的方式进行车辆内外的空气质量预警：如采用色彩鲜明、显著的图标、或提示动画的方式显示所述空气污染告警信息：“PM2.566”、“CO2浓度过高”、“严重雾霾”和“沙尘暴”；并在车内空气污染指数较高时，除显示提示文字外，还可显示红色的闪烁状态的空气指数；同时在所述HUD中展示提示相应的处理措施信息，如“请检查空气滤芯”或者“请打开车窗”、“请佩戴口罩”、“请勿打开车窗”等。
进一步地，当所述空气污染告警信息指示所述车辆排放污染/有害气体时，可以采用色彩鲜明、显著的图标、或提示动画的方式展示所述空气污染告警信息，同时在所述HUD中展示提示相应的处理措施信息，如“请检查三元催化器”和“请检查发动机”等。
而且，所述ECU还可以将所述空气污染告警信息发送到语音播放设备播放出来，从而通过语音图像等多种不同的提示方式，对车辆上出现的空气污染进行告警。
当展示处理措施信息的时刻起的预设时长内所述ECU未接收到任何与处理措施信息匹配的操作指令时，所述ECU，用于将所述数据采集设备采集的所述行驶信息发送到所述HUD中展示出来，包括以下步骤(1)至步骤(2)：
(1)根据造成空气污染的空气质量指数，生成能够消除所述空气质量指数对应空气污染的车辆调节设备的开启指令；
(2)将生成的所述开启指令发送到所述车辆调节设备，打开所述车辆调节设备，消除所述空气质量指数对应的空气污染。
所述预设时长，缓存在所述ECU中，可以设置为20秒到60秒的任意时长，这里不再一一赘述。
在上述步骤(1)中，当所述空气质量指数指示车辆内的空气污染指数高时，能够消除所述空气质量指数对应空气污染的车辆调节设备是与所述ECU连接的车载净化器。所以，所述ECU就会生成车载净化器开启指令。
相应地，在上述步骤(2)中，所述ECU将生成的车载净化器开启指令发送到车载净化器，打开车载净化器进行所述车辆内的净化空气操作。
当所述空气质量指数指示车辆内的温度、湿度、或者二氧化碳浓度高时，能够消除所述空气质量指数对应空气污染的车辆调节设备是车辆的空调或者换气设备，具体的控制过程与上述ECU控制车载净化器的过程类似，这里不再赘述。
当所述数据采集设备采用安装在所述车辆上的导航设备时，参见图11所示的对车辆出现故障时的故障信息进行展示的流程图和图15所示的HUD展示车辆示意图提示故障信息的示意图，所述ECU，用于将所述数据采集设备采集的所述行驶信息发送到所述HUD中展示出来，包括以下具体步骤：
步骤1100、获取车辆的故障信息。
在上述步骤1100中，所述ECU从车辆的OBD中获取车辆的故障信息并存储。
所述故障信息，包括但不限于：“驾驶员未系安全带”、“车辆车门未关闭”、以及“发动机故障”。
步骤1102、当确定所述故障信息对应的车辆故障部件需要维修时，通过第二颜色对车辆示意图中所述故障信息对应的车辆车辆故障部件进行渲染，并将所述故障信息和渲染后的所述车辆示意图发送到所述HUD中展示出来。
在上述步骤1102中，所述车辆示意图，可以是车辆立体图和车辆鸟瞰图。
所述第二颜色，可以是红色、黄色、以及蓝色。
当所述故障信息是所述车辆的发动机、大灯、或者传感器的故障信息时，所述ECU确定所述故障信息对应的车辆故障部件需要维修。
通过第二颜色对车辆示意图中所述故障信息对应的车辆车辆故障部件进行渲染的过程是现有技术，这里不再赘述。
在将所述故障信息和渲染后的所述车辆示意图发送到所述HUD中展示出来的同时，为了尽快使车辆得到维修，所述ECU，用于将所述数据采集设备采集的所述行驶信息发送到所述HUD中展示出来，还可以执行以下步骤(1)至步骤(3)：
(1)获取所述车辆的车辆标识，并从所述导航设备中存储的地图数据中获取与所述车辆最近的且与所述车辆标识匹配的车辆维修点的位置信息；
(2)获取所述车辆的位置信息，并根据所述车辆的位置信息和所述车辆维修点的位置信息，规划所述车辆到所述车辆维修点的导航路径；
(3)将所述导航路径发送到所述HUD中展示出来。
在上述步骤(1)中，所述车辆标识，可以是车辆的品牌和车架号。所述车架号中携带有品牌标识；所以通过车架号，所述ECU可以确定车辆的品牌。
在上述步骤(2)中，与所述车辆标识匹配的车辆维修点，就是所述车辆的品牌的4S店或者汽修厂。
将所述车辆的位置信息，并根据所述车辆的位置信息和所述车辆维修点的位置信息输入到安装在所述车辆上的导航设备中，通过所述导航设备规划所述车辆到所述车辆维修点的导航路径。
步骤1104、当确定所述故障信息对应的车辆故障部件不需要维修时，生成与所述故障信息匹配的车辆操作信息。
在上述步骤1104中，当所述故障信息是所述车辆的车门未关好、以及驾驶员未系安全带的故障信息时，所述ECU确定所述故障信息对应的车辆故障部件不需要维修，那么就会生成与所述故障信息匹配的车辆操作信息。
在一个实施方式中，当所述故障信息是指示驾驶员未系安全带的故障信息时，与所述故障信息匹配的车辆操作信息就是：请系上安全带。
当所述故障信息是指示所述车辆的车左后门未关好的故障信息时，与所述故障信息匹配的车辆操作信息就是：请关好左后门。
步骤1106、将所述故障信息和所述车辆操作信息发送到所述HUD中展示出来。
而且，所述ECU还可以将所述故障信息发送到语音播放设备播放出来，从而通过语音图像等多种不同的提示方式，对车辆上出现的故障信息进行提示。
在上述展示故障信息方式的基础上，还可以通过与车辆内外的空气质量预警展示过程类似的方式，对所述车辆出现的故障进行提示，这里不再赘述。
综上所述，本实施例提出的全车窗成像系统，通过将HUD中的多个光源，排布设置在所述车辆的中控台与所述挡风玻璃相对的表面上；所述多个光源的排布方式与所述挡风玻璃的可视区域相匹配，使得所述HUD展示的图像能够覆盖所述挡风玻璃的可视区域，与相关技术中基于自由曲面反射镜、FOV较小的传统HUD相比，由于HUD中多个光源的排布方式与所述挡风玻璃的可视区域相匹配，使得HUD发出的光线能够展示一个覆盖所述挡风玻璃的可视区域的图像，从而可以通过HUD显示更加丰富的内容，提高了HUD的使用体验。
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 (14)

1.一种全车窗成像系统，用于车辆，其特征在于，包括：挡风玻璃、数据采集设备、抬头显示设备HUD和电子控制单元ECU；
所述数据采集设备和HUD分别与所述ECU连接；
所述数据采集设备，安装在所述车辆上，用于采集所述车辆的行驶信息，并将采集的行驶信息发送给所述ECU；
所述HUD包括：多个光源和光线控制单元；所述HUD的多个光源，排布设置在所述车辆的中控台与所述挡风玻璃相对的表面上；所述多个光源的排布方式与所述挡风玻璃的可视区域相匹配，所述多个光源中的各所述光源为自发光光源；所述光线控制单元，设置在所述多个光源中的至少一个光源发出的光线的出射路径上，用于改变所述光线的出射方向，使得所述光线在经过所述挡风玻璃反射后入射到眼盒区域中；
所述ECU，用于将所述数据采集设备采集的所述行驶信息发送到所述HUD中展示出来。
2.根据权利要求1所述的全车窗成像系统，其特征在于，所述HUD还包括：安装基板；
所述安装基板固定在中控台与所述挡风玻璃相对的表面上；各所述光源分布安装在所述安装基板的不同位置上，各所述光源的安装位置能够使各所述光源发出的光线形成的图像能够覆盖目标成像区域，其中，所述目标成像区域是所述挡风玻璃的可视区域。
3.根据权利要求1所述的全车窗成像系统，其特征在于，所述数据采集设备，包括：采集所述车辆的视觉盲区状况的图像测距传感器；
所述ECU，用于将所述数据采集设备采集的所述行驶信息发送到所述HUD中展示出来，包括：
当所述车辆的车速小于第一车速阈值且所述车辆处于复杂路况路段时，控制所述图像测距传感器采集所述车辆的视觉盲区的状况图像；其中，所述复杂路况路段，包括：坡度路段、未规划路段、以及损坏路段；
接收所述图像测距传感器采集到的所述车辆的视觉盲区的状况图像，并将所述状况图像发送到所述HUD，通过所述HUD将所述状况图像进行展示。
4.根据权利要求3所述的全车窗成像系统，其特征在于，所述ECU，用于接收所述图像测距传感器采集到的所述车辆的视觉盲区的状况图像，并将所述状况图像发送到所述HUD，通过所述HUD将所述状况图像进行展示，包括：
根据所述状况图像，确定所述状况图像中的目标物体；
控制所述图像测距传感器测量所述目标物体与所述车辆的距离，利用和所述目标物体与所述车辆的距离对应的颜色对所述状况图像中的目标物体进行填充；
将所述目标物体填充和所述距离对应颜色后的所述状况图像发送到所述HUD，通过所述HUD将所述状况图像进行展示。
5.根据权利要求4所述的全车窗成像系统，其特征在于，所述ECU，用于接收所述图像测距传感器采集到的所述车辆的视觉盲区的状况图像，并将所述状况图像发送到所述HUD，通过所述HUD将所述状况图像进行展示，还包括：
将所述车辆引擎盖与所述眼盒区域的距离作为目标像距，并基于所述目标像距，控制所述HUD将所述目标物体填充和所述距离对应颜色后的所述状况图像投射到所述车辆引擎盖上，与所述车辆引擎盖融合。
6.根据权利要求1所述的全车窗成像系统，其特征在于，所述数据采集设备，包括：安装在所述车辆外部的图像采集设备；
所述ECU，用于将所述数据采集设备采集的所述行驶信息发送到所述HUD中展示出来，包括：
当获取到车辆外部图像采集指令且所述车辆的车速小于第二车速阈值时，控制所述图像采集设备对车辆外部图像进行采集；
接收所述图像采集设备采集到的所述车辆外部图像，并在所述车辆外部图像中标识出待选取的目标图像；
将标识出待选取的所述目标图像的所述车辆外部图像发送到所述HUD中展示出来；
当接收到所述目标图像展示指令时，将所述目标图像发送到所述HUD中展示出来。
7.根据权利要求6所述的全车窗成像系统，其特征在于，所述ECU，用于将标识出待选取的所述目标图像的所述车辆外部图像发送到所述HUD中展示出来，包括：
通过标示框在所述车辆外部图像中标识出待选取的所述目标图像；
当获取到标示框调整指令时，按照所述标示框调整指令对应的调整方式，对所述车辆外部图像中的标示框进行调整；
通过调整后的标示框在所述车辆外部图像中重新标识出待选取的目标图像；
将重新标识出待选取的目标图像的所述车辆外部图像发送到所述HUD中展示出来。
8.根据权利要求7所述的全车窗成像系统，其特征在于，所述ECU，用于通过标示框在所述车辆外部图像中标识出待选取的所述目标图像，还包括：
当所述标示框标识出的待选取的目标图像不完整时，提取待选取的所述目标图像的特征点；
利用图像补偿算法，根据所述目标图像的特征点，对所述车辆外部图像中待选取的目标图像进行图像补偿处理，得到补偿处理后的所述目标图像；
通过标示框将所述车辆外部图像中补偿处理后的目标图像进行标识。
9.根据权利要求6所述的全车窗成像系统，其特征在于，所述ECU，将所述目标图像发送到所述HUD中展示出来，包括：
根据所述目标图像与具有所述目标图像的车辆外部图像的图像比例，确定所述图像采集设备的变焦放大值；
根据确定的变焦放大值，对所述图像采集设备进行变焦，并控制变焦后的所述图像采集设备采集放大的目标图像；
将所述放大的目标图像发送到所述HUD中展示出来。
10.根据权利要求1所述的全车窗成像系统，其特征在于，所述数据采集设备，包括：安装在所述车辆上的空气质量传感器；
所述ECU，用于将所述数据采集设备采集的所述行驶信息发送到所述HUD中展示出来，包括：
获取所述空气质量传感器采集的所述车辆的空气质量信息，其中，所述空气质量信息中包括空气质量指数；
当所述空气质量指数大于空气质量阈值时，确定所述车辆出现空气污染，基于所述空气质量指数生成空气污染告警信息；
通过第一颜色对所述空气污染告警信息进行渲染，将通过所述第一颜色渲染后的所述空气污染告警信息发送到所述HUD中展示出来。
11.根据权利要求10所述的全车窗成像系统，其特征在于，所述ECU，用于将所述数据采集设备采集的所述行驶信息发送到所述HUD中展示出来，还包括：
根据造成空气污染的空气质量指数，生成能够消除所述空气质量指数对应空气污染的车辆调节设备的开启指令；
将生成的所述开启指令发送到所述车辆调节设备，打开所述车辆调节设备，消除所述空气质量指数对应的空气污染。
12.根据权利要求1所述的全车窗成像系统，其特征在于，所述ECU，用于将所述数据采集设备采集的所述行驶信息发送到所述HUD中展示出来，包括：
获取车辆的故障信息；
当确定所述故障信息对应的车辆故障部件需要维修时，通过第二颜色对车辆示意图中所述故障信息对应的车辆故障部件进行渲染，并将所述故障信息和渲染后的所述车辆示意图发送到所述HUD中展示出来。
13.根据权利要求12所述的全车窗成像系统，其特征在于，所述ECU，用于将所述数据采集设备采集的所述行驶信息发送到所述HUD中展示出来，还包括：
获取所述车辆的车辆标识，并从导航设备中存储的地图数据中获取与所述车辆最近的且与所述车辆标识匹配的车辆维修点的位置信息；
获取所述车辆的位置信息，并根据所述车辆的位置信息和所述车辆维修点的位置信息，规划所述车辆到所述车辆维修点的导航路径；
将所述导航路径发送到所述HUD中展示出来。
14.根据权利要求12所述的全车窗成像系统，其特征在于，所述ECU，用于将所述数据采集设备采集的所述行驶信息发送到所述HUD中展示出来，还包括：
当确定所述故障信息对应的车辆故障部件不需要维修时，生成与所述故障信息匹配的车辆操作信息；
将所述故障信息和所述车辆操作信息发送到所述HUD中展示出来。
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