CN113156643A - 基于立体视觉显示的车辆显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于立体视觉显示的车辆显示系统，立体视觉显示系统通过向眼盒区域的第一区域和第二区域分别投射出光线，眼盒区域的第一区域和第二区域分别对应于用户的左眼和右眼，实现了处于眼盒区域用户能够看到立体图像。其中传感装置获取车辆的环境数据，数据处理装置根据车辆的环境数据进行分析，获得需要显示的数据，第一控制装置根据获得的需要显示数据，控制立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包含在俯视视角下车辆与周围环境相对位置场景的图像光线，从而处于眼盒区域用户能够通过车辆挡风玻璃观看到展示了在俯视视角下车辆与周围环境相对位置场景的立体图像，有助于提高用户驾驶车辆的安全性。

Description

基于立体视觉显示的车辆显示系统

技术领域

本发明涉及车辆智能技术领域，特别是涉及一种基于立体视觉显示的车辆显示系统。

背景技术

近年来，随着车辆智能化、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，人们对将车辆内所有显示屏联通，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。

而平视显示(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或者其它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，近些年也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。

现有的平视显示设备采用自由曲面反射镜实现，像源产生的图像光线经过平面镜、自由曲面反射镜反射后入射至挡风玻璃，光线被挡风玻璃反射而进入用户眼睛，然而这种平视显示设备仅能显示二维图像画面，一般只能显示车速或者方向信息，无法显示更加丰富的内容，限制了平视显示设备进一步的推广与应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于立体视觉显示的车辆显示系统，能够以立体图像向用户展示出在俯视视角下车辆与周围环境相对位置场景，有助于提高用户驾驶车辆的安全性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于立体视觉显示的车辆显示系统，包括传感装置、数据处理装置、第一控制装置和立体视觉显示系统；

所述传感装置用于获取车辆的驾驶数据和环境数据；

所述数据处理装置与所述传感装置相连，用于根据车辆的驾驶数据和环境数据进行分析，获得需要显示的数据；

所述第一控制装置与所述数据处理装置、所述立体视觉显示系统分别相连，用于根据获得的需要显示数据，控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包含在俯视视角下车辆与周围环境相对位置场景的图像光线；

所述立体视觉显示系统包括图像产生装置和光线控制装置，所述图像产生装置至少包括用于产生光线的第一光产生部和用于产生光线的第二光产生部，所述光线控制装置用于将所述第一光产生部产生光线引导传播至预设面并经所述预设面反射后传播至眼盒区域的第一区域，将所述第二光产生部产生光线引导传播至所述预设面并经所述预设面反射后传播至眼盒区域的第二区域，其中眼盒区域的第一区域和第二区域分别对应于用户的左眼和右眼，预设面包括车辆的挡风玻璃。

优选的，所述光线控制装置包括第一光学部和第二光学部，所述第一光学部用于将通过光线扩展以调控光线的发散角度或/和传播方向，将入射的图像光线扩展而引导入射至所述第二光学部以及将由所述第二光学部返回的图像光线扩展而引导发射出，所述第二光学部用于将所述第一光学部出射的图像光线反射回所述第一光学部并调控光线的主光轴方向，以使得由所述光线控制装置出射的图像光线经所述预设面反射后出射至眼盒区域。

优选的，所述第二光学部包括多个离散排布的反射单元，每一反射单元包括第一反射面和第二反射面，各个反射单元的第一反射面将所述第一光产生部产生的且通过所述第一光学部的光线反射回所述第一光学部，以将该部分光线由所述光线控制装置出射并经所述预设面反射后传播至同一眼盒区域的第一区域，各个反射单元的第二反射面将所述第二光产生部产生的且通过所述第一光学部的光线反射回所述第一光学部，以将该部分光线由所述光线控制装置出射并经所述预设面反射后传播至同一眼盒区域的第二区域。

优选的，所述光线控制装置包括第一光学部和第二光学部，所述第一光学部用于将通过光线扩展以调控光线的发散角度或/和传播方向，将入射的图像光线扩展而引导入射至所述第二光学部以及将由所述第二光学部返回的图像光线扩展而引导发射出，所述第二光学部用于将所述第一光学部出射的图像光线对向反射回所述第一光学部，以使得由所述光线控制装置出射的图像光线经所述预设面反射后出射至眼盒区域。

优选的，所述第二光学部包括排布的多个光学介质体，所述光学介质体至少包括用于接收入射光线的表面以及若干用于引导光线在所述光学介质体传播而最终对向传播出的表面。

优选的，所述第二光学部包括反射面以及排布在所述反射面一侧的多个光学介质体，所述光学介质体包括为曲面的表面，所述光学介质体用于将入射光线折射进入所述光学介质体内部并入射到所述反射面，并将被所述反射面反射回的光线折射出所述光学介质体外，出射光线与入射光线传播方向相反。

优选的，所述第二光学部包括沿光线入射方向依次设置的光线汇聚层、隔离层、反射层和衬底，所述光线汇聚层用于将入射光线汇聚入射到所述反射层，所述反射层用于将光线反射，所述光线汇聚层和所述反射层分别由能够调制光线相位的材料制成。

优选的，所述数据处理装置具体用于若车辆处于行驶状态，获得车辆与外界车辆、行驶车道/道路的相对位置数据；

所述第一控制装置具体用于当车辆处于行驶状态时，根据获得的数据，控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包含在俯视视角下车辆与外界车辆、行驶车道/道路相对位置场景的图像光线。

优选的，所述数据处理装置还具体用于若车辆处于行驶状态，获得车辆运行数据的变化情况；

所述第一控制装置具体用于当车辆处于行驶状态时，控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出所显示的场景图像中以动画图形标示出车辆的运行数据变化情况的图像光线。

优选的，所述数据处理装置具体用于若车辆处于停车状态，获得车辆的地理位置数据、导航地图数据或者交通状况数据；

所述第一控制装置具体用于当车辆处于停车状态时，根据获得的数据，控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包含在俯视视角下车辆所处的地理位置、导航地图数据或者交通状况的图像光线。

优选的，所述数据处理装置具体用于若车辆处于停车状态，还获得车辆的导航路线数据；

所述第一控制装置还具体用于控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出所显示的场景图像中标示出规划路线的图像光线。

优选的，所述第一控制装置具体用于若车辆的停止时间超过对应设定的阈值或者接收到下发的指令时控制所述立体视觉显示系统投射出包含相应内容的图像光线。

优选的，所述数据处理装置具体用于若车辆到达道路路口，获得车辆与外界车辆、行驶车道/道路的相对位置数据以及处于路口的交通标示物的位置数据；

所述第一控制装置具体用于若车辆到达道路路口时，根据获得的数据，控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出所显示图像与车辆挡风玻璃呈现的真实场景贴合显示的且将真实场景中的外界车辆、行驶车道/道路、交通标示物标示出以及以动画图形标示出车辆的行驶方向的图像光线。

优选的，所述第一控制装置具体用于当车辆的位置数据与导航地图数据中记录的各个路口的位置数据匹配一致或者接收到下发的指令时控制所述立体视觉显示系统投射出包含相应内容的图像光线。

优选的，所述数据处理装置具体用于若车辆处于倒车状态，获得车辆与外界车辆、外界障碍物的相对位置数据；

所述第一控制装置具体用于当车辆处于倒车状态时，根据获得的数据，控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包含在俯视视角下车辆与外界车辆/外界障碍物相对位置场景的图像光线。

优选的，还包括：

取景装置，用于获取外界场景图像；

第二控制装置，与所述取景装置、所述立体视觉显示系统分别相连，用于控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包括所述取景装置所获取图像的图像光线。

优选的，所述第二控制装置还用于控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包括设定选项操作界面的图像光线以及根据设定的取景参数控制所述取景装置获取外界场景图像，所述设定选项操作界面展示了用于设定取景参数的选项。

优选的，所述第二控制装置还用于根据预定义的景色场景从外界场景选取取景区域，以控制所述取景装置从外界获取与预定义的景色场景相匹配的外界场景图像，或者根据选取指令从外界场景选取取景区域，以控制所述取景装置从外界获取用户所选取的外界场景图像。

优选的，所述第二控制装置还用于对原始选取的取景区域图像提取特征，将所述取景装置实时获取的图像与原始选取的取景区域图像进行特征匹配，并结合车辆的行驶方向或/和行驶速度，调整所述取景装置的取景方向或/和角度，以使得所述取景装置实时获取的图像与原始选取的取景区域图像的匹配度满足预设要求。

优选的，所述第二控制装置还用于根据保存指令将所述取景装置获取的图像画面以图片形式或者视频形式存储，或/和还用于根据上传指令将所述取景装置获取的图像画面上传到社交平台或者云端。

由上述技术方案可知，本发明所提供的一种基于立体视觉显示的车辆显示系统，其中立体视觉显示系统通过向眼盒区域的第一区域和第二区域分别投射出光线，眼盒区域的第一区域和第二区域分别对应于用户的左眼和右眼，实现了处于眼盒区域用户能够看到立体图像。其中传感装置获取车辆的驾驶数据和环境数据，数据处理装置根据车辆的驾驶数据和环境数据进行分析，获得需要显示的数据，第一控制装置根据获得的需要显示数据，控制立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包含在俯视视角下车辆与周围环境相对位置场景的图像光线，从而处于眼盒区域用户能够通过车辆挡风玻璃观看到展示了在俯视视角下车辆与周围环境相对位置场景的立体图像，有助于提高用户驾驶车辆的安全性。

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为本发明实施例提供的一种基于立体视觉显示的车辆显示系统示意图；

图2为本发明一种实施例的立体视觉显示系统示意图；

图3为本发明一种实施例的光线控制装置示意图；

图4为本发明又一种实施例的立体视觉显示系统示意图；

图5为本发明一种具体实施方式的第二光学部示意图；

图6为本发明又一种具体实施方式的第二光学部示意图；

图7为本发明又一种具体实施方式的第二光学部示意图；

图8为本发明又一种具体实施方式的第二光学部示意图；

图9为本发明实施例的基于立体视觉显示的车辆显示系统实现智能化显示的方法流程图；

图10为本发明一种实施例的从眼盒区域观看到的挡风玻璃显示画面；

图11为本发明实施例的基于立体视觉显示的车辆显示系统实现路口智能化显示的方法流程图；

图12为本发明又一种实施例的从眼盒区域观看到的挡风玻璃显示画面；

图13为本发明又一种实施例的从眼盒区域观看到的挡风玻璃显示画面；

图14为本发明又一实施例提供的一种基于立体视觉显示的车辆显示系统示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例提供的一种基于立体视觉显示的车辆显示系统示意图，由图可看出，所述车辆显示系统包括传感装置12、数据处理装置13、第一控制装置14和立体视觉显示系统11；

所述传感装置12用于获取车辆的驾驶数据和环境数据；

所述数据处理装置13与所述传感装置12相连，用于根据车辆的驾驶数据和环境数据进行分析，获得需要显示的数据；

所述第一控制装置14与所述数据处理装置13、所述立体视觉显示系统11分别相连，用于根据获得的需要显示数据，控制所述立体视觉显示系统11向眼盒区域投射出包含在俯视视角下车辆与周围环境相对位置场景的图像光线；

所述立体视觉显示系统11包括图像产生装置和光线控制装置，所述图像产生装置至少包括用于产生光线的第一光产生部和用于产生光线的第二光产生部，所述光线控制装置用于将所述第一光产生部产生光线引导传播至预设面并经所述预设面反射后传播至眼盒区域的第一区域，将所述第二光产生部产生光线引导传播至所述预设面并经所述预设面反射后传播至眼盒区域的第二区域，其中眼盒区域的第一区域和第二区域分别对应于用户的左眼和右眼，预设面包括车辆的挡风玻璃。

其中，图像光线是指携带图像信息的光线，用户眼睛获取到图像光线后用户能够看到图像画面。眼盒(eyebox)区域是指用户能够接收到光线而观看到图像画面的位置区域。车辆与周围环境相对位置场景是指在场景图像中展示了车辆、周围环境中的物体以及车辆与外界物体的相对位置。第一控制装置14与数据处理装置13、立体视觉显示系统11分别相连具体是指第一控制装置14与数据处理装置13、立体视觉显示系统11分别通信连接，即第一控制装置14与数据处理装置13可相互传输数据，第一控制装置14和立体视觉显示系统11可相互传输数据。

立体视觉显示系统11通过光线控制装置将第一光产生部产生光线引导传播至预设面并经预设面反射后传播至眼盒区域的第一区域，将第二光产生部产生光线引导传播至预设面并经预设面反射后传播至眼盒区域的第二区域，其中眼盒区域的第一区域和第二区域分别对应于用户的左眼和右眼，使得用户的左眼和右眼获取到具有视差的图像光线，从而使用户能够观看到立体图像。并且用户眼睛接收到的图像光线从车辆的挡风玻璃发射出，使用户不需要低头即能观看到立体图像。

其中传感装置12获取车辆的驾驶数据和环境数据，数据处理装置13根据车辆的驾驶数据和环境数据进行分析，获得需要显示的数据，第一控制装置14根据获得的需要显示数据，控制立体视觉显示系统11向眼盒区域投射出包含在俯视视角下车辆与周围环境相对位置场景的图像光线，从而处于眼盒区域用户能够通过车辆挡风玻璃观看到展示了在俯视视角下车辆与周围环境相对位置场景的立体图像，有助于提高用户驾驶车辆的安全性和驾驶体验。

下面结合具体实施方式和附图对本基于立体视觉显示的车辆显示系统的立体视觉显示系统进行详细说明。

在一种实施例的立体视觉显示系统中，立体视觉显示系统包括图像产生装置和光线控制装置，图像产生装置至少包括用于产生光线的第一光产生部和用于产生光线的第二光产生部。

在一种具体实施方式中，光线控制装置包括第一光学部和第二光学部，第一光学部用于将通过光线扩展以调控光线的发散角度或/和传播方向，将入射的图像光线扩展而引导入射至所述第二光学部以及将由所述第二光学部返回的图像光线扩展而引导发射出，所述第二光学部用于将所述第一光学部出射的图像光线反射回所述第一光学部并调控光线的主光轴方向，以使得由所述光线控制装置出射的图像光线经所述预设面反射后出射至眼盒区域。光线的主光轴方向是指表示光线整体的传播方向的主方向。

第二光学部包括多个离散排布的反射单元，每一反射单元包括第一反射面和第二反射面，各个反射单元的第一反射面将所述第一光产生部产生的且通过所述第一光学部的光线反射回所述第一光学部，以将该部分光线由所述光线控制装置出射并经所述预设面反射后传播至同一眼盒区域的第一区域，各个反射单元的第二反射面将所述第二光产生部产生的且通过所述第一光学部的光线反射回所述第一光学部，以将该部分光线由所述光线控制装置出射并经所述预设面反射后传播至同一眼盒区域的第二区域。请参考图2，图2为一种实施例的立体视觉显示系统示意图，由图可看出，图像产生装置包括第一光产生部101和第二光产生部102，光线控制装置的第二光学部包括多个离散排布的反射单元103，每一反射单元103包括第一反射面1031和第二反射面1032，第一光产生部101产生光线入射到光线控制装置，通过每一反射单元103的第一反射面1031反射而最终出射至眼盒区域的第一区域，第二光产生部102产生光线入射到光线控制装置，通过每一反射单元103的第二反射面1032反射，而最终出射至眼盒区域的第二区域，眼盒区域的第一区域和第二区域分别对应于用户的左眼和右眼，从而使得用户的左眼和右眼获取到具有视差的图像光线，从而用户能够观看到立体图像。

进一步具体的，可参考图3，图3为一种实施例的光线控制装置示意图，第一光学部21通过调控光线的发散角度或/和传播方向，来控制光线的扩散程度。第一光学部21对光线的扩散角度越小，成像亮度越高，视角范围也越小；第一光学部21对光线的扩散角度越大，成像亮度越低，视角范围也越大，在实际应用中可以根据实际应用需求确定第一光学部对光线的扩散程度。可选的，第一光学部21可采用衍射光学元件(Diffractive OpticalElements,DOE)，衍射光学元件可采用形成各种光斑形状的光束整形器(Beam Shaper)。第一光学部21通过调控光线的发散角度或/和传播方向，能够控制光线扩散区域的形状，光线扩散区域的形状可以被调控为线形、圆形、椭圆形、正方形、长方形或者蝙蝠翼形状，或者也可以是其它形状。

请结合参考图3，图像产生装置的光产生部20发出的光线A经过第一光学部21后射向第二光学部22，第一光学部21会对光线A进行第一次扩散，为了方便描述，图3中未表示出第一次扩散过程。之后第二光学部22将入射的光线A进行反射。参考图3所示，当不存在第一光学部21时，光线A可以沿着光路a射向预设位置130；当在第二光学部22一侧设置第一光学部21后，反射回的光线再次经过第一光学部21进行第二次弥散，将光线A弥散成多个光线(包括光线A1、光线A2等)并分散至一个范围内，即形成光斑131，使观察者在光斑131的范围内均可以观看到图像产生装置的成像。光线控制装置通过第二光学部可以将不同入射角度的入射光线汇聚至同一个位置，可以提高光线亮度；同时，通过第一光学部将光线弥散开，从而可以形成预设形状的光斑，方便后续在光斑范围内成像，从而在提高光线亮度的同时，还可以扩大成像范围，此外能够使得图像产生装置的光源不需要大功率即可提供足够亮度的光线，形成高亮度的图像，还而可以降低对带光源的设备的散热要求。

在又一种具体实施方式中，光线控制装置包括第一光学部和第二光学部，所述第一光学部用于将通过光线扩展以调控光线的发散角度或/和传播方向，将入射的图像光线扩展而引导入射至所述第二光学部以及将由所述第二光学部返回的图像光线扩展而引导发射出，所述第二光学部用于将所述第一光学部出射的图像光线对向反射回所述第一光学部，以使得由所述光线控制装置出射的图像光线经所述预设面反射后出射至眼盒区域。

其中，第一光学部通过调控光线的发散角度或/和传播方向，来控制光线的扩散程度。第一光学部对光线的扩散角度越小，成像亮度越高，视角范围也越小；第一光学部对光线的扩散角度越大，成像亮度越低，视角范围也越大。可选的，第一光学部可采用衍射光学元件(Diffractive Optical Elements,DOE)，衍射光学元件可采用形成各种光斑形状的光束整形器(Beam Shaper)。第一光学部通过调控光线的发散角度或/和传播方向，能够控制光线扩散区域的形状，光线扩散区域的形状可以被调控为线形、圆形、椭圆形、正方形、长方形或者蝙蝠翼形状，或者也可以是其它形状。

进一步具体的，光线控制装置包括第一光学部和至少两个第二光学部，第一光学部用于将第一光产生部和第二光产生部产生光线扩展以调控光线的发散角度或/和传播方向，将入射的第一光产生部产生光线扩展而引导入射至所述至少两个第二光学部的其中一个第二光学部，将入射的第二光产生部产生光线扩展而引导入射至所述至少两个第二光学部的另一个第二光学部。其中一个第二光学部用于将第一光学部出射的图像光线对向反射回第一光学部，以使得由该第二光学部出射的图像光线经预设面反射后出射至眼盒区域的第一区域，另一个第二光学部用于将第一光学部出射的图像光线对向反射回第一光学部，以使得由该第二光学部出射的图像光线经预设面反射后出射至眼盒区域的第二区域，眼盒区域的第一区域和第二区域分别对应于用户的左眼和右眼，从而使得用户的左眼和右眼获取到具有视差的图像光线，从而用户能够观看到立体图像。示例性的，请参考图4，图4为又一种实施例的立体视觉显示系统示意图，其中图像产生装置包括第一光产生部103和第二光产生部104，光线控制装置包括第一光学部105、第二光学部106和第二光学部107，其中第二光学部106将第一光学部105出射的图像光线对向反射回第一光学部105，以使得由该第二光学部106出射的图像光线经预设面反射后出射至眼盒区域的第一区域，第二光学部107将第一光学部105出射的图像光线对向反射回第一光学部105，以使得由该第二光学部107出射的图像光线经预设面反射后出射至眼盒区域的第二区域。

在一种具体实施方式中，第二光学部包括排布的多个光学介质体，所述光学介质体至少包括用于接收入射光线的表面以及若干用于引导光线在所述光学介质体传播而最终对向传播出的表面。光学介质体可以是三角锥结构或者立方体结构，三角锥结构可以是正三角锥结构或者等腰三角锥结构。示例性的，请参考图5，图5为一种具体实施方式的第二光学部示意图，从图可看出，入射光线入射到第二光学部的光学介质体420，由光学介质体420的一个表面进入其内部，光线在光学介质体内经过若干表面反射后最终以与入射方向相反方向传播出。

优选的请参考图6，图6为又一种具体实施方式的第二光学部示意图。第二光学部可包括基底层423、支撑层422和多个光学介质体421，支撑层422形成在基底层423上，多个光学介质体421排布设置在支撑层422上。其中光学介质体421的折射率需要大于支撑层422的折射率，光学介质体421将入射光线中入射角大于临界角的光线，以全反射的方式沿光线入射方向的相反方向反射回第一光学部。

在又一种具体实施方式中，第二光学部包括反射面以及排布在所述反射面一侧的多个光学介质体，所述光学介质体包括为曲面的表面，所述光学介质体用于将入射光线折射进入所述光学介质体内部并入射到所述反射面，并将被所述反射面反射回的光线折射出所述光学介质体外，出射光线与入射光线传播方向相反。具体的，光学介质体可以是颗粒结构，具体可以是球状颗粒或者椭球状颗粒，颗粒结构可以是暴露设置在反射面上，或者颗粒结构嵌入反射面内。可选的，颗粒结构可以是玻璃颗粒、树脂颗粒或者高分子聚合物颗粒，或者也可以是由其它材料制作的颗粒结构。反射面可以是金属膜反射面。请参考图7，图7为本具体实施方式的第二光学部示意图，由图可看出，入射光线从光学介质体424的P点折射进入光学介质体424内，并入射到反射面425，而后光线被反射面425反射回并从Q点折射出光学介质体424外，出射光线与入射光线的传播方向正好相反。

在又一种具体实施方式中，第二光学部具体用于通过改变光线的相位而将光线反向反射。第二光学部由预设材料制作形成，预设材料能够调制光线的相位，入射光线在由预设材料制作的第二光学部内经过多次改变相位，每次相位改变介于(0，2π)之间，并最终导致累计相位被改变为π或大于π，使得入射光线和出射光线之间的相位累计改变π，从而起到反向反射的作用，预设材料具体可为超材料(Metamaterial)。具体应用于本实施例的超材料具有各向异性的特性，可以对光线进行相位补偿，即通过改变入射到超材料的光线的相位，来改变光线的反射和折射方向，从而实现光线汇聚和反向反射功能。超材料的形状和尺寸与它所要实现的功能息息相关，具有不同尺寸、成份、形状、或者排布方式的超材料可以实现不同的功能如汇聚、折射、反射等功能，具体可包括但不限于：钛酸锶、氧化铬、氧化铜、二氧化钛(金红石型)、二氧化钛(锐钛矿型)、非晶硒、氧化锌、氮化镓、碘晶体、非晶硅、以及单晶硅。

具体可参考图8，本实施方式中第二光学部可包括沿光线入射方向依次设置的光线汇聚层426、隔离层427、反射层428和衬底429，所述光线汇聚层426用于将入射光线汇聚入射到所述反射层428，所述反射层428用于将光线反射，所述光线汇聚层426和所述反射层428分别由能够调制光线相位的材料制成。反射层428位于光线汇聚层426的焦平面上，光线汇聚层426和反射层428分别采用不同的超材料制成，不同的超材料是指具有不同尺寸、成份、形状或者排布方式的材料。光线在超材料制成的光线汇聚层426和反射层428的共同作用下相位累计改变π，超材料制成的光线汇聚层对光线起到反向反射作用，使得光线能够沿光线的入射方向的相反方向反射出。具体应用于本实施例的超材料具有各向异性的特性，可以对光线进行相位补偿，即通过改变入射到超材料的光线的相位，来改变光线的反射和折射方向，从而实现光线汇聚、折射、反射等功能，具体可包括但不限于：钛酸锶、氧化铬、氧化铜、二氧化钛(金红石型)、二氧化钛(锐钛矿型)、非晶硒、氧化锌、氮化镓、碘晶体、非晶硅、以及单晶硅。

在以上各实施例中可选的，图像产生装置可以是投影机或者液晶显示器，或者也可以是其它类型的图像产生装置，也都在本发明保护范围内。优选可以采用小型投影机，具体可采用CRT(Cathode Ray Tube)投影，LCD(liquid crystal display)投影，DLP(DigitalLight Procession)投影、LCOS(Liquid Crystal on Silicon)、激光投影等不同类型。可以放置在后视镜、驾驶员座椅、车辆顶棚处。

下面结合具体实施方式和附图对本基于立体视觉显示的车辆显示系统智能化显示内容的应用功能进行详细说明。

参考图1所示，所述基于立体视觉显示的车辆互动显示系统包括传感装置12、数据处理装置13、第一控制装置14和立体视觉显示系统11。

传感装置12用于获取车辆的驾驶数据和环境数据。车辆的驾驶数据和环境数据包括但不限于车辆的各项运行数据、外界场景环境或者导航数据。示例性的，用于测量车辆的行驶速度的传感装置可包括设置在车辆上的测速传感器、设置在车轮的转速传感器或者用户移动通信设备自带的车速测量功能，传感装置还可以是车辆自动诊断系统(On-BoardDiagnostics，OBD)或者设置在车辆的驾驶辅助装置比如行车记录仪、电子狗。用于获取外界场景的传感装置可包括但不限于图像传感器、红外传感器、距离传感器、激光雷达或者毫米雷达，主要用于获取车辆与周围车辆的距离信息、道路环境、道路的各种交通标志以及行人。各种传感装置可设置在车辆外部也可设置在车辆内部，设置在车辆的传感装置数量不限，优选在车辆上设置多个传感装置。传感装置还包括导航系统，能够获取车辆的导航数据、车辆行驶路线、车辆地理位置或者各个路段车流量情况、拥堵情况等。传感装置还可包括V2X(Vehicle to everything)系统，V2X系统用于与云平台通讯，从云平台获取非本地的交通状况数据，获取信息包括但不限于道路上的车辆、行人、非机动车状况或者道路拥堵情况或者道路上的各种交通标志信息，交通标志信息包括路口交通信号灯数据。

数据处理装置13与传感装置12相连，用于根据车辆的驾驶数据和环境数据进行分析，获得需要显示的数据。以由第一控制装置14根据获得的需要显示数据，控制立体视觉显示系统11向眼盒区域投射出包含在俯视视角下车辆与周围环境相对位置场景的图像光线。具体的，请参考图9，本基于立体视觉显示的车辆显示系统实现智能化显示的方法包括以下过程：

S500：判断是否车辆的发动机启动且车辆的行驶速度大于零，若是则进入步骤S501，若否则进入步骤S502。若车辆的发动机启动并且车辆的行驶速度大于零，表明车辆处于行驶状态。

S501：根据获得的数据，控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包含在俯视视角下车辆与外界车辆、行驶车道/道路相对位置场景的图像光线。若判定出车辆处于行驶状态，则数据处理装置13根据实时获取到的车辆的驾驶数据和环境数据，获得车辆与外界车辆、行驶车道/道路的相对位置数据，从而第一控制装置14根据获得的数据，控制立体视觉显示系统11向眼盒区域投射出包含在俯视视角下车辆与外界车辆、行驶车道/道路相对位置场景的图像光线。因此本实施例车辆显示系统能够自动监测车辆是否处于行驶状态，能够智能化地在监测出车辆处于行驶状态时向用户显示出以立体图像展示的在俯视视角下车辆与外界车辆、行驶车道/道路相对位置场景图像，用户根据展示的车辆外界场景能够掌握车辆的周围环境状况、交通状况，从而能够更安全地驾驶操控车辆，可以减少发生驾驶车辆偏离车道或者与外界车辆发生碰撞等情况。示例性的，请参考图10，图10为一种实施例的从眼盒区域观看到的挡风玻璃显示画面，车辆正在道路上行驶，在车辆挡风玻璃所显示的立体图像展示了在俯视视角下车辆与外界车辆、行驶车道/道路相对位置场景图像，从而用户根据车辆挡风玻璃所显示的在俯视视角下车辆与外界车辆、行驶车道/道路相对位置场景图像，能够掌握车辆的周围环境状况、交通状况，能够更安全地驾驶车辆。

优选的，第一控制装置14还具体用于若获取到下发的指令时控制所述立体视觉显示系统投射出包含在俯视视角下车辆与外界车辆、行驶车道/道路相对位置场景的图像光线，即本车辆显示系统可以是由用户手动触发来启动显示包含相应显示内容的立体图像。

进一步的，第一控制装置14还具体用于当车辆处于行驶状态时，控制所述立体视觉显示系统10向眼盒区域投射出所显示的场景图像中以动画图形标示出车辆的运行数据变化情况的图像光线。当车辆处于行驶状态时，在立体视觉显示系统通过挡风玻璃向用户显示的立体图像中，会以动画图形表示出车辆的运行数据变化情况，比如请参考图10，当前车辆前方存在距离较近的车辆，用户根据提示注意到该情况并采取减速操作，操控车辆减速，那么在通过挡风玻璃显示的立体图像画面中以箭头图像表示车辆正在减速。

S502:判断是否车辆的停止时间大于对应设定的阈值，若是则进入步骤S503。通过判断是否车辆的停止时间大于对应设定的阈值，来监测车辆是否处于停止状态，若车辆的停止时间大于对应设定的阈值，判定为车辆处于停车状态。

S503:根据获得的数据，控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包含在俯视视角下车辆所处的地理位置、导航地图数据或者交通状况的图像光线。若判定出车辆处于停车状态，则数据处理装置13根据实时获得车辆的驾驶数据和环境数据，获得车辆的地理位置数据、导航地图数据或者交通状况数据，第一控制装置14具体根据获得的数据，控制立体视觉显示系统11向眼盒区域投射出包含在俯视视角下车辆所处的地理位置、导航地图数据或者交通状况的图像光线。

当车辆处于停车状态时驾驶员无需将注意力集中在操控车辆上，本车辆显示系统在车辆处于停车状态时，通过车辆挡风玻璃向用户显示出以立体图像展示的在俯视视角下车辆所处的地理位置、导航地图数据或者交通状况的场景图像，便于用户通过所显示内容详细地查看导航数据。进一步的，第一控制装置14还具体用于控制立体视觉显示系统11向眼盒区域投射出所显示的场景图像中标示出规划路线的图像光线。

优选的，第一控制装置14还具体用于若获取到下发的指令时控制所述立体视觉显示系统投射出包含相应内容的图像光线，即本车辆显示系统可以是由用户手动触发来启动显示包含相应显示内容的立体图像，比如若用户想查看导航地图数据、规划路线或者交通状况，可以通过手动触发来控制立体视觉显示系统显示相应内容，具体用户可通过实体按键控制操作，或者通过肢体动作进行控制操作，或者可以通过发出语音来触发控制。

进一步的，本基于立体视觉显示的车辆显示系统中，数据处理装置13还具体用于若车辆到达道路路口，获得车辆与外界车辆、行驶车道/道路的相对位置数据以及处于路口的交通标示物的位置数据；所述第一控制装置14具体用于若车辆到达道路路口时，根据获得的数据，控制所述立体视觉显示系统11向眼盒区域投射出所显示图像与车辆挡风玻璃呈现的真实场景贴合显示的且将真实场景中的外界车辆、行驶车道/道路、交通标示物标示出以及以动画图形标示出车辆的行驶方向的图像光线。具体的，请参考图11，本车辆显示系统实现路口智能化显示的方法包括以下过程：

S700：判断车辆的位置数据是否与导航地图数据中记录的路口的位置数据匹配一致，若是则进入步骤S701。若监测出车辆的位置数据与导航地图数据中记录的路口的位置数据匹配一致，表明车辆到达道路路口。

S701：获得车辆与外界车辆、行驶车道/道路的相对位置数据以及处于路口的交通标示物的位置数据。若判定出车辆到达某一道路路口，则数据处理装置13根据实时获取到的车辆的驾驶数据和环境数据，获得车辆与外界车辆、行驶车道/道路的相对位置数据以及处于路口的交通标示物的位置数据。

S702：根据获得的数据，控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出所显示图像与车辆挡风玻璃呈现的真实场景贴合显示的且将真实场景中的外界车辆、行驶车道/道路、交通标示物标示出以及以动画图形标示出车辆的行驶方向的图像光线。显示图像与车辆挡风玻璃呈现的真实场景贴合显示是指用户从眼盒区域观看到的画面中显示图像对应显示在挡风玻璃展现的真实场景中的预设位置，实现了将显示图像叠加到车辆挡风玻璃呈现的真实场景中，有助于用户对真实场景中相应物体的识别和关注，达到了增强现实显示的效果。示例性的，请参考图12，图12为又一种实施例的从眼盒区域观看到的挡风玻璃显示画面，从车辆挡风玻璃显示的画面中以与行人贴合显示的图像标示出了车辆前方存在的行人以及以与交通信号灯贴合显示的图像标示出了前方路口存在的交通信号灯。

进一步的，数据处理装置13具体用于若车辆处于倒车状态，获得车辆与外界车辆、外界障碍物的相对位置数据；所述第一控制装置14具体用于当车辆处于倒车状态时，根据获得的数据，控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包含在俯视视角下车辆与外界车辆/外界障碍物相对位置场景的图像光线。若监测到车辆正在倒车，则通过挡风玻璃向用户显示出以立体图像展示的在俯视视角下车辆与外界车辆/外界障碍物相对位置场景图像，示例性的，请参考图13，图13为又一种实施例的从眼盒区域观看到的挡风玻璃显示画面，用户驾驶车辆要将车停放到车位内，当前处于倒车状态，车辆挡风玻璃显示的立体图像以俯视视角展示了车辆与外界障碍物相对位置场景，使用户可以根据挡风玻璃所显示的车辆周围场景图像来操控车辆，避免在倒车过程中发生车辆撞到障碍物、行人或者其它车辆，有助于提高用户驾驶车辆的安全性。

在又一种实施例的基于立体视觉显示的车辆显示系统中，请参考图14，在以上实施例内容的基础上，还包括取景装置15，用于获取外界场景图像；第二控制装置16，与所述取景装置15、所述立体视觉显示系统分别相连，用于控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包括所述取景装置所获取图像的图像光线。

第二控制装置16还用于控制所述立体视觉显示系统11向眼盒区域投射出包括设定选项操作界面的图像光线以及根据设定的取景参数控制所述取景装置获取外界场景图像，所述设定选项操作界面展示了用于设定取景参数的选项。用户根据通过车辆挡风玻璃显示的设定选项操作界面，可以根据自身需求设定取景参数，比如选取取景区域、设定图像分辨率、拍照模式等，进而第二控制装置16根据所设定的取景参数来控制取景装置15拍摄图像。本实施例车辆显示系统以立体图像向用户展示关于取景功能的设定选项操作界面以及取景装置所获取的图像，更形象逼真，能够为用户带来更优的感官体验。

进一步优选的，第二控制装置16还用于根据预定义的景色场景从外界场景选取取景区域，以控制所述取景装置15从外界获取与预定义的景色场景相匹配的外界场景图像，或者根据选取指令从外界场景选取取景区域，以控制所述取景装置15从外界获取用户所选取的外界场景图像。示例性的，预定义的景色场景可以是落日、瀑布、山峰等景色，当第二控制装置16根据取景装置15从外界捕捉到落日、瀑布、山峰等景色时，则自动从外界景色中选取拍摄区域，选取的拍摄区域内景色与落日、瀑布、山峰等预定义景色匹配。或者，用户可以手动操作选择取景区域，可以手动操作将用于选取取景区域的框选图形放大、缩小以及上下左右偏移。

进一步的，第二控制装置16还用于对原始选取的取景区域图像提取特征，将所述取景装置15实时获取的图像与原始选取的取景区域图像进行特征匹配，并结合车辆的行驶方向或/和行驶速度，调整所述取景装置15的取景方向或/和角度，以使得所述取景装置15实时获取的图像与原始选取的取景区域图像的匹配度满足预设要求。车辆在行驶过程中，开启取景时获取的图像画面可能会部分或完全偏移出预先框选区域，本车辆显示系统通过画面追踪确保对某部分画面的实时取景一直在框选区域内。

进一步的，第二控制装置16还用于根据保存指令将所述取景装置15获取的图像画面以图片形式或者视频形式存储，或/和还用于根据上传指令将所述取景装置15获取的图像画面上传到社交平台或者云端。对拍摄的图片或视频，以图片或视频方式及时保存在本地，并提供给驾驶员进一步的操作选项，做其他操作和处理，比如分享到社交平台或者上传到云端。

本实施例的基于立体视觉显示的车辆显示系统，取景装置获取外界场景图像，第二控制装置控制立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包括取景装置所获取图像的图像光线，通过车辆挡风玻璃向用户显示取景图像，具有全车窗大视野的显示优势，并且能够智能化地协助用户拍摄获取外界风景图像，确保用户安全驾车，并且提升用户驾驶车辆的取景体验。

以上对本发明所提供的一种基于立体视觉显示的车辆显示系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (20)

1.一种基于立体视觉显示的车辆显示系统，其特征在于，包括传感装置、数据处理装置、第一控制装置和立体视觉显示系统；

所述传感装置用于获取车辆的驾驶数据和环境数据；

所述数据处理装置与所述传感装置相连，用于根据车辆的驾驶数据和环境数据进行分析，获得需要显示的数据；

所述第一控制装置与所述数据处理装置、所述立体视觉显示系统分别相连，用于根据获得的需要显示数据，控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包含在俯视视角下车辆与周围环境相对位置场景的图像光线；

所述立体视觉显示系统包括图像产生装置和光线控制装置，所述图像产生装置至少包括用于产生光线的第一光产生部和用于产生光线的第二光产生部，所述光线控制装置用于将所述第一光产生部产生光线引导传播至预设面并经所述预设面反射后传播至眼盒区域的第一区域，将所述第二光产生部产生光线引导传播至所述预设面并经所述预设面反射后传播至眼盒区域的第二区域，其中眼盒区域的第一区域和第二区域分别对应于用户的左眼和右眼，预设面包括车辆的挡风玻璃。

2.根据权利要求1所述的基于立体视觉显示的车辆显示系统，其特征在于，所述光线控制装置包括第一光学部和第二光学部，所述第一光学部用于将通过光线扩展以调控光线的发散角度或/和传播方向，将入射的图像光线扩展而引导入射至所述第二光学部以及将由所述第二光学部返回的图像光线扩展而引导发射出，所述第二光学部用于将所述第一光学部出射的图像光线反射回所述第一光学部并调控光线的主光轴方向，以使得由所述光线控制装置出射的图像光线经所述预设面反射后出射至眼盒区域。

3.根据权利要求2所述的基于立体视觉显示的车辆显示系统，其特征在于，所述第二光学部包括多个离散排布的反射单元，每一反射单元包括第一反射面和第二反射面，各个反射单元的第一反射面将所述第一光产生部产生的且通过所述第一光学部的光线反射回所述第一光学部，以将该部分光线由所述光线控制装置出射并经所述预设面反射后传播至同一眼盒区域的第一区域，各个反射单元的第二反射面将所述第二光产生部产生的且通过所述第一光学部的光线反射回所述第一光学部，以将该部分光线由所述光线控制装置出射并经所述预设面反射后传播至同一眼盒区域的第二区域。

4.根据权利要求1所述的基于立体视觉显示的车辆显示系统，其特征在于，所述光线控制装置包括第一光学部和第二光学部，所述第一光学部用于将通过光线扩展以调控光线的发散角度或/和传播方向，将入射的图像光线扩展而引导入射至所述第二光学部以及将由所述第二光学部返回的图像光线扩展而引导发射出，所述第二光学部用于将所述第一光学部出射的图像光线对向反射回所述第一光学部，以使得由所述光线控制装置出射的图像光线经所述预设面反射后出射至眼盒区域。

5.根据权利要求4所述的基于立体视觉显示的车辆显示系统，其特征在于，所述第二光学部包括排布的多个光学介质体，所述光学介质体至少包括用于接收入射光线的表面以及若干用于引导光线在所述光学介质体传播而最终对向传播出的表面。

6.根据权利要求4所述的基于立体视觉显示的车辆显示系统，其特征在于，所述第二光学部包括反射面以及排布在所述反射面一侧的多个光学介质体，所述光学介质体包括为曲面的表面，所述光学介质体用于将入射光线折射进入所述光学介质体内部并入射到所述反射面，并将被所述反射面反射回的光线折射出所述光学介质体外，出射光线与入射光线传播方向相反。

7.根据权利要求4所述的基于立体视觉显示的车辆显示系统，其特征在于，所述第二光学部包括沿光线入射方向依次设置的光线汇聚层、隔离层、反射层和衬底，所述光线汇聚层用于将入射光线汇聚入射到所述反射层，所述反射层用于将光线反射，所述光线汇聚层和所述反射层分别由能够调制光线相位的材料制成。

8.根据权利要求1所述的基于立体视觉显示的车辆显示系统，其特征在于，所述数据处理装置具体用于若车辆处于行驶状态，获得车辆与外界车辆、行驶车道/道路的相对位置数据；

所述第一控制装置具体用于当车辆处于行驶状态时，根据获得的数据，控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包含在俯视视角下车辆与外界车辆、行驶车道/道路相对位置场景的图像光线。

9.根据权利要求8所述的基于立体视觉显示的车辆显示系统，其特征在于，所述数据处理装置还具体用于若车辆处于行驶状态，获得车辆运行数据的变化情况；

所述第一控制装置具体用于当车辆处于行驶状态时，控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出所显示的场景图像中以动画图形标示出车辆的运行数据变化情况的图像光线。

10.根据权利要求1所述的基于立体视觉显示的车辆显示系统，其特征在于，所述数据处理装置具体用于若车辆处于停车状态，获得车辆的地理位置数据、导航地图数据或者交通状况数据；

所述第一控制装置具体用于当车辆处于停车状态时，根据获得的数据，控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包含在俯视视角下车辆所处的地理位置、导航地图数据或者交通状况的图像光线。

11.根据权利要求10所述的基于立体视觉显示的车辆显示系统，其特征在于，所述数据处理装置具体用于若车辆处于停车状态，还获得车辆的导航路线数据；

所述第一控制装置还具体用于控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出所显示的场景图像中标示出规划路线的图像光线。

12.根据权利要求10或者11所述的基于立体视觉显示的车辆显示系统，其特征在于，所述第一控制装置具体用于若车辆的停止时间超过对应设定的阈值或者接收到下发的指令时控制所述立体视觉显示系统投射出包含相应内容的图像光线。

13.根据权利要求1所述的基于立体视觉显示的车辆显示系统，其特征在于，所述数据处理装置具体用于若车辆到达道路路口，获得车辆与外界车辆、行驶车道/道路的相对位置数据以及处于路口的交通标示物的位置数据；

所述第一控制装置具体用于若车辆到达道路路口时，根据获得的数据，控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出所显示图像与车辆挡风玻璃呈现的真实场景贴合显示的且将真实场景中的外界车辆、行驶车道/道路、交通标示物标示出以及以动画图形标示出车辆的行驶方向的图像光线。

14.根据权利要求13所述的基于立体视觉显示的车辆显示系统，其特征在于，所述第一控制装置具体用于当车辆的位置数据与导航地图数据中记录的各个路口的位置数据匹配一致或者接收到下发的指令时控制所述立体视觉显示系统投射出包含相应内容的图像光线。

15.根据权利要求1所述的基于立体视觉显示的车辆显示系统，其特征在于，所述数据处理装置具体用于若车辆处于倒车状态，获得车辆与外界车辆、外界障碍物的相对位置数据；

所述第一控制装置具体用于当车辆处于倒车状态时，根据获得的数据，控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包含在俯视视角下车辆与外界车辆/外界障碍物相对位置场景的图像光线。

16.根据权利要求1所述的基于立体视觉显示的车辆显示系统，其特征在于，还包括：

取景装置，用于获取外界场景图像；

第二控制装置，与所述取景装置、所述立体视觉显示系统分别相连，用于控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包括所述取景装置所获取图像的图像光线。

17.根据权利要求16所述的基于立体视觉显示的车辆显示系统，其特征在于，所述第二控制装置还用于控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包括设定选项操作界面的图像光线以及根据设定的取景参数控制所述取景装置获取外界场景图像，所述设定选项操作界面展示了用于设定取景参数的选项。

18.根据权利要求16所述的基于立体视觉显示的车辆显示系统，其特征在于，所述第二控制装置还用于根据预定义的景色场景从外界场景选取取景区域，以控制所述取景装置从外界获取与预定义的景色场景相匹配的外界场景图像，或者根据选取指令从外界场景选取取景区域，以控制所述取景装置从外界获取用户所选取的外界场景图像。

19.根据权利要求16所述的基于立体视觉显示的车辆显示系统，其特征在于，所述第二控制装置还用于对原始选取的取景区域图像提取特征，将所述取景装置实时获取的图像与原始选取的取景区域图像进行特征匹配，并结合车辆的行驶方向或/和行驶速度，调整所述取景装置的取景方向或/和角度，以使得所述取景装置实时获取的图像与原始选取的取景区域图像的匹配度满足预设要求。

20.根据权利要求16-19任一项所述的基于立体视觉显示的车辆显示系统，其特征在于，所述第二控制装置还用于根据保存指令将所述取景装置获取的图像画面以图片形式或者视频形式存储，或/和还用于根据上传指令将所述取景装置获取的图像画面上传到社交平台或者云端。

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