CN113156645A - 基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统，信息处理装置用于产生用户在驾驶操控过程中需要优先关注的信息；显示控制装置用于控制立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包括所产生信息的图像光线，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，使处于眼盒区域用户能够看到立体图像。本发明的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统通过车辆挡风玻璃向用户显示出立体图像，能够以立体图像向用户展示在驾驶操控过程中需要优先关注的信息，有助于提高用户驾驶车辆的安全性。
Description
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智能辅助系统。
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智能辅助系统，能够以立体图像向用户显示在驾驶操控过程中需要优先关注的信息，有助于提高用户驾驶车辆的安全性。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统，包括信息处理装置、显示控制装置和立体视觉显示系统；
所述信息处理装置用于产生用户在驾驶操控过程中需要优先关注的信息；
所述显示控制装置与所述信息处理装置、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产生信息的图像光线；
所述立体视觉显示系统包括光产生部、图像生成层和第一光线控制装置，所述光产生部用于产生光线，所述图像生成层用于将所述光产生部产生的光线形成图像光线，所述图像生成层至少包括第一组图像生成单元和第二组图像生成单元，第一组图像生成单元的各个图像生成单元和第二组图像生成单元的各个图像生成单元相互间隔排布；
所述第一光线控制装置用于将第一组图像生成单元的各个图像生成单元发出光线由所述第一光线控制装置出射并经预设面反射后传播至所述眼盒区域的第一区域，将第二组图像生成单元的各个图像生成单元发出光线由所述第一光线控制装置出射并经预设面反射后传播至所述眼盒区域的第二区域，其中所述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，所述第一光线控制装置包括若干能够阻挡光线通过的挡光元件，若干所述挡光元件以预设的间隔排布形式排列，使得第一组图像生成单元的各个图像生成单元发出光线由所述第一光线控制装置出射并经所述预设面反射后传播至所述眼盒区域的第一区域，第二组图像生成单元的各个图像生成单元发出光线由所述第一光线控制装置出射并经所述预设面反射后传播至所述眼盒区域的第二区域。
优选的，所述挡光元件包括液晶元件或者光栅元件。
优选的，所述第一光线控制装置包括若干导光介质体，每一导光介质体对应于相邻的一列第一组图像生成单元以及一列第二组图像生成单元，所述导光介质体用于将所对应的第一组图像生成单元发出光线由所述第一光线控制装置出射并经所述预设面反射后传播至所述眼盒区域的第一区域，将所对应的第二组图像生成单元发出光线由所述第一光线控制装置出射并经所述预设面反射后传播至所述眼盒区域的第二区域。
优选的，所述导光介质体为柱面透镜。
优选的，所述立体视觉显示系统还包括第二光线控制装置，所述第二光线控制装置包括第一光学部、第二光学部和第三光学部；
所述第一光学部用于将所述光产生部发出光线以及由所述第二光学部返回的光线反射至所述第二光学部，所述第二光学部用于将通过光线中第二特性光线转换为第一特性光线并允许双向通过光线，所述第三光学部用于允许所述第二光学部的出射光线中第一特性光线通过而将所述第二光学部的出射光线中第二特性光线反射回所述第二光学部。
优选的，所述第二光学部为转换通过光线的偏振态的光学元件，或者所述第二光学部为转换通过光线的波长范围的光学元件。
优选的，所述立体视觉显示系统还包括第二光线控制装置，所述第二光线控制装置包括第一光学部，所述第一光学部用于调控所述光产生部发出光线的主光轴方向，以使得所述光产生部产生光线通过所述图像生成层、所述第一光线控制装置并经所述预设面反射后传播至眼盒区域。
优选的，所述第二光线控制装置还包括光线汇聚元件，所述光线汇聚元件用于将所述光产生部的出射光线汇聚，以使得光线通过所述图像生成层、所述第二光线控制装置并经所述预设面反射后传播至眼盒区域。
优选的，所述第二光线控制装置还包括第四光学部，所述第四光学部用于将通过光线扩展以调控光线的发散角度和/或传播方向，将所述第二光线控制装置的出射光线扩展而引导入射至所述图像生成层。
优选的，所述信息处理装置具体用于产生用户在驾驶操控过程中需要优先关注的信息，并将产生信息对应数据进行处理以提取其中需要与真实场景贴合显示的数据；
所述显示控制装置具体用于结合车辆挡风玻璃呈现的真实场景将需贴合显示数据形成显示内容，并控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包含产生信息的且将需贴合显示数据对应形成的显示内容叠加到车辆挡风玻璃呈现的真实场景的图像光线。
优选的，产生信息包括导航地图信息；
所述显示控制装置具体用于结合车辆挡风玻璃呈现的真实场景以及需贴合显示数据，形成包括与行驶道路贴合的道路边界线、与道路两侧建筑物贴合的标示图形、用于表示道路情况的标示图形或/和用于表示路段拥堵情况的标示图形的地图图像，并控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出将所形成的图像叠加到真实场景的图像光线。
优选的，产生信息包括导航路线数据或者导航提示信息；
所述显示控制装置具体用于结合车辆挡风玻璃呈现的真实场景以及需贴合显示数据，形成与行驶道路贴合的道路边界线、与道路上移动物或者障碍物贴合的标示图形、将道路两侧的交通标示物显著标记出的标示图形或/和用于表示车辆行驶方向的标示图形、并控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出将所形成的图形叠加到真实场景的图像光线。
优选的，产生信息包括车辆的运行数据；
所述显示控制装置具体用于结合车辆挡风玻璃呈现的真实场景以及需贴合显示数据，形成与行驶道路贴合的用于表示前方路段路况的标示图形，并控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包括车辆的运行数据、该运行数据对应的安全范围、用于提示该运行数据超出对应安全范围的提示信号的且将所形成图形叠加到真实场景的图像光线。
优选的，产生信息包括车辆的运行场景与预设突发场景相匹配而产生的提示信息，所述预设突发场景为预先设定的在车辆运行过程中可能突然发生的不利于安全驾车的场景；
所述显示控制装置具体用于结合车辆挡风玻璃呈现的真实场景以及需贴合显示数据，形成与本车辆贴合的用于表示本车辆的标示图形以及用于表示与本车辆发生突发情况的对象的标示图形，并控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出将所形成图形叠加到真实场景的且标记出本车辆与对象相对位置关系的图像光线。
优选的，产生信息包括根据车辆的驾驶信息以及获取的交通状况信息产生的、用于建议用户在当前驾驶操控过程中优选执行的操控动作的建议信息；
所述显示控制装置具体用于将产生信息对应数据生成动画图形，并控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包括建议信息对应数据以及生成的动画图形的图像光线。
优选的，还包括第一监测装置，用于监测用户对车辆执行的操控动作，当用户对车辆执行的操控动作与产生的建议信息中建议执行的操控动作不一致时，发出提示信号。
优选的，还包括记录评分装置，用于记录车辆的行程、在整个行程过程中用户实际执行的各个操控动作以及在整个行程过程中建议用户执行的操控动作，根据整个行程过程的记录数据对用户的操控行为评分，并将记录数据对应整个行程过程生成可视文件以由用户查看。
优选的，还包括第二监测装置，用于监测用户的视线所落在的区域，当用户的视线所落在区域与所述立体视觉显示系统投射出的图像光线区域位置不一致时，发出提示信号。
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智能辅助系统，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。其中信息处理装置产生用户在驾驶操控过程中需要优先关注的信息，显示控制装置控制立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包含所产生信息的图像光线，从而通过立体图像提示用户。因此，本发明的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统通过车辆挡风玻璃向用户显示出立体图像，能够以立体图像向用户展示在驾驶操控过程中需要优先关注的信息，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智能辅助系统的示意图；
图2为本发明一种实施例提供的立体视觉显示系统示意图；
图3为本发明又一种实施例提供的立体视觉显示系统示意图；
图4为本发明一种实施例的立体视觉显示系统的第二光线控制装置示意图；
图5为本发明又一种实施例的立体视觉显示系统的第二光线控制装置示意图；
图6为本发明又一种实施例的立体视觉显示系统的第二光线控制装置示意图；
图7为本发明又一种实施例的立体视觉显示系统的第二光线控制装置示意图；
图8为本发明又一种实施例的立体视觉显示系统的第二光线控制装置示意图；
图9为本发明实施例的车辆智能辅助系统实现智能显示的方法流程图；
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。
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为本实施例提供的一种基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统的示意图，由图可看出，所述系统包括信息处理装置11、显示控制装置12和立体视觉显示系统10；
所述信息处理装置11用于产生用户在驾驶操控过程中需要优先关注的信息；
所述显示控制装置12与所述信息处理装置11、所述立体视觉显示系统10分别相连，用于控制所述立体视觉显示系统10向眼盒区域投射出包括所产生信息的图像光线；
所述立体视觉显示系统10包括光产生部、图像生成层和第一光线控制装置，所述光产生部用于产生光线，所述图像生成层用于将所述光产生部产生的光线形成图像光线，所述图像生成层至少包括第一组图像生成单元和第二组图像生成单元，第一组图像生成单元的各个图像生成单元和第二组图像生成单元的各个图像生成单元相互间隔排布；
所述第一光线控制装置用于将第一组图像生成单元的各个图像生成单元发出光线由所述第一光线控制装置出射并经预设面反射后传播至所述眼盒区域的第一区域，将第二组图像生成单元的各个图像生成单元发出光线由所述第一光线控制装置出射并经预设面反射后传播至所述眼盒区域的第二区域，其中所述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，图像生成层将光产生部产生的光线形成图像光线，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。眼盒区域(eyebox)是指用户能够接收到光线而观看到图像画面的位置区域。需要优先关注的信息是指对安全驾车或者用户的重要性相对较高的信息。
立体视觉显示系统通过第一光线控制装置将第一组图像生成单元的各个图像生成单元发出光线由第一光线控制装置出射并经预设面反射后传播至眼盒区域的第一区域，将第二组图像生成单元的各个图像生成单元发出光线由第一光线控制装置出射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，使得用户不需要低头即能观看到立体图像，进而提高了驾驶体验及驾驶安全性。
其中信息处理装置产生用户在驾驶操控过程中需要优先关注的信息，显示控制装置控制立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包含所产生信息的图像光线，从而通过立体图像提示用户。因此，本发明的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统通过车辆挡风玻璃向用户显示出立体图像，能够以立体图像向用户展示在驾驶操控过程中需要优先关注的信息，有助于提高用户驾驶车辆的安全性。
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智能辅助系统的立体视觉显示系统进行详细说明。
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，所述立体视觉显示系统包括光产生部、图像生成层和第一光线控制装置，所述光产生部用于产生光线，所述图像生成层用于将所述光产生部产生的光线形成图像光线，所述图像生成层至少包括第一组图像生成单元100和第二组图像生成单元101，第一组图像生成单元的各个图像生成单元100和第二组图像生成单元的各个图像生成单元101相互间隔排布。
第一光线控制装置包括若干能够阻挡光线通过的挡光元件102，若干所述挡光元件102以预设的间隔排布形式排列，使得第一组图像生成单元的各个图像生成单元100发出光线由所述第一光线控制装置出射并经预设面反射后传播至眼盒区域的第一区域，第二组图像生成单元的各个图像生成单元101发出光线由第一光线控制装置出射并经预设面反射后传播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。在具体实施时，第一光线控制装置的各个挡光元件102的尺寸、排布位置以及到图像生成层的距离经过精密设计，通过间隔排布的阻挡元件102阻挡光线，使得第一组图像生成单元的各个图像生成单元100发出光线传播到眼盒区域的第一区域，而不能传播到眼盒区域的第二区域，使得第二组图像生成单元的各个图像生成单元101发出光线传播到眼盒区域的第二区域，而不能传播到眼盒区域的第一区域，从而用户的左眼和右眼接收到具有视差的图像光线，进而用户观看到立体图像。本实施例的立体视觉显示系统不需要用户佩戴立体眼镜即可观看到立体图像，但需要用户处于预设位置，保证左眼和右眼能分别获取到相应光线。
可选的，挡光元件102可以是但不限于液晶元件或者光栅元件。
请参考图3，图3为又一种实施例的立体视觉显示系统示意图，所述立体视觉显示系统包括光产生部、图像生成层和第一光线控制装置，所述光产生部用于产生光线，所述图像生成层用于将所述光产生部产生的光线形成图像光线，所述图像生成层至少包括第一组图像生成单元200和第二组图像生成单元201，第一组图像生成单元的各个图像生成单元200和第二组图像生成单元的各个图像生成单元201相互间隔排布，具体的，第一组图像生成单元的各个图像生成单元200和第二组图像生成单元的各个图像生成单元201可以以列为单位相互间隔排布。
第一光线控制装置包括若干导光介质体202，每一导光介质体202对应于相邻的一列第一组图像生成单元200以及一列第二组图像生成单元201，所述导光介质体202用于将所对应的第一组图像生成单元200发出光线由所述第一光线控制装置出射并经预设面反射后传播至眼盒区域的第一区域，将所对应的第二组图像生成单元201发出光线由所述第一光线控制装置出射并经所述预设面反射后传播至所述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。在具体实施时，通过精确设计导光介质体202的形状以及外表面面形，基于导光介质体202的折射特性，使得第一组图像生成单元的各个图像生成单元200发出光线传播到眼盒区域的第一区域，而不传播到眼盒区域的第二区域，使得第二组图像生成单元的各个图像生成单元201发出光线传播到眼盒区域的第二区域，而不传播到眼盒区域的第一区域，从而用户的左眼和右眼接收到具有视差的图像光线，进而用户观看到立体图像。本实施例的立体视觉显示系统不需要用户佩戴立体眼镜即可观看到立体图像，但需要用户处于预设位置，保证左眼和右眼能分别获取到相应光线。在具体实施时，导光介质体202可以是柱面透镜。
在以上各实施例中，光产生部可以是电致发光器件，比如发光二极管(LightEmitting Diode,LED)、白炽灯、激光、量子点光源等，具体可以是有机发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode,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(Electroluminescent Display,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、金属卤化物灯等。
可选的，图像生成层可以是液晶层，液晶层具体可以是扭曲向列型(TwistedNematic,TN)液晶、高扭曲向列型(High Twisted Nematic,HTN)液晶、超扭曲向列型(SuperTwisted Nematic,STN)液晶、格式化超扭曲向列型(Formated Super Twisted Nematic,FSTN)液晶等，液晶层也可以为蓝相液晶。
在具体实施时，本发明基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统，具体可为抬头显示系统(Head up display),其利用车辆的挡风玻璃反射成像，立体视觉显示系统可以是液晶显示系统，其中光产生部即为液晶显示系统的光源，图像生成层为液晶显示系统的液晶层，第一光线控制装置可以设置在液晶显示系统模组内。
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智能辅助系统的立体视觉显示系统光学结构做进一步说明。
在一种实施例的立体视觉显示系统中，所述立体视觉显示系统还包括第二光线控制装置，请参考图4，图4为一种实施例的立体视觉显示系统的第二光线控制装置示意图，由图可看出，第二光线控制装置包括第一光学部301、第二光学部302和第三光学部303，所述第二光学部302、所述第三光学部303依次位于所述光产生部300同一侧。
第一光学部301用于将所述光产生部300发出光线以及由所述第二光学部302返回的光线反射至所述第二光学部302，所述第二光学部302用于将通过光线中第二特性光线转换为第一特性光线并允许双向通过光线，所述第三光学部303用于允许所述第二光学部302的出射光线中第一特性光线通过而将所述第二光学部302的出射光线中第二特性光线反射回所述第二光学部302。本立体视觉显示系统中，通过第二光学部302和第三光学部303将产生光线中原本需要过滤掉的第二特性光线转换为所需要的第一特性光线并透射出，提高了光产生部产生光线的利用率和透光率。使得通过小功率光源即可透出高亮度光线，方便后续高亮度成像，在需要发出相同亮度时，传统光源需要具有较大功率，功耗较高，而本实施例中通过第二光线控制装置对光具有高利用率，可以减小光源能耗；同时由于透光率提高，光线控制装置不会吸收大量的光能，发热量较小，对散热要求较低。
可选的，光线特性可以是偏振特性，第二光学部302为转换通过光线的偏振态的光学元件，第一特性光线为第一偏振态光线，第二特性光线为第二偏振态光线。具体第二光学部302可以是通过改变光线的相位而实现改变光线的偏振态的光学元件，第二光学部302包括但不限于1/4波片、1/8波片、1/16波片。请结合参考图4，光源300发出光线AB，光线AB为自然光；自然光的光线AB经1/4波片302后，是大量的各种长短轴比例的椭圆偏振光的集合，仍然是自然光，即仍然为光线AB。自然光可以分解为第二线偏振光和第一线偏振光，当光线AB射至第三光学部303后，其中的第一线偏振光(即第一特性的光线A)即可透过该第三光学部303，第二线偏振光(第二特性的光线B)反射至1/4波片302，即光线B反射至1/4波片302。之后，第二线偏振光B透过1/4波片302后转换为圆偏振光(即光线C)，圆偏振光的光线C再经第一光学部301反射后再次透过1/4波片302，将圆偏振光的光线C转换为第一线偏振光(即光线D)，此时光线D与光线A均为第一线偏振光，即第二线偏振的光线B经过两次透过1/4波片302后即可转换为第一线偏振光，从而光线D也可以透过第三光学部303。在不考虑其他损耗的情况下，光源AB发出的光线可以完全以第一线偏振光的形式(包括光线A和光线D)发出，大大提高了光源发光的利用率。
可选的，光线特性可以是波长特性，第二光学部302为转换通过光线的波长范围的光学元件，第一特性光线为波长大于预设波长值的光线，第二特性光线为波长不大于预设波长值的光线。请结合参考图5，图5为又一种实施例的立体视觉显示系统的第二光线控制装置示意图，由图可看出，第二光线控制装置包括第一光学部401、第二光学部402和第三光学部403。第二光学部402具体可由荧光粉制成，可用于激发出特定波长的光线，例如受光照后会激发出波长大于400nm的光线。光产生部400发出的光线AB是具有较宽波段的光线，光线AB包括长波长光线A(例如可见光)和短波长光线B(例如紫外光)；第三光学部403具体为长波长通过滤片，即长波长光线A可以透过第三光学部403，而短波长光线B被第三光学部403反射回去，并射向第二光学部402。第二光学部402具体可以由荧光粉制成，利用荧光粉在短波紫外线激发下可以发出可见光的特性，可以将段波长光线B直接转换为长波长光线D，并通过第三光学部403发射出去。同时，荧光粉的反射率不高，短波长光线B还可透过该第二光学部402形成光线C，之后光线C再经过第一光学部401的作用再次透过第二光学部402，并转换为长波长光线D，最后通过第三光学部403发射出去。通过光特性转换元件将光产生部中无法用于成像的紫外光转换为可见光，从而提高对光线的利用率，并提高成像亮度。
为了进一步提高成像亮度，提高光线利用率，可参考图6所示，第二光线控制装置还包括光线汇聚元件305，所述光线汇聚元件305用于将光产生部300的出射光线汇聚，以使得光线通过所述图像生成层、所述第二光线控制装置并经所述预设面反射后传播至眼盒区域。本实施例中光线汇聚元件305可设置在第三光学部303远离第二光学部302一侧，通过光线汇聚元件305将光线聚焦在预设位置310，可使观察者在光线聚焦位置310观察到完整图像，且由于光线聚集，成像亮度更高。光线汇聚元件305具体可以为菲涅尔透镜、凸透镜或者透镜组合，比如凸透镜与凹透镜的组合、菲涅尔透镜与凹透镜的组合等。
为了进一步扩大成像范围，以增加观察者观察图像的区域，可参考图6所示，第二光线控制装置还包括第四光学部304，所述第四光学部304用于将通过光线扩展以调控光线的发散角度和/或传播方向，将所述第二光线控制装置的出射光线扩展而引导入射至所述图像生成层。本实施例中第四光学部304可设置在第三光学部303远离第二光学部302一侧，具体可以设置在第三光学部303和光线汇聚元件305之间。可选的，第四光学部304可以是衍射光学元件(Diffractive Optical Elements,DOE)，比如为光束整形片(Beam Shaper)，第四光学部304将光线扩展后的光斑大小和形状由光束整形片的微观结构所决定，光斑的预设形状包括但不限于圆形、椭圆形、正方形、长方形或者蝙蝠翼形状。
在又一种实施例的立体视觉显示系统中，请参考图7，图7为又一种实施例的立体视觉显示系统的第二光线控制装置示意图，由图可看出，第二光线控制装置包括第一光学部501，第一光学部501用于调控所述光产生部500发出光线的主光轴方向，以使得所述光产生部500产生光线通过所述图像生成层、所述第一光线控制装置并经所述预设面反射后传播至眼盒区域。光线的主光轴方向是指表示光线整体传播方向的主方向。
具体的，第一光学部501可采用方向控制元件，所述方向控制元件对应一个所述光产生部500或者多个所述光产生部500，所述方向控制元件用于调控其所对应的光产生部500产生光线的主光轴方向，以使得光线汇聚至预设位置505，以使得光线经预设面反射后汇聚至眼盒区域。
进一步的，请参考图8，图8为又一种实施例的立体视觉显示系统的第二光线控制装置示意图，由图可看出，第二光线控制装置还可包括第四光学部502，所述第四光学部502用于将通过光线扩展以调控光线的发散角度和/或传播方向，将所述第二光线控制装置的出射光线扩展而引导入射至所述图像生成层。本实施例中通过设置不同位置的方向控制元件501的朝向来调整光产生部500发出光线的方向，从而实现光线汇聚。再通过第四光学部502将光弥散开，并形成预设形状的、成像范围更大的光斑506，从而方便观察者在大范围内观看像源成像。
请参考图8，第二光线控制装置还包括光线汇聚元件503，光线汇聚元件503用于将所述光产生部500的出射光线汇聚，以使得光线通过所述图像生成层、所述第二光线控制装置并经所述预设面反射后传播至眼盒区域。光线汇聚元件503可设置在光产生部500和第四光学部502之间，光线汇聚元件503用于将不同光线汇聚至同一个预设位置505。
下面结合具体实施方式对本基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统显示信息的应用功能进行详细说明。
本基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统还包括传感装置，用于获取车辆的驾驶信息，车辆的驾驶信息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-Board Diagnostics，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。
其中，信息处理装置11与采集装置相连，可通过无线方式如WiFi、信号传输、蓝牙、ZigBee、光通信等进行连接，实现通信连接和数据传输；也可通过有线方式如数据线实现数据传输，本发明对此不做限定。显示控制装置12与信息处理装置11、立体视觉显示系统10分别相连。
具体的，请参考图9，本基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统实现智能显示的方法包括以下过程：
S600：获取车辆的驾驶信息数据。具体可以通过设置在车辆的各种传感装置获取车辆的驾驶信息数据。
S601：根据获得车辆的驾驶信息数据产生用户在驾驶操控过程中需要优先关注的信息。需要优先关注的信息是指对安全驾车或者用户的重要性相对较高的信息。信息处理装置11根据获取到的车辆的各种驾驶信息数据，通过对数据分析和处理，产生用户在驾驶操控过程中需要用户优先关注的信息。具体的，用户包括驾驶员、车辆内乘客。
S602：将产生信息对应数据进行处理以提取其中需要与真实场景贴合显示的数据。
信息处理装置11将产生信息对应数据进行处理以提取其中需要与真实场景贴合显示的数据。其中，需要与真实场景贴合显示的数据是指数据对应形成的显示内容能够对应显示到车辆挡风玻璃展现的真实场景的预设位置上。具体的，信息处理装置11对获取的各种驾驶信息数据格式化处理，信息数据的格式化处理是是对信息类型的进一步多维描述，将产生的信息数据与预设数据库中已有数据进行匹配，进而决定产生的信息数据是否需要与真实场景贴合显示以及相应的显示策略。
S603：结合车辆挡风玻璃呈现的真实场景将需贴合显示数据形成显示内容，并控制立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包含产生信息的且将需贴合显示数据对应形成的显示内容叠加到车辆挡风玻璃呈现的真实场景的图像光线。
显示控制装置12结合车辆挡风玻璃呈现的真实场景将需贴合显示数据形成显示内容，并控制立体视觉显示系统10向眼盒区域投射出图像光线。将需贴合显示数据对应形成的显示内容叠加到车辆挡风玻璃呈现的真实场景是指用户从眼盒区域观看到的显示画面中需贴合显示数据对应形成的显示内容对应显示在挡风玻璃展现的真实场景中的预设位置，实现了将需贴合显示数据对应形成的显示内容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。
因此，本实施例的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统通过车辆挡风玻璃向用户显示出立体图像，能够以立体图像向用户展示在驾驶操控过程中需要优先关注的信息，并且能够以立体图像将所产生信息形成与真实场景叠加显示的图像画面，达到增强现实的显示效果，有助于提高用户驾驶车辆的安全性。
可选的，产生信息包括导航地图信息，显示控制装置12具体用于结合车辆挡风玻璃呈现的真实场景以及需贴合显示数据，形成包括与行驶道路贴合的道路边界线、与道路两侧建筑物贴合的标示图形、用于表示道路情况的标示图形或/和用于表示路段拥堵情况的标示图形的地图图像，并控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出将所形成的图像叠加到真实场景的图像光线。
通过立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包括导航地图信息的图像光线，使双眼处于眼盒区域的用户能够观看到以立体图像展示的导航地图图像，并且在展示出的导航地图图像中以道路边界线标示出行驶道路或/和以标示图形标示出道路两侧建筑物，以及标示出道路情况或/和路段拥堵情况，道路情况是指道路的地理情况，比如道路某路段为坡道、隧道、桥梁或者傍山路段等。
可选的，产生信息包括导航路线数据或者导航提示信息；所述显示控制装置12具体用于结合车辆挡风玻璃呈现的真实场景以及需贴合显示数据，形成与行驶道路贴合的道路边界线、与道路上移动物或者障碍物贴合的标示图形、将道路两侧的交通标示物显著标记出的标示图形或/和用于表示车辆行驶方向的标示图形、并控制所述立体视觉显示系统10向眼盒区域投射出将所形成的图形叠加到真实场景的图像光线。处于眼盒区域的用户透过挡风玻璃看到车辆外的真实场景，并且能够观看到以立体图像展示的导航路线或者导航提示信息，在展示的立体图像中将行驶道路、道路上移动物或者障碍物、道路两侧的交通标示物增强显示，使得用户根据以立体图像展示的并且具有增强现实显示效果的导航路线或者导航提示来驾驶车辆行驶。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，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。
因此，本实施例的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统通过车辆挡风玻璃向用户显示出立体图像，能够以立体图像向用户展示导航地图信息、导航路线或者导航提示，并且能够以立体图像将所产生信息形成与真实场景叠加显示的图像画面，达到增强现实的显示效果，有助于提高用户驾驶车辆的安全性。
可选的，产生信息还可包括车辆的运行数据；所述显示控制装置12具体用于结合车辆挡风玻璃呈现的真实场景以及需贴合显示数据，形成与行驶道路贴合的用于表示前方路段路况的标示图形，并控制所述立体视觉显示系统10向眼盒区域投射出包括车辆的运行数据、该运行数据对应的安全范围、用于提示该运行数据超出对应安全范围的提示信号的且将所形成图形叠加到真实场景的图像光线。示例性的，车辆的运行数据包括但不限于行驶速度、总行驶时间、总行驶路程、由量或者电量，行驶方向、前方能见度、车辆与前方、后方、侧方车辆的车距等。前方路段路况包括但不限于直行路段、转弯路段、上/下坡路段、需减速路段或者人行横道等。可参考图11所示，比如车辆当前在高速路段行驶，在车辆挡风玻璃显示的画面中显示出车辆的行驶速度为111km/h和当前行驶车道允许的最高速度是120km/h，还显示出以箭头图像表示车辆的行驶方向。
通过立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包括车辆的运行数据、该运行数据对应的安全范围、用于提示该运行数据超出对应安全范围的提示信号的图像光线，使处于眼盒区域的用户能够观看到以立体图像展示的显示内容，并且在展示的立体图像中以与前方道路贴合显示的标示图形标示出前方路段路况，从而本车辆智能辅助系统以立体图像向用户展示车辆的运行数据以及用于提示运行数据超出对应安全范围的提示信号，并且能够以立体图像将所产生信息形成与真实场景叠加显示的显示内容，达到增强现实的显示效果，有助于提高用户驾驶车辆的安全性。
可选的，产生信息包括车辆的运行场景与预设突发场景相匹配而产生的提示信息，所述预设突发场景为预先设定的在车辆运行过程中可能突然发生的不利于安全驾车的场景。示例性的，预设突发场景可包括行人闯入车辆当前行驶车道、其它车辆非法变更到本行驶车道或者后方车辆行驶速度异常等，但不限于此，本实施例中所述的预设突发场景还可以是其它的在车辆运行过程中可能突然发生的不利于安全驾车的情况。显示控制装置12具体用于结合车辆挡风玻璃呈现的真实场景以及需贴合显示数据，形成与本车辆贴合的用于表示本车辆的标示图形以及用于表示与本车辆发生突发情况的对象的标示图形，并控制所述立体视觉显示系统10向眼盒区域投射出将所形成图形叠加到真实场景的且标记出本车辆与对象相对位置关系的图像光线。示例性的，请参考图12，图12为一种实施例的从眼盒区域观看到的挡风玻璃显示画面，在车辆的行驶道路上出现障碍物，从车辆挡风玻璃显示的立体图像画面中以轮廓图形在对应障碍物位置标示出障碍物，从而提示驾驶员注意。
因此，本实施例的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统通过车辆挡风玻璃向用户显示出立体图像，能够以立体图像向用户展示车辆所发生的突发场景，并且能够以立体图像将所产生信息形成与真实场景叠加显示的显示内容，达到增强现实的显示效果，有助于提高用户驾驶车辆的安全性。
进一步的，产生信息包括根据车辆的驾驶信息以及获取的交通状况信息产生的、用于建议用户在当前驾驶操控过程中优选执行的操控动作的建议信息。所述显示控制装置12具体用于将产生信息对应数据生成动画图形，并控制所述立体视觉显示系统10向眼盒区域投射出包括建议信息对应数据以及生成的动画图形的图像光线。
用于建议用户在当前驾驶操控过程中优选执行的操控动作的建议信息包括但不限于建议用户加速、减速、加/减档位、制动、转向或者掉头等操控。从而，本实施例的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统通过车辆挡风玻璃向用户显示出立体图像，并能够以动画图形的立体图像向用户显示出建议用户优选执行的操控动作，有助于提高用户驾驶车辆的安全性。
进一步优选的，本车辆智能辅助系统还包括第一监测装置，用于监测用户对车辆执行的操控动作，当用户对车辆执行的操控动作与产生的建议信息中建议执行的操控动作不一致时，发出提示信号。第一监测装置具体可为图像传感器、手势识别传感器，可选的，第一监测装置发出提示信号的方式可以是在立体视觉显示系统显示的立体图像中跳动或者闪烁提示信息、以发出声音提示或者以机械振动提示。
进一步优选的，本车辆智能辅助系统还包括记录评分装置，用于记录车辆的行程、在整个行程过程中用户实际执行的各个操控动作以及在整个行程过程中建议用户执行的操控动作，根据整个行程过程的记录数据对用户的操控行为评分，并将记录数据对应整个行程过程生成可视文件以由用户查看。用户驾驶车辆结束后，可以根据行驶过程中驾驶员的操作行为进行打分。通过记录行驶过程驾驶员按照“建议操作”进行的驾驶行为，以及未按照“建议操作”的驾驶行为。生成对应的“行驶动画视频”展示给用户。例如驾驶员可能未观测到一些危险信息，“建议操作”行驶的路线可能与驾驶员的“经验”有偏差，这些“行驶动画视频”可以帮助驾驶员了解“建议操作”的原因。此过程可以提高驾驶员的驾驶技能，尤其是帮助新手驾驶员提高驾驶技能。
进一步优选的，本车辆智能辅助系统还包括第二监测装置，用于监测用户的视线所落在的区域，当用户的视线所落在区域与所述立体视觉显示系统投射出的图像光线区域位置不一致时，发出提示信号。具体的，第二监测装置可为眼动追踪装置，从而本车辆智能辅助系统能够将图像光线投射至用户视线所落在的区域，避免需要驾驶员在挡风玻璃上寻找画面，有助于提高驾驶车辆的安全性。
本实施例的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统，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，实现了双眼处于眼盒区域用户能够看到立体图像。信息处理装置产生用户在驾驶操控过程中需要优先关注的信息，显示控制装置控制立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包含所产生信息的图像光线，从而用户通过车辆挡风玻璃显示的立体图像能够掌握需要优先关注的信息，能够辅助用户更安全地驾驶车辆，并且用户不需要低头提高了安全性，并且以立体图像显示内容更形象逼真，更容易引起用户关注以及能使用户更快速地获取信息内容。
以上对本发明所提供的基于立体视觉显示的车辆智能辅助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 (19)
1.一种基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统，其特征在于，包括信息处理装置、显示控制装置和立体视觉显示系统；
所述信息处理装置用于产生用户在驾驶操控过程中需要优先关注的信息；
所述显示控制装置与所述信息处理装置、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产生信息的图像光线；
所述立体视觉显示系统包括光产生部、图像生成层和第一光线控制装置，所述光产生部用于产生光线，所述图像生成层用于将所述光产生部产生的光线形成图像光线，所述图像生成层至少包括第一组图像生成单元和第二组图像生成单元，第一组图像生成单元的各个图像生成单元和第二组图像生成单元的各个图像生成单元相互间隔排布；
所述第一光线控制装置用于将第一组图像生成单元的各个图像生成单元发出光线由所述第一光线控制装置出射并经预设面反射后传播至所述眼盒区域的第一区域，将第二组图像生成单元的各个图像生成单元发出光线由所述第一光线控制装置出射并经预设面反射后传播至所述眼盒区域的第二区域，其中所述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智能辅助系统，其特征在于，所述第一光线控制装置包括若干能够阻挡光线通过的挡光元件，若干所述挡光元件以预设的间隔排布形式排列，使得第一组图像生成单元的各个图像生成单元发出光线由所述第一光线控制装置出射并经所述预设面反射后传播至所述眼盒区域的第一区域，第二组图像生成单元的各个图像生成单元发出光线由所述第一光线控制装置出射并经所述预设面反射后传播至所述眼盒区域的第二区域。
3.根据权利要求2所述的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统，其特征在于，所述挡光元件包括液晶元件或者光栅元件。
4.根据权利要求1所述的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统，其特征在于，所述第一光线控制装置包括若干导光介质体，每一导光介质体对应于相邻的一列第一组图像生成单元以及一列第二组图像生成单元，所述导光介质体用于将所对应的第一组图像生成单元发出光线由所述第一光线控制装置出射并经所述预设面反射后传播至所述眼盒区域的第一区域，将所对应的第二组图像生成单元发出光线由所述第一光线控制装置出射并经所述预设面反射后传播至所述眼盒区域的第二区域。
5.根据权利要求4所述的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统，其特征在于，所述导光介质体为柱面透镜。
6.根据权利要求1所述的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统，其特征在于，所述立体视觉显示系统还包括第二光线控制装置，所述第二光线控制装置包括第一光学部、第二光学部和第三光学部；
所述第一光学部用于将所述光产生部发出光线以及由所述第二光学部返回的光线反射至所述第二光学部，所述第二光学部用于将通过光线中第二特性光线转换为第一特性光线并允许双向通过光线，所述第三光学部用于允许所述第二光学部的出射光线中第一特性光线通过而将所述第二光学部的出射光线中第二特性光线反射回所述第二光学部。
7.根据权利要求6所述的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统，其特征在于，所述第二光学部为转换通过光线的偏振态的光学元件，或者所述第二光学部为转换通过光线的波长范围的光学元件。
8.根据权利要求1所述的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统，其特征在于，所述立体视觉显示系统还包括第二光线控制装置，所述第二光线控制装置包括第一光学部，所述第一光学部用于调控所述光产生部发出光线的主光轴方向，以使得所述光产生部产生光线通过所述图像生成层、所述第一光线控制装置并经所述预设面反射后传播至眼盒区域。
9.根据权利要求6-8任一项所述的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统，其特征在于，所述第二光线控制装置还包括光线汇聚元件，所述光线汇聚元件用于将所述光产生部的出射光线汇聚，以使得光线通过所述图像生成层、所述第二光线控制装置并经所述预设面反射后传播至眼盒区域。
10.根据权利要求9所述的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统，其特征在于，所述第二光线控制装置还包括第四光学部，所述第四光学部用于将通过光线扩展以调控光线的发散角度和/或传播方向，将所述第二光线控制装置的出射光线扩展而引导入射至所述图像生成层。
11.根据权利要求1所述的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统，其特征在于，所述信息处理装置具体用于产生用户在驾驶操控过程中需要优先关注的信息，并将产生信息对应数据进行处理以提取其中需要与真实场景贴合显示的数据；
所述显示控制装置具体用于结合车辆挡风玻璃呈现的真实场景将需贴合显示数据形成显示内容，并控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包含产生信息的且将需贴合显示数据对应形成的显示内容叠加到车辆挡风玻璃呈现的真实场景的图像光线。
12.根据权利要求11所述的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统，其特征在于，产生信息包括导航地图信息；
所述显示控制装置具体用于结合车辆挡风玻璃呈现的真实场景以及需贴合显示数据，形成包括与行驶道路贴合的道路边界线、与道路两侧建筑物贴合的标示图形、用于表示道路情况的标示图形或/和用于表示路段拥堵情况的标示图形的地图图像，并控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出将所形成的图像叠加到真实场景的图像光线。
13.根据权利要求11所述的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统，其特征在于，产生信息包括导航路线数据或者导航提示信息；
所述显示控制装置具体用于结合车辆挡风玻璃呈现的真实场景以及需贴合显示数据，形成与行驶道路贴合的道路边界线、与道路上移动物或者障碍物贴合的标示图形、将道路两侧的交通标示物显著标记出的标示图形或/和用于表示车辆行驶方向的标示图形、并控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出将所形成的图形叠加到真实场景的图像光线。
14.根据权利要求11所述的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统，其特征在于，产生信息包括车辆的运行数据；
所述显示控制装置具体用于结合车辆挡风玻璃呈现的真实场景以及需贴合显示数据，形成与行驶道路贴合的用于表示前方路段路况的标示图形，并控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包括车辆的运行数据、该运行数据对应的安全范围、用于提示该运行数据超出对应安全范围的提示信号的且将所形成图形叠加到真实场景的图像光线。
15.根据权利要求11所述的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统，其特征在于，产生信息包括车辆的运行场景与预设突发场景相匹配而产生的提示信息，所述预设突发场景为预先设定的在车辆运行过程中可能突然发生的不利于安全驾车的场景；
所述显示控制装置具体用于结合车辆挡风玻璃呈现的真实场景以及需贴合显示数据，形成与本车辆贴合的用于表示本车辆的标示图形以及用于表示与本车辆发生突发情况的对象的标示图形，并控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出将所形成图形叠加到真实场景的且标记出本车辆与对象相对位置关系的图像光线。
16.根据权利要求1所述的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统，其特征在于，产生信息包括根据车辆的驾驶信息以及获取的交通状况信息产生的、用于建议用户在当前驾驶操控过程中优选执行的操控动作的建议信息；
所述显示控制装置具体用于将产生信息对应数据生成动画图形，并控制所述立体视觉显示系统向眼盒区域投射出包括建议信息对应数据以及生成的动画图形的图像光线。
17.根据权利要求16所述的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统，其特征在于，还包括第一监测装置，用于监测用户对车辆执行的操控动作，当用户对车辆执行的操控动作与产生的建议信息中建议执行的操控动作不一致时，发出提示信号。
18.根据权利要求16所述的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统，其特征在于，还包括记录评分装置，用于记录车辆的行程、在整个行程过程中用户实际执行的各个操控动作以及在整个行程过程中建议用户执行的操控动作，根据整个行程过程的记录数据对用户的操控行为评分，并将记录数据对应整个行程过程生成可视文件以由用户查看。
19.根据权利要求1、11-18任一项所述的基于立体视觉显示的车辆智能辅助系统，其特征在于，还包括第二监测装置，用于监测用户的视线所落在的区域，当用户的视线所落在区域与所述立体视觉显示系统投射出的图像光线区域位置不一致时，发出提示信号。
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