CN113859122A - 一种高度自适应调节的ar-hud显示方法、系统和车辆 - Google Patents

一种高度自适应调节的ar-hud显示方法、系统和车辆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高度自适应调节的AR‑HUD显示方法、系统和车辆，步骤包括：车辆上电，开启高度自适应调节的AR‑HUD显示系统，AR‑HUD进行高度调节，将在水平道路上的下视角α调节为α0度，其中，下视角α表示人眼水平视线与HUD的成像画面的夹角，角度α0根据驾乘体验进行标定；实时获取车身俯仰角度并判断车身俯仰角度是否大于第一预设角度，若是，识别坡度信号并判断道路坡度是否大于第一预设角度，若是，判断车速是否处于预设车速范围内，若是，AR‑HUD将当前下视角α调节为α0度。该方法能够在行车中将成像画面与道路进行更好的融合，提升了驾驶体验增强融合效果；解决了在转弯路口处于坡道的时候导航箭头与障碍物标识与实际路口和障碍物不贴合问题。

Description

一种高度自适应调节的AR-HUD显示方法、系统和车辆
技术领域
本发明涉及AR-HUD显示技术领域，尤其涉及一种高度自适应调节的AR-HUD显示方法、系统和车辆。
背景技术
由于视场角越大、成像距离越远AR-HUD（Augmented Reality Head Up Display，增强现实抬头显示器）体积越大的原因，目前所有车辆都还没有办法实现正式意义上的全挡风玻璃的AR显示，只能在一定的视场角和成像距离范围内显示，这样使得不同身高的驾驶员在开车前都要花时间将成像画面的高度调节到合适的范围才能看到完整和效果较好的显示画面。目前高度调节方式基本都是手动，开车前调整好高度之后，行车过程中由于操作复杂基本不会在进行调整。
HUD的成像画面与人眼还有道路间的位置关系如图3和图4所示,若车辆一直行驶在与开车前调整高度时类似坡度的路面上,HUD的成像画面与人眼还有道路间的位置关系变化很小，对画面的融合效果基本没有多大影响。但当车辆行驶到与开车前调整高度时坡度差异大的路面时，HUD的成像画面与人眼还有道路间的相对位置发生较大改变，人眼的水平视线与HUD的成像画面的夹角即下视角α跟随路面的坡度发生了改变，视觉上就是HUD的下视角变得更低或更高，导致L发生变化，AR显示没有办法与之前能融合路面或障碍物进行融合。例如中国专利文献CN110703904A公开了一种基于视线跟踪的增强虚拟现实投影方法及系统，步骤包括：获取汽车内的视频图像；检测所述视频图像中的目标用户的人脸图像；根据所述人脸图像，检测人眼轮廓图像和普尔钦斑点坐标确定基准位置坐标和跟随位置坐标；根据所述基准位置坐标和所述跟随位置坐标，计算所述目标用户的视线与所述汽车的水平方向的夹角；根据所述夹角，调整AR场景对应的虚拟摄像机的投影角度。该方法通过视线跟踪的方式来调节高度有很好的实用性，在上车时用户不用手动去调节高度，给用户带来很大的便利；在行车中也能根据视线位置进行显示画面高度的适应性调整，使画面在任何时候都能在驾驶员的最佳视线范围内，达到与道路的最好融合效果。但该方法存在以下几个问题：行车中当驾驶员的视线变动频繁或过快时，HUD的电机转动跟不上眼睛实现位置的变化，在这种情况下也没有办法实现实时的适应性调整；电机翻转是有寿命衰减和噪音的，频繁或过快的调整会造成HUD内部的电机或翻转机构寿命的损耗从而引起噪音加大，影响用户主观体验；实现画面高度适应性调整需要一套人脸识别系统的支持，而且这套人脸识别系统需要具备眼球追踪功能 ，这样的整车成本必定增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种高度自适应调节的AR-HUD显示方法、系统和车辆，能在行车中将成像画面与道路进行更好的融合，有效提升驾驶体验增强融合效果；还能解决转弯路口处于坡道的时候导航箭头与障碍物标识与实际路口和障碍物不贴合问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种高度自适应调节的AR-HUD显示方法，用于自适应调节的AR-HUD显示系统，所述高度自适应调节的AR-HUD显示系统包括用于进行高度调节的AR-HUD和挡风玻璃，所述显示方法包括：
（S1） 车辆上电，开启高度自适应调节的AR-HUD显示系统，AR-HUD进行高度调节，将在水平道路上的下视角α调节为α0度，其中，下视角α表示人眼水平视线与HUD的成像画面的夹角，角度α0根据驾乘体验进行标定；
（S2）实时获取车身俯仰角度并判断车身俯仰角度是否大于第一预设角度，若是，转至执行步骤（S3），否则，转至执行步骤（S5）；
（S3）识别坡度信号并判断道路坡度是否大于第一预设角度，若是，转至执行步骤（S4），否则，转至执行步骤（S5）；
（S4）判断车速是否处于预设车速范围内，若是，AR-HUD将当前下视角α调节为α0度；否则，转至执行步骤（S5）；
（S5）AR-HUD不执行高度调节操作。
进一步，第一预设角度和预设车速范围均为标定值。
进一步，所述AR-HUD包括曲面镜、像源、平面镜、电机和处理模块，所述曲面镜和处理模块分别与电机连接，所述曲面镜和像源与平面镜相对设置，所述像源设置在曲面镜的下方；
所述AR-HUD进行高度调节，具体执行以下步骤：
获取需要调节的下视角α的角度，处理模块根据下视角α角度计算曲面镜的翻转角度β以及输出到电机；
电机驱动曲面镜翻转，使得像源依次经过平面镜和曲面镜反射到挡风玻璃上。
本发明还提供一种高度自适应调节的AR-HUD显示系统，包括AR-HUD和挡风玻璃，所述高度自适应调节的AR-HUD显示系统被配置执行所述的高度自适应调节的AR-HUD显示方法的步骤。
进一步，所述AR-HUD包括像源、平面镜、用于高度调节调整下视角角度的曲面镜、用于驱动曲面镜翻转的电机和用于计算曲面镜的翻转角度β以及输出到电机的处理模块，所述曲面镜和处理模块分别与电机连接，所述曲面镜和像源与平面镜相对设置，所述像源设置在曲面镜的下方。
本发明还提供一种车辆，包括所述的高度自适应调节的AR-HUD显示系统。
本发明与现有技术相比较具有以下优点：
本发明的高度自适应调节的AR-HUD显示方法，画面能够根据路面实际情况进行高度自适应调整，使人眼与画面的下视角始终保持与驾驶员设置的值一致，能够在行车中将成像画面与道路进行更好的融合，使驾驶员在任何路面看到的效果都是最合适的状态，有效的提升了驾驶体验增强融合效果；解决了转弯路口处于坡道的时候导航箭头与障碍物标识与实际路口和障碍物不贴合问题；解决了行车过程中的画面的适应性调整给用户和车厂带来的体验差和费用贵的问题。
附图说明
图1为本发明高度自适应调节的AR-HUD显示方法的流程图；
图2为本发明带有AR-HUD车辆的光学原理图；
图3为在水平道路上的下视角、AR覆盖区域的起始位置和AR覆盖区域的示意图；
图4为车辆在水平路面上和具有坡度路面上无高度自适应调节的示意图；
图5为本发明车辆在水平路面上和具有坡度路面上经过高度自适应调节后的示意图。
图中：
1-AR-HUD，11-曲面镜；12-像源；13-平面镜；2-挡风玻璃；3-人眼位置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
参见图1和图2所示，本实施例公开了一种高度自适应调节的AR-HUD显示方法，用于自适应调节的AR-HUD显示系统，所述高度自适应调节的AR-HUD显示系统包括用于进行高度调节的AR-HUD1和挡风玻璃2，所述显示方法包括：
（S1） 车辆上电，开启高度自适应调节的AR-HUD显示系统，AR-HUD1进行高度调节，将在水平道路上的下视角α调节为α0度，其中，下视角α表示人眼水平视线与HUD的成像画面的夹角，角度α0根据驾乘体验进行标定；
在平坦路上经过高度调节后，AR覆盖区域的起始位置O为O1，AR覆盖区域H为H0，人眼与AR覆盖区域起始位置O之间的距离为L0，驾驶员进行AR-HUD高度调节确保驾驶员能够完整看到所有显示内容。调节方式可以根据物理按键或虚拟按键或语音后人脸识别或眼球位置识别或其他方式。
开启AR-HUD1高度自适应调节系统，为提高驾驶体验建议在车机或者某个显示屏上添加这个功能设置开关，用户可按照自己的驾驶习惯自定义这个功能。
（S2）实时获取车身俯仰角度并判断车身俯仰角度是否大于第一预设角度，若是，转至执行步骤（S3），否则，转至执行步骤（S5）；
（S3）识别坡度信号并判断道路坡度是否大于第一预设角度，若是，转至执行步骤（S4），否则，转至执行步骤（S5）；
（S4）判断车速是否处于预设车速范围内，若是，AR-HUD将当前下视角α调节为α0度；否则，转至执行步骤（S5）；
（S5）AR-HUD不执行高度调节操作。
在本实施例中，第一预设角度和预设车速范围均为标定值。第一预设角度和预设车速范围需要实车去到道路上进行标定而确定，每款车型由于AR-HUD的性能指标有差异，这个值也会有差异。
在本实施例中，所述AR-HUD1包括曲面镜11、像源12、平面镜13、电机和处理模块，所述曲面镜11和处理模块分别与电机连接，所述曲面镜11和像源12与平面镜13相对设置，所述像源12设置在曲面镜11的下方；
所述AR-HUD1进行高度调节，具体执行以下步骤：
获取需要调节的下视角α的角度，处理模块根据下视角α角度计算曲面镜11的翻转角度β以及输出到电机；
电机驱动曲面镜11翻转，使得像源12依次经过平面镜13和曲面镜11反射到挡风玻璃2上。
参见图2所示，本实施例还公开了一种高度自适应调节的AR-HUD显示系统，包括AR-HUD和挡风玻璃，所述高度自适应调节的AR-HUD显示系统被配置执行上述的高度自适应调节的AR-HUD显示方法的步骤。
在本实施例中，所述AR-HUD1包括像源12、平面镜13、用于高度调节调整下视角角度的曲面镜11、用于驱动曲面镜11翻转的电机和用于计算曲面镜11的翻转角度β以及输出到电机的处理模块，所述曲面镜11和处理模块分别与电机连接，所述曲面镜11和像源12与平面镜13相对设置，所述像源12设置在曲面镜11的下方。
本实施例还公开了一种车辆，包括上述的高度自适应调节的AR-HUD显示系统。
参见图3至图4所示可以看出，垂直视场角一定的情况下，成像画面越高下视角越小，AR覆盖区域起始位置O就越远。在平坦路上调整好曲面镜11高度之后，AR覆盖区域起始位置O就固定下来，此时L的值也固定下来，L表示人眼与AR覆盖区域起始位置O之间的距离。当行驶到陡坡路面，驾驶员的眼睛依然能水平的看向远方，这时与成像画面的夹角会发生变化，相当于下视角指标发生变化，L自然也就发生变化。下坡时，AR覆盖区域起始位置O变近，L变小，上坡时，AR覆盖区域起始位置O变远，导致显示效果与实际物理没有办法进行重合。如图5所示，行驶到坡道上时，成像画面高度根据坡道高度进行了实时调整之后，“α”和“L”能保持与在水平路面上的参数值一致，能融合的前方障碍物距离也是一致的。
本发明的高度自适应调节的AR-HUD显示方法，画面能够根据路面实际情况进行高度自适应调整，使人眼与画面的下视角始终保持与驾驶员设置的值一致，能够在行车中将成像画面与道路进行更好的融合，使驾驶员在任何路面看到的效果都是最合适的状态，有效的提升了驾驶体验增强融合效果；解决了转弯路口处于坡道的时候导航箭头与障碍物标识与实际路口和障碍物不贴合问题；解决了行车过程中的画面的适应性调整给用户和车厂带来的体验差和费用贵的问题。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种高度自适应调节的AR-HUD显示方法，其特征在于，用于自适应调节的AR-HUD显示系统，所述高度自适应调节的AR-HUD显示系统包括用于进行高度调节的AR-HUD（1）和挡风玻璃（2），所述显示方法包括：
（S1） 车辆上电，开启高度自适应调节的AR-HUD显示系统，AR-HUD（1）进行高度调节，将在水平道路上的下视角α调节为α0度，其中，下视角α表示人眼水平视线与HUD的成像画面的夹角，角度α0根据驾乘体验进行标定；
（S2）实时获取车身俯仰角度并判断车身俯仰角度是否大于第一预设角度，若是，转至执行步骤（S3），否则，转至执行步骤（S5）；
（S3）识别坡度信号并判断道路坡度是否大于第一预设角度，若是，转至执行步骤（S4），否则，转至执行步骤（S5）；
（S4）判断车速是否处于预设车速范围内，若是，AR-HUD（1）将当前下视角α调节为α0度；否则，转至执行步骤（S5）；
（S5）AR-HUD（1）不执行高度调节操作。
2.根据权利要求1所述的高度自适应调节的AR-HUD显示方法，其特征在于，第一预设角度和预设车速范围均为标定值。
3.根据权利要求1或2所述的高度自适应调节的AR-HUD显示方法，其特征在于，所述AR-HUD（1）包括曲面镜（11）、像源（12）、平面镜（13）、电机和处理模块，所述曲面镜（11）和处理模块分别与电机连接，所述曲面镜（11）和像源（12）与平面镜（13）相对设置，所述像源（12）设置在曲面镜（11）的下方；
所述AR-HUD（1）进行高度调节，具体执行以下步骤：
获取需要调节的下视角α的角度，处理模块根据下视角α角度计算曲面镜（11）的翻转角度β以及输出到电机；
电机驱动曲面镜（11）翻转，使得像源（12）依次经过平面镜（13）和曲面镜（11）反射到挡风玻璃（2）上。
4.一种高度自适应调节的AR-HUD显示系统，其特征在于，包括AR-HUD和挡风玻璃，所述高度自适应调节的AR-HUD显示系统被配置执行如权利要求1或2或3所述的高度自适应调节的AR-HUD显示方法的步骤。
5.根据权利要求4所述的高度自适应调节的AR-HUD显示系统，其特征在于，所述AR-HUD（1）包括像源（12）、平面镜（13）、用于高度调节调整下视角角度的曲面镜（11）、用于驱动曲面镜（11）翻转的电机和用于计算曲面镜（11）的翻转角度β以及输出到电机的处理模块，所述曲面镜（11）和处理模块分别与电机连接，所述曲面镜（11）和像源（12）与平面镜（13）相对设置，所述像源（12）设置在曲面镜（11）的下方。
6.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求4或5所述的高度自适应调节的AR-HUD显示系统。
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