CN114290993A - 机动车的抬头显示装置的与车道相关的视觉辅助功能 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抬头显示装置(10)和一种用于利用机动车的抬头显示装置(10)提供与车道相关的视觉辅助功能的方法，其中，该方法具有：得到与由机动车当前行驶的车道(16)相关的信息；得到特征值，该特征值描述了关于利用抬头显示装置(16)与车道相关地显现用作视觉辅助功能的虚拟对象(14)的不确定性；显现至少一个虚拟对象(14)作为视觉辅助功能，其中，该对象(14)被显现，使得该对象从驾驶员来看沿车道(16)延伸；其中，根据特征值确定对象(14)沿车道(16)的长度(L1、L2)。

Description

机动车的抬头显示装置的与车道相关的视觉辅助功能
技术领域
本发明涉及一种用于利用抬头显示装置提供与车道相关的视觉辅助功能的方法和一种抬头显示装置，其中，抬头显示装置设置用于机动车。机动车(简称为：车辆)尤其可以是轿车或货车。
背景技术
用于将虚拟对象或换言之虚拟内容显现驾驶员的视野中的抬头显示装置(简称为：抬头显示器)在机动车领域中是已知的。从驾驶员来看，要显现的虚拟对象与环境重叠。众所周知，显现可以在挡风玻璃的内侧、例如通过将对象投影到其上来实现。设置单独的投影面和尤其是透明的投影玻璃也是已知的，对象投影到该透明的投影玻璃上。US 2019/0043392 A1和FR 3 060 774 A1例如公开了常见的抬头显示器的技术背景。
此外，从DE 10 2019 206 490 B3已知了一种具有增强现实功能的抬头显示装置。在此，根据机动车和机动车附近的对象之间的距离来显现图形元素，从而使得图形元素在适当位置中与环境重叠。这也可以被称为接触模拟的显现。
DE 10 2017 220 268 A1公开了在利用抬头显示装置产生虚拟显现时的不确定性的确定和显现的以此为基础的调整。
从US 9 403 436 B1中还已知，通过利用抬头显示装置的视觉的显现来支持驾驶员保持车道(车道保持)。
证实的是，利用之前的解决方案，仍然不总是以期望的精度和/或情况适应性成功显现。这可以理解为，显现可以基于不恰当地检测的环境状态，然而，该环境状态不相应于实际的环境状态。因此，显现可能不恰当地定位在驾驶员的视野中和/或显示或突出环境的不恰当的状态。一个示例是弯曲的对象的显现，该对象应该突出相应弯曲的车道走向，真实的车道相反实际上是非弯曲的。
这尤其涉及与车道相关的显现，这些显现例如相对于车道定位，和/或其大小、形状、曲率和/或延伸在车道上定向。
因此，存在以下需求，即利用抬头显示装置更可靠地设计对象的与车道相关的显现。
发明内容
该技术问题通过具有所附的权利要求1的特征的方法和具有独立的设备权利要求的特征的抬头显示装置来实现。在从属权利要求中说明了有利的扩展方案。
通常建议，确定关于与车道相关的显现的不确定性，如在现有技术中针对一般的显现已经部分描述的那样。当前的解决方案与其的不同之还在于，根据不确定性，在考虑到其车道相关性的情况下，视情况地调整显现。为此尤其建议，调整被显现的对象的长度，并且优选随着不确定性的增加而更大地减小该长度。
通常，驾驶员由此得到关于当前的不确定性的视觉反馈。然而尤其降低了驾驶员未得到适当情况的显现的风险。因此，改进了显现质量或者说辅助功能的质量。为此，必须强制性地提高环境传感器的检测精度，或控制装置设计用于更高功率地分析传感器或地图数据。替代地，抬头显示装置的运行根据不确定性进行调整，而没有强制要求硬件方面的调整以避免不适当的显现。
作为另外的优点识别的是，利用所公开的解决方案，从对象突出的或产生的车道走向(尤其是弯曲)与实际的车道走向之间的差异可以变得更小。因此证实的是，尤其在车辆前方很远的车道区域可以以较低的精度被检测，或者上述的差异在那里可能更显着。这例如涉及驶入环形交通或十字路口的情况。可能无法及时识别车道的弯曲的变化，并且可以将非弯曲的虚拟车道边界作为对象显现。
尤其建议了一种用于利用机动车的抬头显示装置提供与车道相关的视觉辅助功能的方法，其中，该方法具有：
-得到与由机动车当前行驶的车道相关的信息(和尤其是特性)；
-得到特征值，该特征值描述了不确定性(或者说不可靠性、不安性)，所述不确定性关于利用抬头显示装置进行的、用作视觉辅助功能的虚拟对象的车道相关的显现；
-显现至少一个虚拟对象作为视觉辅助功能，其中，该对象这样被显现，使得该对象从驾驶员来看至少部分沿车道延伸；
其中，根据特征值确定对象沿车道的长度(并且长度优选越小，那么不确定性越高)。
方法也可以包括检测关于车道的信息的步骤。车道例如可以借助至少一个环境传感器(尤其是检测车道的照相机)和/或通过分析地图数据被检测。
信息可以涉及车道的空间取向和/或位置、至少一个空间尺寸(尤其是宽度)和/或曲率(例如曲率半径)。通常，就此始终可以适用于当前行驶的车道的从车辆来看和/或沿行驶方向观察在前方的区域。
附加地或备选地，该方法还可以包括确定与不确定性相关的特征值的步骤。通常，该值可以量化关于被显现的对象的适应性和/或情况合理性的不确定性。例如，由此可以表达对象是否实际适当地相对于环境和尤其是车道显现在驾驶员的视野中的不确定性。因此，不确定性通常可以涉及在示出(尤其是定位、定向和/或一般地延伸)被显现的对象时的系统不确定性。这可以在很大程度上取决于车道或与其相关的信息是否被足够精确地检测(例如通过环境传感器或来自地图数据)。
通常，同样可以使用来自DE 10 2017 220 268 A1的用于确定不确定性的任何方案(在那里被称为系统不确定性的特征值)。DE 10 2017 220 268 A1的相关的教导如在那里尤其在[0024-0029]和[0047]以及[0054]段中描述的那样通过引用并入本文。下面还阐述了不确定性的进一步的和尤其适用于车道的量化。
与车道相关的显现可以理解为，对象的至少一个特性取决于车道或由此确定的信息或特性。在此，特性可以是对象的位置、大小、延伸或曲率。对象的这些特性优选独立于特征值地被确定，即长度可以是唯一可以动态和/或可变地匹配于不确定性的特性。
通常，该方法可以在计算机控制下实施，例如由本文公开的抬头显示装置的控制装置实施。控制装置可以包括至少一个处理器装置和/或至少一个存储装置。程序指令可以存储在存储装置中，程序指令在通过处理器装置实施时促使控制装置实施在此提到的任何步骤或措施。
通常，显现可以是拉长的(或者说纵长的)显现或对象。这些显现或对象尤其可以是线形的并且例如是连续的、穿孔的或虚线的。对象可以平行于被检测的车道边缘或边界延伸。对象可以透视地适配地被显现，即例如倾斜地并且朝虚拟的地平线相互倾斜地延伸。
根据优选的扩展方案，辅助功能是车道保持辅助功能和/或车道中心引导。辅助功能尤其可以理解为视觉显现，所述显现促使驾驶员保持车道或将车辆保持在车道中间。例如，显现可以在视觉上突出和/或在视觉上覆盖侧面的车道边界，以便在车道保持方面进行辅助。车道边界可以在其着色、尺寸中或关于其他的特性被调整。这可以在离开车道的风险的情况下作为信号效果实现。尤其地，这种可选择地激活的信号效果可以在车道保持方面对驾驶员进行辅助。在车道中心引导的情况下，车道中心可以类似地在视觉上被突出，并且可以在离开车道中心的风险的情况下类似地调整突出(例如关于着色、尺寸或关于其他的可视觉感知的特性)。
扩展方案规定，根据特征值附加地确定对象的曲率。例如，如果特征值显示高的不确定性，那么可以减小曲率(通常不确定性越高，那么弯曲越不强烈)。备选地，从超过特征值超过的阈值(其相应于最大允许的不确定性)开始，曲率可被限制为最大允许的尺寸。备选地，曲率然后可以减小到基本为零。
以该构思为基础的是，在检测车道时出现问题的情况下，可能会发生其曲率的错误探测，和/或曲率探测的结果可能会连续快速改变。然后可能出现被显现的对象的曲率的相应连续快速的改变，这与现实不符，并且从驾驶员来看可能是困惑的。通过减少或甚至抑制被显现的对象的曲率，至少可以防止这种连续快速的改变。
附加地或备选地，可以根据特征值来确定对象的透明度(优选地，透明度越高，则特征值或不确定性越高)。由此可以表明的是，被显现的对象具有不确定性，即产生关于与车道相关的探测精度的反馈。
通常，特征值越高，则不确定性越高。尤其地，在它们之间可以存在正比关系。
根据优选的方面，特征值取决于检测车道的至少一个照相机装置的检测有效范围。照相机装置可以是车辆的环境传感器的示例。检测有效范围可以理解为以下有效范围(或换言之，最大距离)，在该有效范围内(或最多达到该有效范围)，照相机装置能够检测具有期望的最小质量的图像信息。图像信息在此可以是照相机装置的固定的和已知的参数。附加地或备选地，检测有效范围可以被动态计算，并且例如取决于由车辆检测的天气条件等。检测有效范围越高，则特征值和/或不确定性可以越低。
此外，扩展方案规定，特征值取决于车道标记的检测质量。为此，例如可以将照相机装置检测的图像信息与预期的车道标记(例如可以从地图信息或从与在时间上错开地检测的车道标记的比较导出)进行比较。
扩展方案规定，特征值取决于与前方的位置的接近度，在该位置处预期机动车的转向动作(和/或车道的曲率或方向变化)。尤其地，转向动作可以归因于车道的曲率变化，例如在驶入环形交通时或在十字路口处转弯时。可以根据计划的行驶路线(或者换言之，要行驶的导航路线)来确定这种预期的转向动作。根据机动车的位置信息(例如GPS位置)可以确定与预期的转向动作相关联的位置的接近度。
该扩展方案以如下构思为基础，即车道标记在相应的位置处发生明显变化，和/或车辆有针对性地穿过特定的车道标记。于是可能难以检测当前与所选的车道和因此对象的显现相关联的车道标记(或车道的其他的特性)。相应地，该扩展方案规定，提前确定这种位置，并且在那里估计更高的不确定性，以便防止虚拟对象的错误显现。
优选地，公开的解决方案规定，持续更新特征值，并且基于此可以可变地确定对象的长度。换言之，可以连续确定是否出现不确定性或不确定性具有什么样的程度，并且可以基于此动态调整对象长度。
在该关系下尤其可以规定，虚拟对象具有下区域和上区域，其中，下区域比上区域更靠近抬头显示装置的视野的下边缘，并且上区域比下区域更靠近视野的上边缘，并且其中，为了调整和由此可变地确定虚拟对象的长度，改变(尤其比下区域与下边缘的距离更强地改变)上区域与上边缘的距离。
视野可以理解为这样的区域，在该区域中抬头显示装置可以执行显现。可以涉及已知的并且由抬头显示装置的硬件特性确定的参数。从驾驶员来看，下边缘在此可以比上边缘更近，或者与上边缘相比与更近的环境区域重叠。相应地，由于上述的距离变化，虚拟的显现可以发生在从驾驶员来看更近的区域中。这确保至少在这些区域中提供立即的辅助。相反，在更靠前的区域中，还可以实现更可靠的车道检测，并且在此基础上，当车辆接近这些区域时，可以实现适当情况的显现。通常，由此也考虑到以下情况，即距离车辆更远的车道检测可能具有更大的不确定性。
本发明还涉及一种用于机动车的抬头显示装置，其设计用于：
-(例如通过与车辆的环境传感器的通信连接和/或通过优选由抬头显示装置的控制装置实施的对地图数据的分析)得到与由机动车当前行驶的车道相关的信息；
-得到(或借助抬头显示装置的控制装置，基于得到的信息确定)特征值，特征值描述了关于利用抬头显示装置与车道相关地显现用作视觉辅助功能的虚拟对象的不确定性；
-显现至少一个虚拟对象作为视觉辅助功能，该对象被这样显现，使得该对象从驾驶员来看沿车道延伸，其中，根据特征值确定对象沿车道的长度(优选借助抬头显示装置的控制装置进行确定)。
抬头显示装置的控制装置可以是在此描绘的任何类型的控制装置。通常，抬头显示装置可以设计用于实施根据在此描绘的任何方面的方法。为此，抬头显示装置可以具有任何必要的扩展和特征，以便提供在此描绘的所有措施、步骤和效果。
附图说明
接下来根据示意性的附图阐述本发明的实施例。
图1示出了根据实施例的示意性地明显简化的抬头显示装置和虚拟对象的因此产生的显现，虚拟对象从驾驶员来看与环境重叠。
图2示出了与图1类似的显现，其中，由于不确定性的增加，虚拟对象相对于图1的情况被缩短。
具体实施方式
图1示意性地明显简化地示出了一种抬头显示装置(以下称为：HUD)10。该抬头显示装置通常安装在机动车的仪表盘区域中，并且对于驾驶员来说是无法看到的。
HUD 10将虚拟对象投影到视野12中。如接下来还将阐述的那样，在此涉及两个视觉的或虚拟的车道边界14。车道边界从驾驶员来看与环境重叠，并且在所示的情况下与此外未详细示出的机动车所在的车道16重叠。
HUD 10具有控制装置18。此外，作为可选的特征，控制装置通过数据连接20与环境传感器连接，并且在所示的示例中与车辆10的照相机装置22连接。照相机装置22例如可以定位在挡风玻璃的区域中，或者说透过挡风玻璃指向前行行驶方向。照相机装置检测当前行驶的车道16的图像信息。
HUD 10优选通过另外的数据连接20与存储装置24连接。存储装置可以可选地集成在HUD 10中，或车辆10的其他的部件中。存储装置也可以是车辆外部的装置并且例如是车辆外部的服务器。在存储装置24上存储有地图信息。
HUD 10的控制装置18设计用于，根据地图信息和/或照相机装置22的图像信息，根据在本文中描绘的任何处理方式确定车道16的预定的特性。
特性在此尤其是车道16的曲率或车道的常见的延伸或车道的走向。由此也可以确定车道16的包含在视野12中的区段的相应的特性。如还将阐述的那样，根据这些特性产生(例如弯曲)并且显现虚拟对象14。
此外，控制装置18设计用于，根据在本文中描绘的任何方案来确定关于车道16检测的信息(即图像信息和/或地图信息)的不确定性。更准确地说，它以特征值的形式量化这种不确定性，特征值优选随着不确定性的增加而增大。
控制装置18设计用于，根据车道16的检测的特性以及特征值显现虚拟对象14。在此，虚拟对象14的显现和尤其虚拟对象的尺寸动态匹配于变化的特性和变化的特征值。
图1示出了不确定性被评估为非常低的情况。特征值相应较小。作为虚拟车道保持辅助，HUD 10然后显现具有最大长度L1的基本上理想的或未改变的虚拟对象14。
在此，虚拟对象14分别是细长的并且沿右边和左边的车道边界17、19延伸的线。这些线由从驾驶员来看的下边缘U延伸到视野12的上边缘O，其中，用于产生透视效果的走向可选地、类似于车道边界17、19的走向地彼此倾斜。
以自身已知的方式和方法，虚拟对象14用作虚拟车道边界，如果驾驶员即将离开车道16，那么虚拟车道边界例如改变其颜色。由此提供虚拟的(并且尤其视觉的)车道保持辅助功能。
对象14在下边缘U附近分别具有下区域26，并且在上边缘O附近分别具有上区域28。下区域26和下边缘U的距离基本上恒定为0，也就是说，下区域26延伸到下边缘U。
由于对象14的最大长度L1，上区域28和上边缘O之间的距离相应于要保持的最小距离(未单独输入)。备选地，该距离也可以相对于人工或虚拟的地平线30来定义，并且在图1中示例性地输入为距离D1。
相反，在不再单独输入HUD 10的图2中示出了以下情况，即不确定性以及相关的特征值是很高的。与图1的场景相比，随后减少对象14的长度。更准确地说，长度减小为更小的值L2。对象14的下区域26分别保持在视野12的下边缘U处。因此，通过增大对象14的上区域28与视野12的上边缘O的距离来实现长度减小。这又作为与人工地平线30的相关的增大的距离D2输入。
附图标记列表
10 抬头显示装置
12 视野
14 虚拟对象
16 车道
17、19 车道边界
20 数据连接
22 照相机装置
24 存储装置
26 下区域
28 上区域
30 人工地平线
O 上边缘
U 下边缘
L1、L2 长度
D1、D2 距离

Claims (10)

1.一种用于利用机动车的抬头显示装置(10)提供与车道相关的视觉辅助功能的方法，其中，所述方法具有：
-得到与由机动车当前行驶的车道(16)相关的信息；
-得到特征值，所述特征值描述了不确定性，所述不确定性关于利用抬头显示装置(16)进行的、用作视觉的辅助功能的虚拟的对象(14)的车道相关的显现；
-显现至少一个作为视觉的辅助功能的虚拟的对象(14)，其中，所述对象(14)被显现，使得所述对象从驾驶员来看至少部分沿车道(16)延伸；
其中，根据所述特征值确定所述对象(14)沿车道(16)的长度(L1、L2)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辅助功能是车道保持辅助功能。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据所述特征值附加地确定所述对象(14)的曲率。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述特征值附加地确定所述对象(14)的透明度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述特征值取决于检测车道(16)的至少一个照相机装置(22)的检测有效范围。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述特征值取决于与前方的位置的接近度，在所述位置处预期机动车的转向动作。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，持续更新所述特征值，并且基于此能够可变地确定所述对象(14)的长度(L1、L2)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述虚拟对象(14)具有下区域(26)和上区域(28)，其中，所述下区域(26)比所述上区域(28)更靠近抬头显示装置(10)的视野(12)的下边缘(U)，并且所述上区域(28)比所述下区域(26)更靠近视野(12)的上边缘(O)，并且其中，为了调整和由此可变地确定虚拟的对象(14)的长度(L1、L2)，改变所述上区域(28)与所述上边缘(O)的距离(D1、D2)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述下区域(26)与所述视野(12)的下边缘(U)的距离保持恒定，并且尤其恒定是零。
10.一种用于机动车的抬头显示装置(10)，所述抬头显示装置设计用于，
-得到与由机动车当前行驶的车道(16)相关的信息；
-得到特征值，所述特征值描述了不确定性，所述不确定性关于利用抬头显示装置(16)进行的、用作视觉的辅助功能的虚拟的对象(14)的车道相关的显现；
-显现至少一个作为视觉的辅助功能的虚拟的对象(14)，其中，所述对象(14)被显现，使得所述对象从驾驶员来看沿车道(16)延伸，其中，根据所述特征值确定所述对象(14)沿车道(16)的长度(L1、L2)。
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