CN114537277A - 用于显示虚拟元素的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在交通工具(16)的至少一个显示设备(14)的显示区域(12)中显示至少一个虚拟元素(10)的方法。在该方法中，显示设备的显示区域被尽可能有效地使用，以便给交通工具的驾驶员实现所需信息的清楚的显示并且他不会不必要地转移注意力，通过虚拟元素(10)标记至少一个第一交通工具(22)，该交通工具显示在显示设备(14)的显示区域(12)中。

Description

用于显示虚拟元素的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在交通工具的至少一个显示设备的显示区域中显示至少一个虚拟元素的方法，其中，在所述显示设备的显示区域中显示三维空间，其中，根据至少一个数据源针对所述至少一个虚拟元素的定位确定在显示的三维空间中的三维坐标，其中，所述至少一个虚拟元素作为二维图像被转换到在显示设备的显示区域中显示的三维空间，并且其中，在所述显示设备的显示区域中显示的至少一个第一交通工具通过虚拟元素标记。
此外，本发明涉及一种用于显示至少一个虚拟元素的设备，其带有至少一个具有至少一个显示区域的显示设备。
此外，本发明涉及一种带有用于显示至少一个虚拟元素的装置的交通工具。
背景技术
随着虚拟技术和增强现实技术和应用的不断发展，它们也正在用于汽车中。增强现实(AR)是通过虚拟元素丰富真实世界，所述元素在三维空间中位置正确地记录或者说定位并允许实时交互。平视显示器(HUD)提供了可行的技术实现方式，以便通过视角正确的虚拟的增强丰富驾驶员工作位置。
正好在平视显示器中，虚拟的显示通过集成在仪表板上的成像单元(如TFT显示器)产生的。该图像通过多个镜子向挡风玻璃的方向转向，在那里光被反射到驾驶员的眼中。驾驶员将该图像感知成视野中的虚拟显示。在这种系统的设计中，光被反射到其中的区域在空间上受限，以便通过更小的光散射实现更高的亮度。该区域被称为眼盒“EyeBox”，因为驾驶员的视野必须处于该区域中，以便能感知到虚拟的图像。
文献DE 2018 204 254 A1例如公开了一种用于针对在包括平视显示器的显示单元上显示而计算附加信息显出的方法。显出的附加功能例如也可以是在前方行驶的交通工具的标记。
增强现实平视显示器(AR HUDs)将信息在驾驶员的直接视野中可视化。这一方面实现与驾驶有关的信息的交流，而无需为此转移视线。另一方面，这些显示也可能带来干扰，特别是由于相对狭窄的视野，因为根据定义它们在与驾驶有关的视野中显示。因此要将显示的持续时间最小化。理想情况下，信息应正好在该信息对驾驶员直接相关时被显示。
文献DE 10 2011 007 329 A1例如公开了一种用于运行机动车的方法，其中，通过平视显示器给交通工具的驾驶员显出附加信息。在此规定，结合自适应速度调节装置，根据先行的交通工具调节速度。在此，若存在速度调节装置从错误的值出发用于调节速度的风险，先行的交通工具就通过显示设备标记。
上述现有技术的缺点是，驾驶员可能不清楚为什么出现错误情况，因此不能清楚确定驾驶员为什么必须和必须如何在这种情况中反应。
发明内容
因此本发明要解决的技术问题是给出一种方法、一种装置和一种交通工具，其中，显示设备的显示区域被尽可能有效地利用，以便给交通工具的驾驶员实现所需信息的清晰显示并且他不会不必要地转移注意力，并且额外使得驾驶员能正确地理解危险情况。
在本发明中，上述技术问题通过权利要求1的特征部分的特征首先以此解决，即当超过或未达到所述交通工具与第一交通工具之间预定义的速度梯度时，第一交通工具被标记。
显示设备的显示区域可以是中央区域或驾驶舱区域中的显示屏，例如在交通工具的仪表盘中。替选或额外地，显示设备的显示区域可以设计成平视显示器。平视显示器理解为显示区域，其中，驾驶员可以保持他的头部位置或视线方向，因为信息投射到他的视野中，例如投射到交通工具的挡风玻璃上。
显示的三维空间优选可以描述在行驶方向上交通工具外部的区域。在平视显示器中，显示设备的显示区域或三维空间可以等于通过挡风玻璃的视野。然后三维空间因此就是驾驶员或乘客视野中在交通工具前方的空间。相应于虚拟元素计算的三维坐标例如可以是直角坐标。
相应地，在显示区域中显示的第一交通工具可以是位于所述交通工具的环境中并且或者虚拟地显示在显示设备的显示区域中的交通工具，或者例如在平视显示器的情况下是位于所述交通工具的环境中并且显示在显示设备的显示区域中的实际的第一交通工具。在环境中可以指第一交通工具位于所述交通工具前方、旁或后方。
计算坐标所需的数据源可以是不同类型的。优选地，这些数据源是交通工具数据或由交通工具的定位传感系统，如GPS、转率传感器或摄像头记录的导航数据。
虚拟元素可以是不同的图元素和/或开关面，其显示在显示设备的显示区域中。虚拟元素可以具有与交通工具数据的联系和/或取决于交通工具的行驶特性。这些数据例如可以源于现有的驾驶辅助系统。然而也可以想到的是，显示的虚拟元素对交通工具的行驶特性不重要。
第一交通工具的标记可以用不同的方式实现，其适于使驾驶员在视觉上注意第一交通工具已经被识别到。额外地还可以通过声音和/或触觉，例如通过方向盘上的振动通知驾驶员第一交通工具已经被识别到。
根据本发明规定，若所述交通工具与第一交通工具之间预定义的速度梯度被超过，则第一交通工具被标记。因此第一交通工具仅在其对所述交通工具的驾驶员重要时才通过虚拟元素标记。速度梯度说明所述交通工具和第一交通工具的相对速度的瞬时的变化。若速度梯度变化，这会意味着第一交通工具制动，以此可能会出现所述交通工具与第一交通工具的碰撞风险。因此给所述交通工具的驾驶员发信号，即速度梯度的变化已被记录，方式是通过虚拟元素标记第一交通工具。然后所述交通工具的驾驶员可以相应地反应。
对于通过虚拟元件标记第一交通工具与其他辅助功能，例如与自适应速度调节相关联的情况，就相应地给驾驶员提示，即例如通过系统已识别到先行的交通工具的制动过程。
本发明的另外的优选设计方案从在从属权利要求中所述的其他特征中得出。
在本发明的第一设计方案中规定，虚拟元素的三维坐标是基于相对于作为第一交通工具的先行的(或者说在前行驶的)交通工具的距离测量确定的。以此可以使用所谓“自适应巡航控制(ACC)”的数据。在此功能中使用者可以在例如五个级别之间选择，所述级别分别导致与先行交通工具不同的距离。因此一旦先行的交通工具被自适应巡航控制检测到，就可以根据本方法标记先行的交通工具。
所述交通工具的驾驶员以此在视觉上被通知，已经识别到先行的交通工具。因此，所述交通工具的驾驶员获得距离测量被正确执行的反馈，由此增强对本来不能直接理解的技术的信心。
替选或者额外地在根据本发明的方法的另外的设计方案中规定，虚拟元素的三维坐标是基于相对于作为第一交通工具的先行交通工具的时间间隔确定的。通过时间间隙调整，所述交通工具的驾驶员可以在例如五个级别之间选择，所述级别分别导致与先行交通工具不同的距离。根据术语时间间隙，每个级别都通过与先行交通工具的特定的时间上的距离定义，例如1秒。要保持的距离由实际速度以及时间间隙算出，要保持的距离在显示设备的显示区域中作为接触模拟的线示出。在此也可以想到其他的显示。
在根据本发明的方法的特别优选的设计方案中规定，若作为第一交通工具的先行交通工具显示在显示设备的显示区域中时，作为第一交通工具的先行交通工具通过虚拟元素被标记。在此可以想到的是，若第一交通工具在显示设备的显示区域中变得可见，第一交通工具就被标记。在平视显示器的情况下这意味着，第一交通工具从“Eye-Box”外部立体式移动到“Eye-Box”的区域中。一旦是这种情况，第一交通工具就可以通过虚拟元素被标记，以便给驾驶员发信号，即第一交通工具已被识别到。
在其中显示摄像图像的显示区域的情况下，第一交通工具可以相应地从摄像头视野外部的区域移动到视野内并且然后相应地通过虚拟元素标记。
为了不会不必要地转移所述交通工具驾驶员的注意力，根据本发明的方法的另外的设计方案规定，第一交通工具在预定义的持续时间内被标记。因此所述交通工具的驾驶员可以首先被提供信号，即已经记录到在所述交通工具附近第一交通工具。在适当的时间后，在可以认为驾驶员已经记录了所述标记之后，可以再去除所述标记。显示设备的显示区域以此对所述交通工具的驾驶员来说保持清楚。
备选地或者额外地在另外的设计方案中规定，若记录到所述交通工具和第一交通工具的相对速度的预定义的差异，则第一交通工具被标记。第一交通工具以此仅在其对于所述交通工具的驾驶员重要时才通过虚拟元素标记。若所述交通工具和第一交通工具的相对速度的差异太大，则这可以意味着所述交通工具明显比第一交通工具快。若第一交通工具是先行的交通工具，则这可以意味着，要是不调节所述交通工具的速度，就可能面临碰撞。然后所述交通工具的驾驶员可以相应地反应。
对于通过虚拟元件标记第一交通工具与其他辅助功能，例如与上述ACC系统相关联的情况，就相应地给驾驶员提示，即通过所述系统已识别到先行的交通工具。
根据另外的设计方案可以规定，持久检测相对于先行的交通工具的间距。间距的持久检测有助于能控制先行的第一交通工具与所述交通工具之间的距离。
此外在另外的设计方案中可以规定，每秒一次地、优选每500ms一次、特别优选每250ms一次地评估相对于先行的交通工具的间距。通过所述评估例如可以确定上述速度梯度和/或所述交通工具与第一交通工具或先行的交通工具的相对速度。基于这些评估，系统可以决定是否需要在显示设备的显示区域中通过虚拟元素标记交通工具。
在根据本发明的方法的另外的设计方案中规定，先行的交通工具被持续地标记。通过持续的标记持久地通知所述交通工具的驾驶员，先行的交通工具被识别并且可能的关联的辅助系统相应可靠地工作。若在显示设备的显示区域中没有显示或较少显示另外的虚拟元素，则这种类型的显示就是适宜的。
还可以想到的是规定不同的设置可行性，其中，例如仅通过虚拟元素对第一交通工具的标记在显示设备的显示区域中对驾驶员可见。通过切换可行的模式可以在显示设备的显示区域中显示对驾驶员重要的其他元素。显示设备的显示区域中的信息泛滥以此被最小化。因此，驾驶员不会不必要地转移注意力并且可以集中注意力驾驶交通工具。
可以想到不同的可行方案，第一交通工具以此可以通过虚拟元素标记。在根据本发明的方法的设计方案中规定，第一交通工具通过虚拟元件环绕地被标记。环绕的标记例如理解为第一交通工具的圆圈和/或第一交通工具的轮廓的镶边。在此，第一交通工具可以额外地通过增加亮度而突出。虚拟元素可以具有与显示的三维空间强烈对比的颜色，使得其很好地可见。也可以想到，虚拟元素通过一般的信号颜色突出。
替选或额外地，在根据本发明的方法的另外的设计方案中可以规定，虚拟元素具有定向特征并且定向特征在第一交通工具的方向上定向。定向特征例如可以指方向箭头的箭头尖部。定向特征相应地被定向，使其对准第一交通工具。
上述技术问题还通过一种根据权利要求12的特征部分所述的、用于显示虚拟元素的装置解决，所述装置具有带至少一个显示区域的至少一个显示设备。在此规定，所述显示设备设计用于执行根据本发明的方法。上述关于根据本发明的方法的说明相应地适用于根据本发明的装置。
所述装置例如可以是导航系统，其根据本发明的方法实现虚拟元素的图形输出。
优选地，在根据本发明的装置的第一设计方案中规定，显示设备的显示区域设计为平视显示器(HUD)。
此外，上述技术问题通过根据权利要求14的特征部分的交通工具解决，其中，所述交通工具包括根据本发明的装置。
上述关于根据本发明的装置的说明相应地适用于根据本发明的交通工具。
只要未作单独的相反的说明，本发明的在本申请中所述的不同实施方式可以以有利方式互相组合。
附图说明
下面在实施例中根据附图进一步阐述本发明。附图中：
图1示出根据本发明的方法的实施例的示意图，用于示出虚拟元素，
图2示出根据本发明的方法的另外实施例的示意图，
图3示出根据本发明的方法的实施例的流程的示意图。
具体实施方式
图1示意性地示出虚拟元素10在显示设备14的显示区域12中的视图。在显示区域12中，从交通工具16的视角示出三维空间18。虚拟元素10通过二维图像20如果可能的话透视正确地在显示区域12中示出。为此，基于至少一个数据源确定针对虚拟元素10定位的三维坐标。三维坐标在此应说明在哪里确切定位二维图像20，以便产生尽可能真实的印象，即二维图像20被近似接触地感知，即作为环境的一部分。
在此实施例中，显示设备14的显示区域12设计成平视显示器。通过平视显示器，交通工具16的驾驶员可以保持他的头部位置或视线方向，因为信息在他的视野中投射到交通工具的挡风玻璃上。显示设备14的显示区域12中显示的三维空间18在平视显示器情况下等于通过挡风玻璃的视线。因此三维空间18是驾驶员视野中在交通工具16前的空间。
图1中可见，在显示设备14的显示区域12中至少部分地显示了第一交通工具22。在此情况中，第一交通工具22是在交通工具16前行驶的交通工具24。第一交通工具22在视角上离交通工具16这样远，即第一交通工具在显示设备14的显示区域12中在上方这样远地显示，使得该显示仅局部地位于显示区域12中。
在此实施例中，虚拟元素10设计成具有箭头尖部形式的定向特征26的方向箭头。方向箭头朝第一交通工具22的方向定向，使得箭头指向第一交通工具22。在所述方法的该实施例中，虚拟元素10用于一旦先行的交通工具24能至少部分地显示在显示设备14的显示区域12中，就标记先行的交通工具24。
图2中示出根据本发明的方法的另外的实施例。与图1类似，在显示设备14的显示区域12中显示第一交通工具22或先行的交通工具24。相对于图1，第一交通工具22完全显示在显示设备14的显示区域12中。在本实施例中，虚拟元素10显示为第一交通工具22的镶边，以便能主动标记第一交通工具22。以此可以向交通工具的驾驶员表明，已经识别到先行的交通工具24。
在此，交通工具16和先行的交通工具24之间的距离被持续地或者说持久测量。测得的数据以约500ms的时间间隔评估。额外地，所谓的“自适应巡航控制(ACC)”辅助系统与通过虚拟元素10标记先行的交通工具24相关联。在自适应巡航控制的情况下，驾驶员能保持与先行的交通工具24的预定义的距离。在此或者可以考虑与先行的交通工具24的相应的距离，和/或可以考虑时间上的距离。通过时间间隙调整，所述交通工具的驾驶员可以在例如五个级别之间选择，所述级别分别导致与先行的交通工具24不同的距离。根据术语时间间隙，每个级别都通过与先行的交通工具24的特定的时间上的距离定义，例如1秒。要保持的距离由实际速度以及时间间隙算出，要保持的距离在显示设备的显示区域中作为接触模拟的线示出。在此也可以想到其他的显示。
结合对先行的交通工具24的标记，自适应巡航控制实现将检测到的先行的交通工具24可视化。交通工具16的驾驶员可以通过对先行的交通工具24的标记结合自适应巡航控制了解到，通过辅助系统识别到先行的交通工具。
额外地，交通工具16的驾驶员在此实施例中具有多种选择，即应以何种程度进行对先行的交通工具24的标记。一方面，一旦通过此外也被自适应巡航控制使用的传感器识别到在先行驶的交通工具24并且至少部分地显示在显示设备14的显示区域12中，就通过虚拟元素10标记交通工具16。此外可行的是，仅在交通工具16和第一交通工具22之间的相对速度的预定义的差异被记录到时，才标记先行的交通工具24。
另外的选项在于，仅在交通工具16和先行的交通工具24之间的预定义的速度梯度被超过时，先行的交通工具24才通过虚拟元素10标记。因此先行的交通工具24仅在其对所述交通工具16的驾驶员重要时才通过虚拟元素10标记。速度梯度说明所述交通工具16和先行的交通工具24的相对速度的瞬时的变化。若速度梯度变化，这会意味着先行的交通工具24制动，以此可能会出现所述交通工具16与先行的交通工具24的碰撞风险。因此给所述交通工具16的驾驶员发信号，即速度梯度的变化已被记录，方式是通过虚拟元素10标记先行的交通工具24。
由于与自适应巡航控制的关联，交通工具16相应地自动制动，以保持交通工具16与先行的交通工具24的规定的距离。通过在显示设备14的显示区域12中对先行的交通工具24的标记给驾驶员发信号，自适应巡航控制已经正确记录先行的交通工具24的制动过程并启动了相应的对策。交通工具16的驾驶员以此有了安全感。
图3示出根据本发明的方法的实施例的逐步执行的示意图。在步骤100中通过传感器或其他可用数据，例如GPS数据或Car2x或Car2Car连接检测交通工具16和先行的交通工具24之间的距离。在步骤102中评估交通工具16与先行的交通工具24之间的检测到的距离和距离的相应变化。若在评估时确定没有例如上述的速度梯度的变化，则继续该循环并且继续测量步骤100中交通工具16和先行的交通工具24之间的距离。
若确定出速度梯度的变化，则在步骤104中检查先行的交通工具是否显示在显示设备14的显示区域12中。如果是，则在显示设备14的显示区域12中显示的先行的交通工具在步骤106中通过虚拟元素10标记，以便给交通工具16的驾驶员发信号需要提高注意力。
在针对通过虚拟元素10标记的相应前提满足时，先行的交通工具24就被标记。一旦例如速度梯度不再变化并且潜在的危险情况已经过去，就可以取消通过虚拟元素10对先行的交通工具24的标记，使得交通工具16的驾驶员不会不必要地通过显示设备14的显示区域12转移注意力。
附图标记列表：
10 虚拟元素
12 显示区域
14 显示设备
16 交通工具
18 三维空间
20 二维图像
22 第一车辆
24 先行的车辆
26 定向特征

Claims (14)

1.一种用于在交通工具(16)的至少一个显示设备(14)的显示区域(12)中显示至少一个虚拟元素(10)的方法，其中，在所述显示设备(14)的显示区域(12)中显示三维空间(18)，其中，基于至少一个数据源针对所述至少一个虚拟元素(10)的定位确定在显示的三维空间(18)中的三维坐标，其中，所述至少一个虚拟元素(10)作为二维图像(20)被转换到在显示设备(14)的显示区域(12)中显示的三维空间(18)中，并且其中，在所述显示设备(14)的显示区域(12)中显示的至少一个第一交通工具(22)通过虚拟元素(10)标记，其特征在于，若所述交通工具(16)与第一交通工具(22)之间预定义的速度梯度被超过或未达到时，所述第一交通工具(22)被标记。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述虚拟元素(10)的三维坐标基于相对于作为第一交通工具(22)的先行的交通工具(24)的距离测量被确定。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述虚拟元素(10)的三维坐标基于相对于作为第一交通工具(22)的先行交通工具(24)的在时间上的距离被确定。
4.按照权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，一旦作为第一交通工具(22)的先行交通工具(24)能显示在显示设备(14)的显示区域(12)中，就通过虚拟元素(10)标记作为第一交通工具(22)的先行的交通工具(24)。
5.按照权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，在预定义的持续时间期间标记第一交通工具(22)。
6.按照权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，在交通工具(16)和第一交通工具(22)之间的相对速度的预定义的差异被记录到时，标记第一交通工具(22)。
7.按照权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，持久检测相对于作为第一交通工具(22)的先行的交通工具(24)的间距。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，每秒一次地、优选每500ms一次、特别优选每250ms一次地评估相对于作为第一交通工具(22)的先行的交通工具(24)的间距。
9.按照权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，持续地标记作为第一交通工具(22)的先行的交通工具(24)。
10.按照权利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，通过所述虚拟元素环绕所述第一交通工具(22)。
11.按照权利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，所述虚拟元素具有定向特征(26)并且所述定向特征(26)朝第一交通工具(22)的方向定向。
12.一种用于显示至少一个虚拟元素(10)的装置，所述装置具有带至少一个显示区域(12)的至少一个显示设备(14)，其特征在于，所述显示设备(14)设计用于执行按照权利要求1至11之一所述的方法。
13.按照权利要求12所述的装置，其特征在于，所述显示设备(14)的显示区域(12)设计成平视显示器。
14.一种交通工具，其带有用于显示至少一个虚拟元素(10)的装置，其特征在于，所述装置是按照权利要求12或13设计的。
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