CN114667474A - 用于车辆的智能玻璃 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于向车辆的用户显示信息的系统，该系统包括用于将信息显示为三维(3D)元素的智能玻璃、导航辅助组件和中央数据库(104)，其中，智能眼镜(102)和导航辅助组件与中央数据库(104)通信。该数据库(104)存储信息，并且取决于车辆正被操纵通过的位置，帮助实时地发送并在智能玻璃(102)上显示相关的和更新的信息。此外，通过无标记增强现实(AR)技术在智能玻璃(102)上显示信息，从而消除对用于显示信息的外部设备或投影仪的需要。

Description

用于车辆的智能玻璃

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的智能玻璃，并且更具体地涉及一种基于无标记增强现实而起作用的智能玻璃。

背景技术

背景描述包括可用于理解本发明的信息。这不是承认本文提供的任何信息是现有技术或与目前要求保护的发明相关，或者任何具体或隐含引用的出版物是现有技术。

汽车的挡风玻璃或风挡是前窗，其在行驶时为驾驶员提供可见度。传统的挡风玻璃保护车辆的乘客免受风和飞来的碎片、灰尘、昆虫、岩石的伤害，并且提供朝向车辆前侧的空气动力学形成的窗。

路标(包括方向标志牌、警告标志、广告牌、交通信号灯、道路标记和保护屏障)在道路上占据很大的空间，并且制造、进口、安装和维护这些标志或牌子所产生的成本是昂贵的。此外，损坏的路标可能是碍眼的，并且在一些情况下，它可能威胁道路上的安全，例如，车辆在道路事故期间倾向于撞到这些标志。应当注意，这些标志在铺设道路之后安装，并且通常用于驾驶员而不是行人。

增强现实是真实世界环境的交互式体验，其中驻留在真实世界中的对象由计算机生成的感知信息增强，有时跨多个感觉形态，包括视觉、听觉、触觉、体感和嗅觉，增强现实用于增强自然环境或情形并且提供感知上丰富的体验。在先进的AR技术(例如，添加计算机视觉、将AR相机并入到智能电话应用和对象识别)的帮助下，关于用户的周围真实世界的信息变为交互式的和数字地操纵的。关于环境及其对象的信息被覆盖在真实世界上。该信息可以是虚拟的或真实的。

基于增强现实的平视显示器(HUD)当前正被用在挡风玻璃上。平视显示器(HUD)是使用投影仪设备或可以帮助将信息投影在挡风玻璃上的任何附加设备将数据投影在挡风玻璃上的多媒体系统。然而，这是非常不利的，因为用于投影信息的这些设备分散注意力并严重阻碍正常视线，从而对驾驶员造成威胁。与HUD相关的其它缺点包括有限的智能、短的寿命和低的光效率，这在夜间给驾驶员造成困难。

因此，需要一种系统，该系统消除对外部投影仪设备的需要，同时经由挡风玻璃向驾驶员显示有用的信息。还需要一种用于向驾驶员显示需要的信息而不需要实际制造、安装或维护物理标志牌的系统，政府通过该系统可以节省大量的资金。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种系统，该系统消除对外部投影仪设备的需要，同时经由挡风玻璃向驾驶员显示有用的信息，并且由此消除对制造、安装和维护道路上的物理标志牌的需要。

本发明涉及一种用于向车辆的用户显示信息的系统，该系统包括用于将信息显示为三维(3D)元素的智能玻璃、导航辅助组件和中央数据库，其中，智能玻璃和导航辅助组件与中央数据库通信，中央数据库存储信息并且取决于车辆正被操纵通过的位置来帮助实时地发送并在智能玻璃上显示相关的和更新的信息。

在本发明的另一实施例中，显示的信息包括与车辆正被操纵通过的位置相关的道路标志、障碍物或广告。

在本发明的另一实施例中，使用人工智能(AI)和增强现实(AR)技术在智能玻璃上显示信息。

在本发明的另一实施例中，使用无标记增强现实(AR)技术在智能玻璃上显示信息，从而消除对用于显示信息的外部设备或投影仪的需要。

在本发明的另一实施例中，导航辅助组件是全球定位系统(GPS)组件。

在本发明的另一实施例中，系统还包括位于车辆上和智能玻璃上的多个位置处的多个传感器组件和多个相机，以实现周围环境的完全覆盖。

在本发明的另一实施例中，多个传感器组件包括位置传感器、运动传感器、光和加速度传感器。

在本发明的另一实施例中，在智能玻璃上实时显示相关的和更新的信号，消除在道路上安装物理标志牌的需要。

在本发明的另一实施例中，多个相机具有红外(IR)成像功能。

在本发明的另一实施例中，中央数据库由政府实体管理，政府实体定期地用新的道路标志或警告来更新中央数据库。

在本发明的另一实施例中，系统还包括中央处理单元(CPU)，中央处理单元被编程为处理从导航辅助组件和多个相机接收的数据；以及生成并在与中央数据库连接的智能玻璃上显示相关的信息。

在本发明的另一实施例中，光和加速度传感器测量来自周围环境的照度值，并且随后在照亮在智能玻璃上显示的元素时匹配所测量的照度值。

在本发明的另一实施例中，系统还包括3D数字指南针。

在本发明的另一实施例中，在启动包含智能玻璃的车辆时，智能玻璃被自动地激活。

附图说明

在说明书结尾处的权利要求中特别指出并清楚地要求了被认为是本发明的主题。从下面结合附图的详细描述中，本发明的前述和其它方面、特征和优点将变得清楚，其中：

图1是根据本发明的智能玻璃系统的框图。

图2(a)示出了(当在没有道路设施的新道路上行驶时)不采用根据本发明的智能玻璃的普通挡风玻璃。

图2(b)示出了(当在没有道路设施的新道路上行驶时)对象如何显示在根据本发明的智能玻璃上。

具体实施方式

将结合图1-2描述根据本发明的基于无标记增强现实起作用的智能玻璃的方面。在详细描述中，参考附图，附图形成了本发明的一部分，并且通过图示示出了可以实践本发明的具体实施例。应该理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以利用其它实施例并且可以进行逻辑改变。因此，以下详细描述不应被理解为限制性的，并且本发明的范围由所附权利要求限定。

根据本发明的提出的智能玻璃被定位成覆盖或被固定以取代其上实施智能玻璃的车辆的整个挡风玻璃。因此，具有智能玻璃的车辆的用户或驾驶员通过车辆挡风玻璃上的智能玻璃观察室外环境或道路。所提出的车辆上的智能玻璃的实施导致智能和视觉上吸引的道路或公路，消除了对道路上的引导标志、警告标志或广告招牌的需要。然而，在智能玻璃实施的车辆内的驾驶员或用户将继续通过智能玻璃观察需要的警告或方向标志、需要的障碍物等，从而确保道路安全，同时创建新的环境并且增强道路及其相关联的周围区域的美观。

所提出的车辆中的智能玻璃的战略性观点与全球工业产品的未来战略性观点一致，全球工业产品的未来战略性观点面向使用人工智能(AI)和增强现实(AR)来实现较大的生产率。这种生产率在没有显著的资源消耗的情况下实现，并且通过消除(被定义为针对各种目的而沿着街道和道路安装的物体或装备的)街道设施和相关联的制造、安装、运输和维护工作，导致在道路工程和道路维护上节省了大量的资金。

在本发明的优选实施例中，智能玻璃被设计用于通过无标记增强现实(AR)技术来三维(3D)地显示元素，从而消除对用于执行该功能的任何外部设备或投影仪的需要。所显示的元素包括所有需要的道路标志-交通信号、引导或方向标志、警告标志和限制标志。在另一实施例中，智能玻璃还以驾驶员的注意力或视野保持不受阻碍的方式显示(传统上使用告示牌或广告牌投影在路边的)广告。智能玻璃不是应用于普通的和当前的汽车玻璃，而是不满足关于增强现实技术的工作规范的普通玻璃的完全替代，因为针对本发明设计的智能玻璃是覆盖用户的中心视场的3D视觉，并且用作中转站，以使用户的眼睛按原样观看真实世界，但是在增强现实技术的帮助下以增强的方式使驾驶员或用户看见以三重物体尺寸的形式添加到真实道路的元素。

如使用图1中的框图所描绘的，用于实施车辆内的智能玻璃102的系统还包括诸如全球定位系统(GPS)导航组件112、包括位置检测和映射传感器、运动和加速度传感器的多个传感器组件110、以及具有红外(IR)成像功能和3D数字指南针的相机108之类的组件。所有有助于增强智能玻璃的功能的附加组件(外部或内部)以驾驶员的视野在任何情况下不被损害的方式制造和定位。因此，所有组件被设计成结合在智能玻璃内或附近，从而与所有其它需要的组件组合地将智能玻璃设计、制造和安装为单件或设备。

在另一实施例中，多个相机108与智能玻璃组合地起作用。这些相机位于车辆上和智能玻璃102上的各种位置，以便实现周围环境的360°覆盖。因此，多个相机由包括具有深度感测能力的红外和RGB规范的3D成像技术驱动-以增强环境的监视并提供较安全的驾驶体验。此外，用于智能眼镜实施的屏幕被设计成支持3D视觉，覆盖驾驶员的中心视场-该中心视场暂时与中心注视点成90°、上方和鼻侧成50°且下方成60°。

在本发明的另一实施例中，该系统还包括位于智能玻璃上的多个位置处的多个传感器组件和多个相机，以便能够完全覆盖(在智能汽车玻璃的周边内几何地和技术地分布的)周围环境而对驾驶员的视野没有任何影响。在本发明的另一实施例中，设备的外部部件和组件被制造并定位在玻璃内部或周围作为(以平板形式)与汽车玻璃连接的单件，从而不影响驾驶员通过玻璃的视野。

智能玻璃持续地与由政府交通部门管理的中央数据库104通信，政府交通部门定期地用新的道路标志或警告更新数据库104。数据库104存储所有类型的交通信号和道路标志，并且取决于车辆在哪里被操纵，帮助实时地发送适当的和更新的信号并且在智能玻璃上显示适当的和更新的信号。该数据库的一部分也可以由对使用智能玻璃进行广告感兴趣的商业方访问和管理。所有显示在智能玻璃上的数据是以3D模型或元素的形式，这给用户提供了这些元素实际上仍然存在于物理道路上的幻觉。

在另一优选实施例中，用户或驾驶员的视角的差异将不影响清晰度，或者由用户或驾驶员感知或解释元素如何显示在智能玻璃上。换句话说，(从车辆内的任何位置或角度)通过智能玻璃观看外部环境的人将能够以相同的清晰度和精度观看显示在智能玻璃上的所有元素。根据本发明的智能玻璃的工作背后的基本原理是无标记增强现实技术。该技术使得能够将3D内容直接覆盖到屏幕或任何其他物理平台上，其中实时地并且在当前环境(而不是创建人工环境以用虚拟环境替代真实环境)的上下文内发生增强。

根据本发明，当需要时，应当由驾驶员感知和观看的所有需要的信息(交通信号、道路标志和方向标志)被显示在智能玻璃102上。存在中央处理单元(CPU)106，其被编程用于生成并在智能玻璃102上显示3D虚拟对象，并且拥有支持诸如高通(XR1处理器)的大功率的图形处理器的处理能力。在启动包含根据本发明的智能玻璃的车辆时，智能玻璃也被自动地激活，并且不需要由智能玻璃的驾驶员或用户单独地开启或启动。这主要是因为智能玻璃是具有中央控制和管理的数据库的中央操作的设备-该数据库不能被外部或未授权的个人改变或篡改。此外，智能玻璃被编程为兼容的，并且可以与任何操作系统连接。

使用实施有根据本发明的智能玻璃的车辆驾驶到目的地的用户将不需要关于用户在到目的地的路途中可能遇到的道路或相关联的环境的现有知识。在启动车辆时，因为本发明中使用的AR技术(具体地，在现实中没有标签的技术)-无标记AR是基于位置的并且支持同步定位、映射和特殊传感器和相机，所以智能玻璃被同时启动并且与智能玻璃一起工作的所有相关联的外部和内部组件被激活。在本发明的另一实施例中，由于通常的大尺寸和制造汽车玻璃时的轧制，将该设备制造成一个整体连接另一个整体的所有部件是容易实现的，这使其成为该设备的最大优点，并且将其与许多其它发明区分开。此外，基于在由于(诸如透镜、眼镜、计算机和智能电话)重量和尺寸而面临问题的增强现实技术和虚拟现实上的工作，旨在创建一种单个的、一体化的设备，该设备包含AR技术的所有元素并且完美且艺术地工作是可行的，而没有任何重量和尺寸的问题。

根据本发明，GPS导航设备112提供作为用户的输入的朝向期望的目的地的初始路线。该初始路线通过在驾驶时收集纬度和经度坐标数据来确定，该纬度和经度坐标数据随后被传递到智能玻璃102的CPU 106。CPU 106将所接收的纬度和经度坐标数据发送到(优选地由政府交通控制中心控制的)数据中心，该数据中心是彼此连接的服务器的集合并且被设计或编程为基于所接收的数据而起作用。该数据中心包括综合地理数据库104，其包括与感兴趣区域中的道路有关的需要的更新信息。数据库104还使得能够将增强现实内容与特定地理位置相关联，并且同时将增强现实内容投影到智能玻璃102上。不需要从用户侧进行任何附加的启动(诸如扫描QR码或图像)来促进将增强现实内容投影到智能玻璃102上。在本发明的另一实施例中，中央数据库由政府实体或者由当地政府签订的用于道路管理的任何道路管理机构或组织管理，政府实体或者任何道路管理机构或组织管理根据道路的国际标准定期地用新的道路标志或警告更新中央数据库，并且总是在符合公共安全和交通标准的现有或新的道路上更新。

此外，在通过(由GPS导航设备提供)的确定的路线导航的过程期间，位于车辆上和智能玻璃102上的各个位置上的多个相机108不断地监视周围环境。这些由包括具有深度感测能力的红外和RGB规范的3D成像技术驱动的相机也与运动传感器结合工作。

图2(a)示出了不采用根据本发明的智能玻璃的通常的挡风玻璃，并且图2(b)示出了如何在根据本发明的智能玻璃上显示对象。使用没有智能玻璃的挡风玻璃的车辆的驾驶员观看如图2(A)所描绘的外部环境。在两种场景下，道路没有任何道路设施。然而，根据本发明，并且如图2(b)所示，要由驾驶员观看的所有需要的和要求的标志或障碍物被作为3D对象显示在智能玻璃202上。驾驶员将道路标志204和可能的临时障碍物206视为显示在智能玻璃202上的3D对象，从而使得道路能够没有任何物理标志或障碍物，并且导致智能的和视觉上吸引的道路或公路，并且增强其用户的安全性。

在驾驶的同时，周围环境的相机利用深度传感器和红外成像规范与运动传感器一起工作，以收集深度信息和3D数据。要在特定距离处显示在智能玻璃上的3D对象(即将到来的道路标志、道路障碍物、紧急警告或方向牌)以全息图效果出现在智能玻璃上。多个相机检测周围环境，并且与相机组合起作用的地理数据库在特定时间点处发送与要在智能玻璃上显示的特定3D对象有关的信息。多个相机利用从运动传感器反射的光来确定准确的目标距离。光线或光脉冲从相机到特定对象来回转换所花费的时间确保了显示的3D对象被放置为在真实空间中将看到的那样。

RGB相机使用通常的环境照明工作，以基于检测到的风景或周围环境在智能玻璃上同时解释并然后指定需要的3D对象。这些相机使用常规图像，向使用每个像素的传感器提供深度信息和距离。此外，代替执行记录功能，相机作为介质工作以辅助增强现实技术，并且由此通过数据传输连同集成的光学器件和全息图的组合以最佳可能的方式显示元素。这是由于光和加速度传感器，其测量自然环境的照明并且在照亮默认对象时匹配测量的照明，以便这些对象看起来更自然，并且还通过在将对象显示为全息图之前计算距离的精度。

通过将2D图像与所获得的位置信息组合将来自反射的红外信号的模拟信号转换为数字格式，并且然后将2D图像处理为在智能玻璃上作为3D对象或全息图显示。然而，借助于具有支持大功率的图形处理器从而以非常复杂的规范来从事增强现实技术的强大处理能力的CPU，所显示的漂浮在智能玻璃上的3D对象将不会使驾驶员分心或导致诸如恶心的不适。通过中央数据库的定期更新，不断地增加和整合道路上的新添加的元素，以便在驾驶时在正确的时间和地点将其反映在智能玻璃上。这与车辆速度、位置或对象之间的距离无关。

除了为实施道路项目的私人或政府机构节省大量资金以用于实施智能和敏捷道路之外，用于车辆的智能玻璃的实施也可以用作投资和国家收入的新来源。增强的道路空间可以被出租给竞争公司用于广告和其他商业用途，以便以有限的材料成本实现大的经济回报。考虑到智能玻璃通过消除对街道设施材料和相关联的制造阶段(包括烟尘产生、运输、安装和去除程序)的需要而有助于减少环境污染，所提出的发明对于周围环境也是最有利的。

在本发明的另一实施例中，在所提出的系统中还使用多个光和加速度传感器来测量来自自然周围环境的照度值，并且随后在照亮投影在智能玻璃上的对象时匹配所测量的照度值。该特征使得所显示的3D对象看起来自然。此外，要显示的对象的位置之间的距离的精确计算使得对象能够被感知为自然地存在。此外，为了增强体验，所显示的对象的可见度随着车辆接近而增加，并且可见度随着车辆远离其中显示对象的位置而减小。

在本发明的另一实施例中，智能玻璃在启动包含智能玻璃的车辆时被自动激活，并且因为它是机械和电连接的，所以它是任何汽车的组成部分。在某种意义上，当车辆引擎被启动并准备用于驾驶模式时，因为智能汽车玻璃设备直接连接到车辆并且不能单独控制，所以智能汽车玻璃设备自动地工作并且不需要由驾驶员或用户操作。该原因在于，智能汽车玻璃设备是不允许用户任何角色控制输入和输出的中央操作的设备。在本发明的另一实施例中，当汽车工作并且智能汽车挡风玻璃被启动时，汽车的操作系统立即开始操作，该汽车的操作系统被设计和开发用于通过以增强现实技术工作并且将最佳方式链接到设备的内部和外部组件来达到支持设备的任务的所有结果的目的，设备的内部和外部组件又在系统工作时也直接工作。当开始驾驶时，主要结果是在其所有部分以及系统内部和外部中开始智能玻璃工作。本发明的智能玻璃汽车的战略性观念与全球工业产品的未来战略性观念一致，全球工业产品的未来战略性观念面向人工智能以实现较高的生产率，而没有显著消耗资源，并且通过减少道路设施及其制造、安装、运输和维护的各种工作的最大数量而节省道路项目和维护的大量资金。

本发明的用于汽车的智能玻璃设备的目的是进入优美和智能方式的新时代，并且借助于增强现实技术，开始将其应用到实践中。其中通常是汽车公司和工厂以及投资公司使用其有限的目标，这些目标在技术上提高汽车的规格以跟上技术发展的步伐，并且进入人工智能领域和其产品的营销，并且继续与其它公司和工厂进行市场竞争。但是在本发明中，我们将实现汽车公司的所有上述提到的目标，同时实现该想法的本质和主要要求，这开始新的阶段-通过完全免除所有引导和指引道路设施而使用人工智能的智能优美的道路，并且为道路创造了新的环境，而驾驶员不会感觉到差异，并且以完全安全的方式驾驶车辆，就像这些添加的元素是真正真实的并且在驾驶时对于用户而言位于正确地点和正确时间一样。除了为实施道路项目的政府机构节省数十亿美元之外，他们可以通过向竞争公司出租增强的道路空间并将其用于广告和商业用途来以有限的材料成本实现非常大的经济回报，通过实施本发明的用于汽车的智能玻璃作为投资和国家收入的来源来制造智能和敏捷的道路。

在考虑公开了本发明优选实施例的本说明书和附图之后，本发明的许多改变、修改、变化以及其它用途和应用对于本领域技术人员来说将变得明显。所有这些不背离本发明的精神和范围的改变、修改、变化以及其它使用和应用被认为是由本发明所覆盖，本发明仅由所附权利要求书限定。

Claims (14)

1.一种用于向车辆的用户显示信息的系统，所述系统包括：

-智能玻璃，用于将所述信息显示为三维(3D)元素；

-导航辅助组件；以及

-中央数据库，

其中，智能玻璃和导航辅助组件与中央数据库通信，所述中央数据库存储所述信息并且取决于车辆正被操纵通过的位置来帮助实时地发送并在智能玻璃上显示所述信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，显示的信息包括与车辆正被操纵通过的位置相关的道路标志、障碍物或广告。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的系统，其中，使用人工智能(AI)和增强现实(AR)技术在智能玻璃上显示所述信息。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，使用无标记增强现实(AR)技术在智能玻璃上显示所述信息，从而消除对用于显示所述信息的外部设备或投影仪的需要。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，导航辅助组件是全球定位系统(GPS)组件。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，还包括：

多个传感器组件；以及

多个相机，所述多个相机位于车辆上和智能玻璃上的多个位置处，以用于实现周围环境的完全覆盖。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其中，所述多个传感器组件包括位置传感器、运动传感器、光和加速度传感器。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中，在智能玻璃上实时显示相关的和更新的信号，消除在道路上安装物理标志牌的需要。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其中，所述多个相机具有红外(IR)成像功能。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中，中央数据库由政府实体管理，所述政府实体定期地用新的道路标志或警告来更新中央数据库。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的系统，还包括中央处理单元(CPU)，所述中央处理单元被编程为-处理从导航辅助组件和所述多个相机接收的数据；以及

-生成并在与中央数据库连接的智能玻璃上显示相关的信息。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的系统，其中，光和加速度传感器测量来自周围环境的照度值，并且随后在照亮在智能玻璃上显示的元素时匹配所测量的照度值。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的系统，还包括3D数字指南针。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的系统，其中，在启动包含智能玻璃的车辆时，智能玻璃被自动地激活。

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