CN115113400A - 基于车辆俯仰角调整ar-hud显示的控制方法，系统和汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于车辆俯仰角调整AR‑HUD显示的控制方法，系统和汽车，通过实时获取车辆的俯仰角数据，根据所述实时俯仰角信息计算ADAS旋转坐标，进而根据所述ADAS旋转坐标，调整所述AR‑HUD系统显示角度，对AR‑HUD系统的显示坐标系或者光机显示角度进行调整，以显示所述目标车辆的相关信息，实时调节AR‑HUD系统的显示角度，优化显示效果，确保数据显示的真实性和准确性。

Description

基于车辆俯仰角调整AR-HUD显示的控制方法，系统和汽车
技术领域
本发明涉及驾驶辅助或智能驾驶技术领域，尤其是涉及一种基于车辆俯仰角调整AR-HUD显示的控制方法，系统和汽车。
背景技术
近年来随着计算机视觉技术的快速发展，越来越多的相机设备运用到各种移动平台。针对闭舱驾驶环境或者远程遥控行驶条件下，驾驶员只能通过相机获取外界路况信息，越野颠簸路况带来的车辆抖动，造成相机获取画面剧烈抖动的问题。常用的稳像技术主要分为三类：光学稳像、机械稳像和电子稳像。综合稳像精度、控制方式、维护复杂度以及体积、成本和功耗等方面考虑，电子稳像技术具有稳像精度高、设备体积小、控制方式简单等优势；因此，电子稳像技术已经成为稳像技术领域的研究热点。
现有技术的不足之处在于，现有图像处理方法无法处理由于车体负荷导致导致AR-HUD的光路发生上下偏移，导致AR-HUD系统显示出现偏差问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提出一种基于车辆俯仰角调整AR-HUD显示的控制方法，系统和汽，针对车体负荷导致导致AR-HUD的光路发生上下偏移，进行对应角度补偿。
具体的，所述一种基于车辆俯仰角调整AR-HUD显示的控制方法，包括：
从车载导航单元获取目标车辆的实时俯仰角信息。
根据所述实时俯仰角信息计算ADAS旋转坐标，将所述ADAS旋转坐标传输到AR-HUD系统。
根据所述ADAS旋转坐标，调整所述AR-HUD系统显示角度，包括对AR-HUD系统的显示坐标系或者光机显示角度进行调整，以显示所述目标车辆的相关信息。
所述实时俯仰角信息为目标车辆根据实际车载负荷和负荷位置检测到的ADAS坐标的偏移量。
所述ADAS旋转坐标，包括：
定义第一坐标系O-XYZ为ADAS旋转坐标。
当车辆负荷时，所述偏移量表现在第一坐标系O-XYZ的X轴，Y轴和Z轴分别旋转角度
Figure RE-253147DEST_PATH_IMAGE001
，角度
Figure RE-860321DEST_PATH_IMAGE002
和角度
Figure RE-316DEST_PATH_IMAGE003
。
各轴对应的旋转矩阵为：
Figure RE-455699DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure RE-263118DEST_PATH_IMAGE005
；
Figure RE-762232DEST_PATH_IMAGE006
。
定义第二坐标系o-xyz为AR-HUD系统坐标系。
在标准情况下，所述第一坐标系O-XYZ与第二坐标系o-xyz间的转换关系为：
Figure RE-389523DEST_PATH_IMAGE007
；
式中，M为转换矩阵，根据标定获得。
所述调整所述AR-HUD系统显示角度，具体为，根据所述旋转矩阵和所述转换关系对所述AR-HUD系统显示角度进行调整得：
Figure RE-383018DEST_PATH_IMAGE008
；
经简化得：
Figure RE-779364DEST_PATH_IMAGE009
。
进一步的，所述AR-HUD系统，根据已标定的坐标系输出显示内容，并记录当下的车辆俯仰角数据，经过计算得到所述AR-HUD系统显示角度，按照AR-HUD系统显示角度与光机角度的对应关系，调整光机的角度进行车辆俯仰角补偿。所述车辆俯仰角与光机角度的对应关系为经出厂测试获得的预设对应角度配置表。
其中，所述车辆本身变化的俯仰角信息根据实际车载负荷情况变化，当车载负荷变大时，车辆本身变化的俯仰角变大，当车载负荷为0时，车辆本身变化的俯仰角为0。例如，所述车辆俯仰角和所述光机角度为垂直车身向上方向，所述车辆俯仰角为垂直车身向上下方向。则设所述车辆俯仰角为A，光机角度为B，则所述车辆俯仰角补偿为C= -（A+B）。
作为另一优选的，本发明还提供一种基于车辆俯仰角调整AR-HUD显示的控制系统，所述系统至少包括：
车载导航单元，用于实时采集目标车辆俯仰角信息；
第一处理单元，根据所述实时俯仰角信息计算ADAS旋转坐标，将所述ADAS旋转坐标传输到AR-HUD系统；
第二处理单元，根据所述ADAS旋转坐标，调整所述AR-HUD系统显示角度，包括对AR-HUD系统的显示坐标系或者光机显示角度进行调整。
显示单元，用于呈现目标车辆的相关信息。
数据传输电路，用于将所述目标车辆俯仰角信息发送至所述第一处理单元进行处理后，将得到ADAS旋转坐标发送至所述第二处理单元进行显示单元的调整。优选的，所述数据传输电路至少采用车载网关，蓝牙或微带线中的一种通讯连接。
其中，所述第一处理单元，还包括：定义第一坐标系O-XYZ为ADAS旋转坐标；当车辆负荷时，所述偏移量表现在第一坐标系O-XYZ的X轴，Y轴和Z轴分别旋转角度
Figure RE-449380DEST_PATH_IMAGE010
，角度
Figure RE-577348DEST_PATH_IMAGE011
和角度
Figure RE-358222DEST_PATH_IMAGE012
。
计算ADAS旋转坐标各轴对应的旋转矩阵为：
Figure RE-874654DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure RE-856517DEST_PATH_IMAGE005
；
Figure RE-209132DEST_PATH_IMAGE006
。
所述第二处理单元，还包括：定义第二坐标系o-xyz为AR-HUD系统坐标系；在标准情况下，所述第一坐标系O-XYZ与第二坐标系o-xyz间的转换关系为：
Figure RE-793697DEST_PATH_IMAGE007
；
式中，M为转换矩阵，根据标定获得。
所述第二处理单元，还包括：根据所述旋转矩阵和转换关系对所述AR-HUD系统显示角度进行调整，得：
Figure RE-164636DEST_PATH_IMAGE008
；
经简化得：
Figure RE-176454DEST_PATH_IMAGE009
。
作为另一优选的，本发明还提供一种汽车，在所述汽车的前挡风玻璃下安装AR-HUD系统，所述AR-HUD系统用于获取当前驾驶场景信息，所述汽车还包括：计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；以及一个或者多个处理器；所述一个或者多个处理器调用所述计算机程序用以实现如上所述方法的步骤。
综上所述，本发明提供一种基于车辆俯仰角调整AR-HUD显示的控制方法，系统和汽车，其有益效果在于：AR-HUD最重要功能就是实现显示内容与路况的实时融合，而车内的承重情况随时都可能发生变化，导致之前匹配的显示位置发生偏移，发生偏移最重要的原因是车辆俯仰角发生变化，导致AR-HUD的显示无法匹配实际路况，需要进行调整、补偿。本发明则通过实时获取车辆的俯仰角数据，根据所述实时俯仰角信息计算ADAS旋转坐标，进而根据所述ADAS旋转坐标，调整所述AR-HUD系统显示角度，对AR-HUD系统的显示坐标系或者光机显示角度进行调整，以显示所述目标车辆的相关信息，实时调节AR-HUD系统的显示角度，优化显示效果，确保数据显示的真实性和准确性。
附图说明
图1为本发明所一种根据车辆俯仰角补偿AR-HUD显示的控制方法流程图。
图2为本发明所一种根据车辆俯仰角补偿AR-HUD显示的控制系统示意图。
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，都属于本发明保护的范围。
AR-HUD是安装在驾驶员侧，位于前挡风玻璃之下的一个光学投影装置。该装置通过ADAS系统获取道路信息，例如车道线、行人、障碍物等；以及通过车载导航系统提供导航信息，例如转向、目的地、道路等；以及通过仪表提供的行车信息，例如车速、挡位、转速等，通过坐标转换和算法融合，实现显示界面与现实路况的融合。AR-HUD 的坐标系与ADAS的坐标系建立起转换关系，但这种关系会受到一些因素的影响，例如在副驾驶位坐上一个人时，车辆中心偏向前端，HUD光路投影距离变近，显示内容偏离实际路况。
如图1所示，本发明先从车载导航单元获取目标车辆的实时俯仰角信息，其中，实时俯仰角信息为目标车辆根据实际车载负荷和负荷位置检测到的ADAS坐标的偏移量，通过ADAS系统获取道路目标的实时信息，由AR-HUD系统根据所获取到的道路目标的坐标信息和俯仰角信息，进行坐标转换，获得经转换的ADAS旋转坐标O-XYZ，并绘制该道路目标的坐标信息，将该ADAS旋转坐标与AR-HUD系统当前坐标o-xyz进行对比，判断道路目标的坐标信息是否发生变化或偏移，若是存在变化或偏移，进一步判断发生变化或偏移的方向是否只发生在Z轴方向，且变化或偏移量较大的话，则根据所述ADAS旋转坐标O-XYZ进行光机调节，使得所述ADAS旋转坐标O-XYZ和AR-HUD系统当前坐标o-xyz对应，确保显示内容的一致性，进而真实显示道路目标信息。若变化或偏移的方向是发生在多个方向，即XYZ轴方向均有变化或偏移，则采用调节AR-HUD系统的显示坐标系参数进行矫正，经矫正后的参数作为下次道路目标的坐标信息绘制的参考。
具体的，本发明所提供的一种基于车辆俯仰角调整AR-HUD显示的控制方法，包括：
从车载导航单元获取目标车辆的实时俯仰角信息，所述俯仰角信息为目标车辆根据实际车载负荷和负荷位置检测到的ADAS坐标的偏移量。
根据所述实时俯仰角信息计算ADAS旋转坐标，将所述ADAS旋转坐标传输到AR-HUD系统。ADAS旋转坐标与AR-HUD系统当前坐标o-xyz进行对比，判断道路目标的坐标信息是否发生变化或偏移。
若发生变化或偏移，则根据所述ADAS旋转坐标，调整所述AR-HUD系统显示角度，其中，调整所述AR-HUD系统显示角度包括：对AR-HUD系统的显示坐标系，或者光机显示角度进行调整，以显示所述目标车辆的相关信息。
其中，调整所述AR-HUD系统显示角度时根据存在变化或偏移的方向而定，例如，发生变化或偏移的方向是否只发生在Z轴方向，且变化或偏移量较大的话，则根据所述ADAS旋转坐标进行光机调节；若变化或偏移的方向是发生在多个方向，即XYZ轴方向均有变化或偏移，则采用调节AR-HUD系统的显示坐标系参数进行矫正。也可以视情况同时采用两种调节方式，但不限于此。
所述ADAS旋转坐标，包括：
定义第一坐标系O-XYZ为ADAS旋转坐标。
当车辆负荷时，所述偏移量表现在第一坐标系O-XYZ的X轴，Y轴和Z轴上的旋转角度，自定义每次的旋转名称和符号：
绕IMU的Z轴旋转：航向角yaw，转动
Figure RE-750786DEST_PATH_IMAGE003
角度。
绕IMU的Y轴旋转：俯仰角pitch，转动
Figure RE-139042DEST_PATH_IMAGE002
角度。
绕IMU的X轴旋转：横滚角row，转动
Figure RE-377869DEST_PATH_IMAGE001
角度。
当车辆的姿态发生变化时，IMU也发生旋转数据，三个旋转方向对应的旋转矩阵为：
Figure RE-842479DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure RE-418954DEST_PATH_IMAGE005
；
Figure RE-345322DEST_PATH_IMAGE006
。
定义第二坐标系o-xyz为AR-HUD系统坐标系。
在标准情况下，所述第一坐标系O-XYZ与第二坐标系o-xyz间的转换关系为：
Figure RE-176006DEST_PATH_IMAGE007
；
式中，M为转换矩阵，根据标定获得。
所述调整所述AR-HUD系统显示角度，具体为，根据所述旋转矩阵和所述转换关系对所述AR-HUD系统显示角度进行调整得：
Figure RE-795206DEST_PATH_IMAGE008
；
经简化得：
Figure RE-593398DEST_PATH_IMAGE009
。
进一步的，所述AR-HUD系统，根据已标定的坐标系输出显示内容，并记录当下的车辆俯仰角数据，经过计算得到所述AR-HUD系统显示角度，按照AR-HUD系统显示角度与光机角度的对应关系，调整光机的角度进行车辆俯仰角补偿。所述车辆俯仰角与光机角度的对应关系为经出厂测试获得的预设对应角度配置表。进一步的，当变化或偏移值大于HUD光机步进马达一步调节范围时，优选采用光机步进马达进行粗调。若变化或偏移值小于HUD光机步进马达一步调节范围时，优选采用HUD坐标系进行补偿显示。
其中，所述车辆本身变化的俯仰角信息根据实际车载负荷情况变化，当车载负荷变大时，车辆本身变化的俯仰角变大，当车载负荷为0时，车辆本身变化的俯仰角为0。例如，所述车辆俯仰角和所述光机角度为垂直车身向上方向，所述车辆俯仰角为垂直车身向上下方向。则设所述车辆俯仰角为A，光机角度为B，则所述车辆俯仰角补偿为C= -（A+B）。
本发明还提出的一种基于车辆俯仰角调整AR-HUD显示的控制系统，主要是对显示内容进行实时修正，保证显示内容的真实有效。
具体的，本发明还提供一种基于车辆俯仰角调整AR-HUD显示的控制系统，其中，所述系统至少包括：
车载导航单元，用于实时采集目标车辆俯仰角信息；
第一处理单元，根据所述实时俯仰角信息计算ADAS旋转坐标，将所述ADAS旋转坐标传输到AR-HUD系统；
第二处理单元，根据所述ADAS旋转坐标，调整所述AR-HUD系统显示角度，包括对AR-HUD系统的显示坐标系或者光机显示角度进行调整。
显示单元，用于呈现目标车辆的相关信息。
数据传输电路，用于将所述目标车辆俯仰角信息发送至所述第一处理单元进行处理后，将得到ADAS旋转坐标发送至所述第二处理单元进行显示单元的调整。优选的，所述数据传输电路至少采用车载网关，蓝牙或微带线中的一种通讯连接。
其中，所述第一处理单元，还包括：定义第一坐标系O-XYZ为ADAS旋转坐标；当车辆负荷时，所述偏移量表现在第一坐标系O-XYZ的X轴，Y轴和Z轴分别旋转角度
Figure RE-323456DEST_PATH_IMAGE010
，角度
Figure RE-29154DEST_PATH_IMAGE011
和角度
Figure RE-819256DEST_PATH_IMAGE012
。
计算ADAS旋转坐标各轴对应的旋转矩阵为：
Figure RE-104744DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure RE-372914DEST_PATH_IMAGE005
；
Figure RE-161879DEST_PATH_IMAGE006
。
所述第二处理单元，还包括：定义第二坐标系o-xyz为AR-HUD系统坐标系；在标准情况下，所述第一坐标系O-XYZ与第二坐标系o-xyz间的转换关系为：
Figure RE-873614DEST_PATH_IMAGE007
；
式中，M为转换矩阵，根据标定获得。
所述第二处理单元，还包括：根据所述旋转矩阵和转换关系对所述AR-HUD系统显示角度进行调整，得：
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE013
Figure RE-911977DEST_PATH_IMAGE014
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE015
=
Figure RE-265729DEST_PATH_IMAGE016
。
作为另一优选的，本发明还提供一种汽车，在所述汽车的前挡风玻璃下安装AR-HUD系统，所述AR-HUD系统用于获取当前驾驶场景信息，所述汽车还包括：计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；以及一个或者多个处理器；所述一个或者多个处理器调用所述计算机程序用以实现如上所述方法的步骤。
本发明所述方法及其实现功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于车辆俯仰角调整AR-HUD显示的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
从车载导航单元获取目标车辆的实时俯仰角信息；
根据所述实时俯仰角信息计算ADAS旋转坐标，将所述ADAS旋转坐标传输到AR-HUD系统；
根据所述ADAS旋转坐标，调整所述AR-HUD系统显示角度，包括对AR-HUD系统的显示坐标系或者光机显示角度进行调整，以显示所述目标车辆的相关信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于车辆俯仰角调整AR-HUD显示的控制方法，其特征在于，还包括：所述实时俯仰角信息为目标车辆根据实际车载负荷和负荷位置检测到的ADAS坐标的偏移量。
3.根据权利要求2所述的一种基于车辆俯仰角调整AR-HUD显示的控制方法，其特征在于，所述ADAS旋转坐标，包括：
定义第一坐标系O-XYZ为ADAS旋转坐标；
当车辆负荷时，所述偏移量表现在第一坐标系O-XYZ的X轴，Y轴和Z轴分别旋转角度
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，角度
Figure 841097DEST_PATH_IMAGE002
和角度
Figure DEST_PATH_IMAGE003
；
各轴对应的旋转矩阵为：
Figure 105856DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure DEST_PATH_IMAGE005
；
Figure 967371DEST_PATH_IMAGE006
。
4.根据权利要求3所述的一种基于车辆俯仰角调整AR-HUD显示的控制方法，其特征在于，还包括：
定义第二坐标系o-xyz为AR-HUD系统坐标系；
在标准情况下，所述第一坐标系O-XYZ与第二坐标系o-xyz间的转换关系为：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
；
式中，M为转换矩阵，根据标定获得。
5.根据权利要求4所述的一种基于车辆俯仰角调整AR-HUD显示的控制方法，其特征在于，所述调整所述AR-HUD系统显示角度，具体为，根据所述旋转矩阵和所述转换关系对所述AR-HUD系统显示角度进行调整得：
Figure 583160DEST_PATH_IMAGE008
；
经简化得：
Figure DEST_PATH_IMAGE009
。
6.一种基于车辆俯仰角调整AR-HUD显示的控制系统，其特征在于， 所述系统至少包括：
车载导航单元，用于实时采集目标车辆俯仰角信息；
第一处理单元，根据所述实时俯仰角信息计算ADAS旋转坐标，将所述ADAS旋转坐标传输到AR-HUD系统；
第二处理单元，根据所述ADAS旋转坐标，调整所述AR-HUD系统显示角度，包括对AR-HUD系统的显示坐标系或者光机显示角度进行调整；
显示单元，用于呈现目标车辆的相关信息；
数据传输电路，用于将所述目标车辆俯仰角信息发送至所述第一处理单元进行处理后，将得到ADAS旋转坐标发送至所述第二处理单元进行显示单元的调整。
7.根据权利要求6所述的一种基于车辆俯仰角调整AR-HUD显示的控制系统，其特征在于，所述第一处理单元，还包括：定义第一坐标系O-XYZ为ADAS旋转坐标；当车辆负荷时，所述偏移量表现在第一坐标系O-XYZ的X轴，Y轴和Z轴分别旋转角度
Figure 814421DEST_PATH_IMAGE001
，角度
Figure 668107DEST_PATH_IMAGE002
和角度
Figure 388939DEST_PATH_IMAGE003
；
计算ADAS旋转坐标各轴对应的旋转矩阵为：
Figure 459401DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure 432036DEST_PATH_IMAGE005
；
Figure 530442DEST_PATH_IMAGE006
。
8.根据权利要求7所述的一种基于车辆俯仰角调整AR-HUD显示的控制系统，其特征在于，所述第二处理单元，还包括：定义第二坐标系o-xyz为AR-HUD系统坐标系；在标准情况下，所述第一坐标系O-XYZ与第二坐标系o-xyz间的转换关系为：
Figure 563120DEST_PATH_IMAGE007
；
式中，M为转换矩阵，根据标定获得。
9.根据权利要求8所述的一种基于车辆俯仰角调整AR-HUD显示的控制系统，其特征在于，所述第二处理单元，还包括：根据所述旋转矩阵和转换关系对所述AR-HUD系统显示角度进行调整，得：
Figure 622343DEST_PATH_IMAGE008
；
经简化得：
Figure 523303DEST_PATH_IMAGE009
。
10.一种汽车，在所述汽车的前挡风玻璃下安装AR-HUD系统，所述AR-HUD系统用于获取当前驾驶场景信息，其特征在于，所述汽车还包括：计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；以及一个或者多个处理器；所述一个或者多个处理器调用所述计算机程序用以实现权利要求1-5任一项所述方法的步骤。
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