CN116056934A - 智能的抬头显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于为机动车(28)的乘员显示提示内容(24)的装置(10)以及相应的系统(18)、方法和计算机程序。利用公开的技术教导可以尤其实现以下内容：抬头显示器的显示位置可以根据语境灵活改变。为此，能够进行并自动实施X位置和/或Y位置的移动以及与背景相匹配的颜色选择。为了确定X位置和/或Y位置，可以将有关转向角度、速度、地图数据和内部摄像头(34)的头部追踪的信息相结合。尤其为了在任何负载情况下都实现理想的可见度，可以实施位置数据(32)与外部摄像头(36)的传感器融合：由此能够根据当前的显示位置示出内容或提示(24)，从而使其能更好地可见。如果仅提示内容(24)的一部分或提示符号(42、44)的一部分处于背景前，也可以仅部分地更改颜色，从而确保整个提示符号(42、44)的可见度。此外还可以通过视觉上警报色的使用和显示器朝风险来源(46)方向的移动来将驾驶员(30)的视线方向偏转至风险情况。

Description

智能的抬头显示器
本发明涉及一种用于为机动车的乘员显示提示内容的装置以及相应的系统、方法和计算机程序。
已知的是，在车辆中所谓的抬头显示器装置被用于显示信息。在此，信息、例如瞬时行驶速度被投影在挡风玻璃上，并且在视觉上与处于挡风玻璃之后的图像重叠。该显示设备通常具有投影仪，该投影仪使从显示器发出的光线相对于挡风玻璃扭曲，其中，挡风玻璃发挥组合器的作用并反射光线，并且由此在挡风玻璃之前提供驾驶员可见的虚拟图像。该类型的系统的弊端在于，始终有一部分图像至少部分被遮挡在挡风玻璃之后，以至于驾驶员仅能困难地从挡风玻璃之后的图像中察觉到重要信息。此外，驾驶员的注意力和视线方向偏转至挡风玻璃上的投影。减小了驾驶员对挡风玻璃之后的图像的信息的注意力。
文献DE 198 13 300A1涉及一种显示设备、尤其用于机动车的乘员信息系统，其带有用于将至少一个虚拟图像投影在机动车的挡风玻璃之前的装置。根据规定，至少一个虚拟图像在挡风玻璃之前的位置根据至少一个驾驶状态参数改变。其中的弊端在于，仅考虑了驾驶状态参数，而未顾及到驾驶员的视线方向以及路面状态。由此，例如坑洼可能会被虚拟图像遮挡并只能被驾驶员困难地识别甚至无法识别出来，这导致更高的事故风险。
文献DE 103 36 329A1涉及一种用于改进机动车内视野的方法、装置和处理单元。通过由机动车的摄像头所拍摄的机动车环境的图像提供了图像区段，其中，图像区段的尺寸和备选或补充地图像区段在图像内部的位置根据道路走向和/或当前和/或由驾驶员所期望的机动车行驶方向被调整。其中的弊端在于，仅考虑到机动车的预定轨迹。利用公开的技术教导，例如在发现风险源头时不能实现有目的的、朝向该风险源头的驾驶员视线引导。此外，也不能确保驾驶员立即识检测到该图像区段，因为驾驶员的眼部位置或者视线方向未被确定。
文献DE 10 2007 035 505 A1描述了一种机动车，其带有用于显示信息的抬头显示器，其中，通过抬头显示器所示出的信息从机动车内部的空间元件可见，带有用于调整空间元件的调整装置，带有用于检测机动车驾驶员的眼部或头部位置的检测装置，带有控制装置，其如此配置并且与调整装置和检测装置耦连，从而根据驾驶员的眼部或头部的位置调整空间元件的位置。其中的弊端在于，仅检测驾驶员的眼部位置，以便实现信息的改进的可见度。通过该提示在前车窗玻璃上的位置和/或驾驶员的细微的视线偏移不能实现其他信息的传递。
文献DE 10 2018 004 662 A1涉及一种光学系统，尤其是用于检测处于行驶方向上的车道区域/行驶轨迹的驾驶员辅助系统，其带有用于拍摄环境区段的监测区域，包括具有确定的最大像素数的图像拍摄芯片，其中，在拍摄环境图像时激活在图像接收芯片的待处理的像素区域中的特定的像素数，其中，图像接收芯片的最大像素数大于待处理的像素区域的像素数，并且其中，检测区域是可变的，其中，在图像接收芯片上通过改变待处理的像素区域将检测区域修改和/或指向前方行驶轨迹，其中，a)为此使用输入的控制参数作为输入参数，该输入参数来源于处于机动车中的其他系统和/或借助系统提供，和/或b)为此使用自决的控制参数作为输入参数，该输入参数来源于光学检测系统和/或借助光学检测系统提供。其中的弊端在于，没有对检测到的信息进行智能的再处理。在文献中仅作为一种可能性公开了提示内容的输出。
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于为机动车的乘员显示提示内容的装置，所述装置至少部分克服上述弊端。尤其应提供一种智能的并且至少部分与乘员相协调的装置。
所述技术问题通过一种用于为机动车的乘员显示提示内容的装置解决，所述装置包括：
用于接收数据的输入接口，所述数据具有关于针对乘员的提示内容的信息；
用于分析数据并生成控制指令的分析单元，其中，所述控制指令借助增强现实显示设备以提示符号的形式实现所述提示内容的光学输出；和
用于将控制指令传递至增强现实显示设备的输出接口；
其中，所述控制指令实现所述提示内容在乘员的视场中的预定义位置处的预定义的光学输出。
此外，所述技术问题还通过一种用于为机动车的乘员显示提示内容的系统解决，所述系统包括：用于确定信息的单元，所述信息应借助提示符号传递给乘员；前述定义的装置；和增强现实显示设备，用于在对所述装置的控制指令做出响应的情况下在乘员的视场中在预定义位置处根据预定义的光学输出来输出提示内容。
此外，所述技术问题还通过一种用于为机动车的乘员显示提示内容的方法解决，所述方法优选借助前述定义的系统实施，所述方法包括以下步骤：
接收具有关于针对乘员的提示内容的信息的数据；分析所述数据；生成控制指令，其中，所述控制指令借助增强现实显示设备以提示符号的形式实现所述提示内容的光学输出；并且将所述控制指令传递给增强现实显示设备；其中，所述控制指令实现所述提示内容在乘员的视场中的预定义位置处的光学输出。
最后，所述技术问题还通过一种具有程序编码器的计算机程序解决，以便当在计算机或相应的计算单元上执行所述计算机程序时实施前述定义的方法的所有步骤。
通过使用用于接收数据的输入接口，所述数据具有针对乘员的提示内容的信息，由此可以提供技术简单且成本低廉的装置，所述装置尤其不必构造为自行检测信息。由此可以在既有的导航或信息娱乐系统中集成所述装置。用于增强现实显示设备(AR显示设备)的控制指令为乘员实现了改进的信息可视化。由此，驾驶员可以将其视线定向于路面，而不必看向机动车中的额外的显示器。提高了在道路交通中的安全性。借助输出接口，可以使用已经安装在机动车中的用于显示的部件。此外还可以考虑的是，改装显示设备和/或组合式地使用多个显示设备。通过在乘员视场中的预定义位置处的预先定义地光学输出提示符号，乘员可以在不必调整其视场的情况下获取信息。此外还可以考虑的是，通过在预定义位置处输出提示内容来偏转乘员的视线或视场，并且由此将乘员的注意力转移至例如危险情况。借助预定义光学输出，可以提高提示内容的可见度，例如可以基于机动车前面的情况对提示内容进行适当的颜色选择或对比度，例如当预定义位置在白色卡车前面时，可以选择黑色字体。
此外，所述系统也可以用于娱乐，从而能够通过灵活的语境相关的设计来实现例如游戏“我看到你看不到的”、“俄罗斯方块”和/或“乒乓”的运行。在此，预定义位置和预定义光学输出通过游戏的参数确定。
在本发明的一种优选的设计方式中规定，所述装置设计用于安装在机动车中并且优选是车载计算机和/或导航系统的一部分。由此可以显著提高自动行驶的舒适度。所述装置尤其可以作为一种改装方案用于提供给已购置的轿车，并且例如通过车载电子元件的更换或重新编程来设置。
在本发明的另一种优选的设计方式中规定，所述输入接口构造用于接收传感器的传感器数据，所述传感器数据具有关于乘员的视场方面的信息，其中，所述分析单元构造用于基于所述传感器数据确定在乘员的视场中的预定义位置。由此可以显著地改进提示内容的可见度。乘员尤其可以在不需明显改变视线方向的情况下获得提示内容。
在本发明的一种优选的设计方式中规定，所述输入接口构造用于接收传感器的传感器数据，所述传感器包括至少一个转向角传感器、速度传感器、位置传感器、头部追踪传感器、内舱摄像头、尤其乘员摄像头和/或外部摄像头，其中，至少两个传感器、尤其位置传感器和外部摄像头的数据优选能够在传感器融合中相结合。由此可以更好地确定预定义的位置。
在本发明的另一种优选的设计方式中规定，所述分析单元构造用于确定乘员、尤其驾驶员的视场中的风险源头，其中，所述控制指令使所述提示符号向乘员的视场中的风险源头移动。由此可以改善在道路交通中的安全性。乘员尤其可以提前注意到风险源头。提高了舒适度，这是因为不必发出警报音或其他警报信号来警示乘员。
在本发明的另一种优选的设计方式中规定，所述分析单元构造为，基于在乘员的视场中的机动车前方的情况或者在乘员的视场中的预定义位置处的情况，确定所述提示符号的预定义的光学输出、尤其颜色和/或类型，以便借助所述控制指令实现具有针对乘员的更高可见度的提示符号的输出。例如可以利用传感器、例如外部摄像头确定机动车前方的情况的颜色或结构，其中，预定义的光学输出可以包括提示内容与背景的对比度的修正、对比颜色和/或置入。
在本发明的另一种优选的设计方式中规定，所述增强现实显示设备包括在机动车上的抬头显示器，其中，所述抬头显示器优选设计用于在机动车的前车窗玻璃的每个位置处示出信息。由此可以技术简单地实现在预定义位置处输出提示内容。抬头显示器的投影单元和/或反射镜可以借助致动器运动，以便实现在预定义位置处的投影。
本发明的另外优选的设计方案由在从属权利要求中提到的其余特征得出。
本发明的在本申请中提到的各种实施方式如果未单独地另作说明则能够有利地相互结合。
以下在实施例中根据附图阐述本发明。在附图中：
图1示出用于为机动车的乘员显示提示内容的装置的示意图；
图2示出根据本发明的系统的一种方案的示意图；
图3示出在车辆中的根据本发明的系统的另一种方案的示意图；
图4示出在车辆中的根据本发明的系统的另一种方案的示意图；
图5示出所述系统在AR显示设备上的输出内容的示意图；
图6示出所述系统在行驶状况下在AR显示设备上的输出内容的示意图；和
图7示出根据本发明的方法的示意图。
图1示出用于为机动车的乘员显示提示内容的装置10的示意图。装置10包括输入接口12、分析单元14和输出接口16。
输入接口12设计用于接收数据，该数据包括关于针对乘员的提示内容的信息。数据可以例如包括速度或导航提示，并且例如来源于速度计、GPS接收器和/或导航系统。为了实现接收，输入接口12优选连接在车辆内部的传输网络上。此外，输入接口12还可以构造用于无线通信或者用于与实体的、例如有线连接的传输网络相连。
分析单元14构造用于接收数据并且生成控制指令，其中，所述控制指令借助增强现实显示设备以提示符号的形式实现提示内容的光学输出。控制指令实现提示内容在乘员的视场中的预定义位置处的预定义的光学输出。
输出接口16构造用于将控制指令传递至增强现实显示设备。输出接口16可以与输入接口12类似地构造用于通信。当然，输入接口12和输出接口16也可以组合式地构造为用于发送和接收的通信接口。
图2示出根据本发明的系统18的示意图，所述系统包括装置10和具有投影单元22的AR显示设备20。
装置10接收具有用于提示的信息的数据。该数据可以例如是机动车的速度、眼部追踪传感器的数据、关于交通状况的数据、机动车的位置数据、关于风险来源的位置的数据等。
装置10基于数据建立用于AR显示设备10的控制指令，并且由此在机动车的前车窗玻璃26上输出关于针对乘员的提示内容24的信息。在所示实施例中，AR显示设备20包括抬头显示器，其中，投影单元22构造为可运动的，并且例如可以借助致动器运动，从而能够在前车窗玻璃26上将提示内容24投影在乘员的视场中的预定义位置处。由此可以将提示符号直接显示在机动车的前车窗玻璃26上。
图3示出在机动车28中的根据本发明的系统18的一种方案的示意图。根据本发明的系统18包括装置10和AR显示设备20。AR显示设备20在所示实施例中包括半透明的显示屏，显示屏布置在机动车28的未详细示出的前车窗玻璃26上。
所述装置10如上所述地接收包括关于针对乘员30的提示内容24的信息的数据。在所示实施例中，系统18构造为导航系统的一部分，并且为了确定位置或确定速度而与GPS接收器32相连。当然，系统18也可以构造为独立的单元。在所示实施例中，导航系统可以构成确定信息的单元，所示信息例如是应传递给乘员30的导航提示。
其他数据可以来源于乘员摄像头34，例如用于确定乘员30的视线方向，或者来源于外部摄像头36、例如车前摄像头，例如用于确定机动车28前方的状况。可理解的是，可以使用其他原则上在现有技术中已知的传感器。尤其可以实施来源于多个传感器的数据的传感器数据融合，以便实现更高的数据质量。
所述装置10分析接收的数据并且确定控制指令，该控制指令实现在乘员30的视场中在预定义位置处的提示内容24的输出。
图4示出在机动车28中的根据本发明的系统18的一种方案的示意图。相同的附图标记表示相同的技术特征，因此不重新阐释。以下主要针对与图3所示方案的区别进行阐述。
不同于图3所示的方案，AR显示设备20实施为抬头显示器(如图2所示)的形式。这种实施方式优选适合作为原始方案，因为在此必须在机动车28中采取大量结构上的改进，以便构造相应可控制的投影单元22。尤其在此可以技术上简单地实现机动车28的前车窗玻璃26的更换，因为前车窗玻璃26仅是AR显示设备20的无源部件。
在所示实施例中，为简明起见，隐去了对传感器的图示。
图5示出在行驶状况下该系统18在AR显示设备20上的输出内容38的示意图。示出自驾驶员视角的场景。行驶状况包括在公路的车道40上的行驶。提示符号42示意性地示出为星号。
在所示实施例中优选的是，机动车28的驾驶员将其视线对准弯道的拐点，因此，提示符号42的预定义位置是弯道的拐点。虚线所示的是在现有技术中已知的提示符号44的位置。通过在预定义位置上对提示符号42的显示，驾驶员无需将视线从弯道的拐点偏移就能获知提示符号42。提高了提示符号42的可见度。此外，提高了道路交通的安全性，因为激发了驾驶员理想的视线引导。
图6示出在另一行驶状况下该系统18在AR显示设备20上的输出内容38的示意图。相同的附图标记表示相同的技术特征，因此不重新阐释。以下应针对区别进行阐述。
不同于图5所示的情况，在机动车28前方具有障碍物46。在所示实施例中，障碍物46包括平放在车道40上的木材。该木材会导致风险，尤其是会导致机动车28与木材之间的碰撞。分析单元14设计用于识别面临的风险，并且为此例如分析外部摄像头36、尤其车前摄像头的图像或其他传感器数据。为了将驾驶员的注意力转移至面临的风险，分析单元14可以生成控制指令，以便在风险源头上显示提示24。在所示实施例中也即示出提示符号44，从而使该提示符号从驾驶员视野中位于木材前方。在驾驶员的视场中的预定义位置因此在木材前方。当然，上述风险情况仅是示例性选定的，以便阐述本理论的工作方式。本领域技术人员可以认识到该理论能够应用于许多其他的风险情况。
此外，在所示实施例中还发生提示符号44的预定义的光学输出。为了提高提示符号44对于乘员或驾驶员的可见度或者说注意力，提示符号44被置入背景48中。显然，预定义的光学输出也可以包括提示符号44的颜色或对比度的改变。
在图7中示意性示出根据本发明的用于为机动车28的乘员30显示提示内容24的方法的步骤。该方法优选借助如上所述的系统18实施并且包括以下步骤。在步骤S1中，接收包括关于针对乘员28的提示内容24的信息的数据。步骤S2包括对该数据的分析。在步骤S3中生成控制指令，其中，控制指令使得借助增强现实显示设备20以提示符号42、44的方式光学输出提示内容24。步骤S4包括将控制指令传递至增强现实显示设备20。控制指令实现所述提示内容24在乘员28的视场中的预定义位置处的预定义的光学输出。
显然，所述方法利用程序编码器借助计算机程序实施，其中，程序编码器构造用于，当计算机程序在计算机或相应的计算单元、例如车载计算机、导航系统和/或信息娱乐系统中执行时，实施所述方法的所有步骤。
本发明已被详细阐述。利用所公开的教导，尤其能够通过至少一个实施方式实现以下优点和/或解决技术问题：
-抬头显示器的显示位置可以根据语境灵活改变。
-为此，能够进行并自动实施X位置和/Y位置的移动以及与背景相匹配的颜色选择。
-为了确定X位置和/或Y位置，可以将有关转向角度、速度、地图数据和内部摄像头的头部追踪的信息相结合。
-尤其为了在任何负载情况下或者说在使用情况下都实现理想的可见度，可以实施位置数据与外部摄像头的传感器融合：由此能够根据当前的显示位置示出内容或提示，从而使其能更好地可见。如果仅提示的或提示符号的一部分处于背景前，也可以仅部分地更改颜色，从而确保整个提示符号的可见度。
-此外还可以通过视觉上的警报色的使用和显示器朝风险来源方向的移动来将驾驶员的视线方向偏转至风险情况。
附图标记清单
10 装置
12 输入接口
14 分析单元
16 输出接口
18 系统
20 增强现实显示设备(AR显示设备)
22 投影单元
24 提示
26 前车窗玻璃
28 机动车
30 乘员
32 GPS接收器
34 乘员摄像头
36 外部摄像头
38 输出
40 车道
42 提示符号
44 提示符号
46 障碍物
48 背景
S1-S4 方法步骤

Claims (10)

1.一种用于为机动车(28)的乘员(30)显示提示内容(24)的装置(10)，所述装置包括：
用于接收数据的输入接口(12)，所述数据具有关于针对乘员(30)的提示内容(24)的信息；
用于分析数据并生成控制指令的分析单元(14)，其中，所述控制指令借助增强现实显示设备(20)以提示符号(42、44)的形式实现所述提示内容(24)的光学输出；和
用于将控制指令传递至增强现实显示设备(20)的输出接口(16)；
其特征在于，所述控制指令实现所述提示内容(24)在乘员(30)的视场中的预定义位置处的预定义的光学输出。
2.根据权利要求1所述的装置(10)，其特征在于，所述装置(10)设计用于安装在机动车中并且优选是车载计算机和/或导航系统的一部分。
3.根据上述权利要求中任一项所述的装置(10)，其特征在于，所述输入接口(12)构造用于接收传感器的传感器数据，所述传感器数据具有关于乘员(30)的视场方面的信息，其中，所述分析单元(14)构造用于基于所述传感器数据确定在乘员(30)的视场中的预定义位置。
4.根据上述权利要求中任一项所述的装置(10)，其特征在于，所述输入接口(12)构造用于接收传感器的传感器数据，所述传感器包括至少一个转向角传感器、速度传感器、位置传感器、头部追踪传感器、内舱摄像头、尤其乘员摄像头(34)和/或外部摄像头(36)，其中，至少两个传感器、尤其位置传感器和外部摄像头(36)的数据优选能够在传感器融合中相结合。
5.根据上述权利要求中任一项所述的装置(10)，其特征在于，所述分析单元(14)构造用于确定乘员(30)、尤其驾驶员的视场中的风险源头，其中，所述控制指令包括所述提示符号(42、44)向乘员(30)的视场中的风险源头的移动。
6.根据上述权利要求中任一项所述的装置(10)，其特征在于，所述分析单元(14)构造为，基于在乘员(30)的视场中的机动车(28)前方的情况或者在乘员(30)的视场中的预定义位置处的情况，确定所述提示符号(42、44)的预定义的光学输出、尤其颜色和/或类型，以便借助所述控制指令实现具有针对乘员(30)的更高可见度的提示符号(42、44)的输出。
7.一种用于为机动车(28)的乘员(30)显示提示内容(24)的系统(18)，所述系统包括：
用于确定信息的单元，所述信息应借助提示符号(42、44)传递给乘员(30)；
根据前述权利要求中任一项所述的装置(10)；和
增强现实显示设备(20)，用于在对所述装置(10)的控制指令做出响应的情况下在乘员(30)的视场中在预定义位置处输出提示内容(24)。
8.根据权利要求7所述的系统(18)，其特征在于，所述增强现实显示设备(20)包括在机动车(28)上的抬头显示器，其中，所述抬头显示器优选设计用于在机动车(28)的前车窗玻璃(26)的每个位置处示出信息。
9.一种用于为机动车(28)的乘员(30)显示提示内容(24)的方法，所述方法优选借助权利要求7或8所述的系统(18)实施，所述方法包括以下步骤：
接收(S1)具有关于针对乘员(30)的提示内容(24)的信息的数据；
分析(S2)所述数据；
生成(S3)控制指令，其中，所述控制指令借助增强现实显示设备(20)以提示符号(42、44)的形式实现所述提示内容(24)的光学输出；并且
将所述控制指令传递(S4)给增强现实显示设备(20)；
其特征在于，所述控制指令实现所述提示内容(24)在乘员(30)的视场中的预定义位置处的光学输出。
10.一种具有程序编码器的计算机程序，以便当在计算机或相应的计算单元上执行所述计算机程序时实施前述权利要求所述的方法的所有步骤。
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