CN116257205A - 图像抖动补偿方法、装置、抬头显示设备、载具及介质 - Google Patents

图像抖动补偿方法、装置、抬头显示设备、载具及介质 Download PDF

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CN116257205A CN202310062957.8A CN202310062957A CN116257205A CN 116257205 A CN116257205 A CN 116257205A CN 202310062957 A CN202310062957 A CN 202310062957A CN 116257205 A CN116257205 A CN 116257205A
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叶铭鹏
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Zhejiang Chiyun Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种图像抖动补偿方法、装置、抬头显示设备、载具及介质。该方法包括：获取目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息；在确定载具存在抖动时，根据载具的纵向和/或横向速度描述信息，以及目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过抖动补偿后的第二位置描述信息；根据第二位置描述信息，确定目标AR元素在载具中抬头显示设备所形成的目标投影图像中的目标布局位置，并将抬头显示设备显示的目标投影图像投射至载具的成像元件。通过上述技术方案，能够避免在载具发生抖动时，成像元件上显示的图像产生畸变的情况，保证了图像能够正常、规整的显示。

Description

图像抖动补偿方法、装置、抬头显示设备、载具及介质
技术领域
本发明涉及抬头显示技术领域，尤其涉及一种图像抖动补偿方法、装置、抬头显示设备、载具及介质。
背景技术
抬头显示(HUD,head-up display)是指将载具驾驶信息显示在驾驶员前方的前风挡玻璃上，能够使得驾驶员在不低头、不转头的情况下，观看重要的驾驶信息。
在现有技术中，载具的抬头显示功能一般仅将载具速度或简单导航元素投影至驾驶员前方的成像元件上，无法实现将复杂投影元素与真实行驶环境相结合。
在实现本发明的过程中，发明人考虑到：若要将投影元素与真实行驶环境相结合，就要保证抬头显示设备显示的投影图像能够持续、稳定的与真实行驶环境相匹配。载具在实际行驶过程中，经常会受环境影响导致载具相对于真实移动环境产生颠簸，然而，抬头显示设备与载具之间又是相对静止的，这就可能导致抬头显示设备投影在成像元件上的图像无法与真实行驶环境相匹配，这种情况可能会导致驾驶员判断失误，影响驾驶体验。
发明内容
本发明提供了一种图像抖动补偿方法、装置、抬头显示设备、载具及介质，能够避免在载具发生抖动时，成像元件上显示的AR(Augmented Reality，增强现实)元素产生畸变的情况，保证了图像能够正常、规整的显示，有效提高了驾驶员的使用体验。
根据本发明的一方面，提供了一种图像抖动补偿方法，应用于抬头显示设备，包括：
获取所述目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息；
在确定载具存在抖动时，根据所述载具的纵向和/或横向速度描述信息以及目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过抖动补偿后的第二位置描述信息；
根据第二位置描述信息，确定目标AR元素在载具中抬头显示设备所形成的目标投影图像中的目标布局位置，并将抬头显示设备显示的所述目标投影图像投射至载具的成像元件。
可选的，获取待显示的目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息，包括：
在检测到载具周围环境中出现待提示的障碍物时，获取满足与障碍物匹配的目标AR碰撞预警元素在真实世界中的第一位置描述信息；
或者；
在检测到对所述载具的下一期望动作的提示条件时，获取满足与所述下一期望动作匹配的目标AR导航元素在真实世界中的第一位置描述信息。
这样设置的好处在于：通过在检测到载具处于特定的驾驶环境中时，获取与驾驶环境匹配的目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息的方式，能够保证根据实时驾驶环境为驾驶员提供有效的驾驶辅助信息。
可选的，获取所述目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息，包括：
在确定所述目标AR元素为目标AR碰撞预警元素时，获取预设的载具自身相对于所述载具驾驶轴线的偏移量，障碍物与载具之间的相对位置描述信息中的相对距离，以及障碍物相对于载具驾驶轴线的偏移量，作为目标AR碰撞预警元素的第一位置描述信息；或者
在确定所述目标AR元素为目标AR导航元素时，获取目标AR导航元素在真实世界中的长宽值、距离参考平面的高度值以及目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量，以及所述虚像平面中当前显示的目标投影图像中的目标AR导航元素和载具之间的当前距离值，作为目标AR导航元素的第一位置描述信息。
这样设置的好处在于：通过获取载具自身相对于所述载具驾驶轴线的偏移量，障碍物与载具之间的相对位置描述信息中的相对距离，以及障碍物相对于载具驾驶轴线的偏移量作为第一位置描述信息，可以准确描述出真实世界中载具与障碍物之间的横向位置差异和纵向位置差异，进而可以为后续AR碰撞预警元素对真实世界中实际位置的障碍物的准确贴合提供准确的数据源，通过利用载具的导航数据，获取目标AR元素在真实世界中的位置描述信息的方式，能够在将AR导航元素显示在前风挡玻璃之前，准确描述出将AR导航元素虚拟放置至真实世界时，该AR导航元素应该具有的位置描述参量，进而，为确定该AR导航元素在虚像平面中的第二位置信息的准确计算做出的准确的数据准备。使得驾驶员感受到更好的AR导航元素和真实世界的贴合效果，进而能够为驾驶员提供更好的载具导航的抬头显示视觉体验。
可选的，根据所述载具的纵向和/或横向速度描述信息，以及目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过抖动补偿后的第二位置描述信息，包括：
获取与虚像平面对应的至少一项光学性能参数；
根据所述载具的纵向速度描述信息，对各所述光学性能参数中的至少一项目标光学性能参数进行修正；
根据完成修正的各所述光学性能参数，以及所述第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过纵向抖动补偿后的第二位置描述信息。
这样设置的好处在于：通过对光学性能参数进行修正，并根据完成修正的各光学性能参数以及第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过纵向抖动补偿后的第二位置描述信息的方式，能够实现快速计算经过纵向抖动补偿后的第二位置描述信息，计算简单、快速，结果精准。
可选的，根据所述载具的纵向和/或横向速度描述信息，以及目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过抖动补偿后的第二位置描述信息，包括：
获取与虚像平面对应的至少一项光学性能参数；
根据所述载具的横向速度描述信息，对第一位置描述信息中的至少一项目标第一位置描述信息进行修正；
根据获取的各所述光学性能参数，以及完成修正的各所述第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过横向抖动补偿后的第二位置描述信息。
这样设置的好处在于：通过根据载具的横向速度描述信息对第一位置描述信息中的目标第一位置描述信息进行修正，并根据完成修正的第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过横向抖动补偿后的第二位置描述信息的方式，能够实现快速计算经过横向抖动补偿后的第二位置描述信息，计算简单、快速，结果精准。
可选的，光学性能参数包括：
虚像平面的横向视场角、虚像平面的纵向视场角、虚像平面的下视角、虚像平面的水平分辨率、虚像平面的垂直分辨率、虚像距离以及预设的人眼与参考平面距离值。
这样设置的好处在于：通过预设光学性能参数，能够较为精确的计算目标AR元素在虚像平面中的投影位置及大小，同时，能够有效提高计算效率。
可选的，根据所述载具的纵向速度描述信息，对所述光学性能参数中的至少一项目标光学性能参数进行修正，包括：
获取所述载具在纵向上的实时加速度，并根据所述载具在纵向上的实时加速度，对预设的人眼与参考平面距离值进行修正；
获取所述载具在纵向上的实时角加速度，并根据所述载具在纵向上的实时角加速度，对所述虚像平面的下视角进行修正。
这样设置的好处在于：通过获取载具在纵向上的实时加速度和实时角加速度，能够利用能够获取的简单车辆数据对光学性能参数进行修正，计算简单，且计算结果精准有效。
可选的，获取所述载具在纵向上的实时加速度，并根据所述载具在纵向上的实时加速度，对预设的人眼与参考平面距离值进行修正，包括：
获取所述载具在垂直方向上的加速度，作为所述载具在纵向上的实时加速度；
将所述载具在纵向上的实时加速度在设定时间段内进行积分，得到第一修正值，并使用所述第一修正值对预设的人眼与参考平面距离值进行修正。
这样设置的好处在于：通过将载具在纵向上的实时加速度在设定时间段内进行积分，得到第一修正值，并使用所述第一修正值对预设的人眼与参考平面距离值进行修正的方式，能够在积分作用下精准计算载具纵向方向上的实时速度，从而能够对载具的纵向位移精准估量，提高了修正后的光学性能参数的准确性。
可选的，获取所述载具在纵向上的实时角加速度，并根据所述载具在纵向上的实时角加速度，对所述虚像平面的下视角进行修正，包括：
获取所述载具在垂直方向上的旋转角加速度，作为所述载具在纵向上的实时角加速度；
将所述载具在纵向上的实时角加速度在设定时间段内进行积分，得到第二修正值，并使用所述第二修正值对所述虚像平面的下视角进行修正。
这样设置的好处在于：通过将实时角加速度在设定时间段内进行积分，得到第二修正值，并使用第二修正值对虚像平面的下视角进行修正的方式，能够在积分作用下精准计算载具纵向方向上的角加速度增量，提高了修正后的光学性能参数的准确性。
可选的，根据所述载具的横向速度描述信息，对第一位置信息中的至少一项目标第一位置描述信息进行修正，包括：
在确定所述目标AR元素为目标AR导航元素时，获取所述载具在横向上的实时角加速度，并根据所述载具在横向上的实时角加速度，对目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量进行修正。
这样设置的好处在于：通过利用载具在横向上的实时角加速度对目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量进行修正的方式，能够利用能够获取的简单车辆数据对目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量进行修正，计算简单，且计算结果精准有效。
可选的，获取所述载具在横向上的实时角加速度，并根据所述载具在横向上的实时角加速度，对目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量进行修正，包括：
获取所述载具在水平方向上的旋转角加速度，作为所述载具在横向上的实时角加速度；
将所述载具在横向上的实时角加速度在设定时间段内进行积分，得到第三修正值；
根据所述第三修正值以及所述虚像平面中当前显示的目标投影图像中的目标AR导航元素和载具之间的当前距离值，对所述目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量进行修正。
这样设置的好处在于：通过将载具在横向上的实时角加速度进行积分，并根据积分结果以及虚像平面中当前显示的目标投影图像中的目标AR导航元素和载具之间的当前距离值，对目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量进行修正的方式，能够在积分作用下精准计算载具横向方向上的实时角加速度增量，从而能够对载具的横向位移精准计算，提高了修正后的目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量的准确性。
根据本发明的另一方面，提供了一种图像抖动补偿装置，包括：
第一位置描述信息获取模块，用于获取所述目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息；
第二位置描述信息获取模块，用于在确定载具存在抖动时，根据所述载具的纵向和/或横向速度描述信息，以及目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过抖动补偿后的第二位置描述信息；
投影图像投影模块，用于根据第二位置描述信息，确定目标AR元素在载具中抬头显示设备所形成的目标投影图像中的目标布局位置，并将抬头显示设备显示的所述目标投影图像投射至载具的成像元件。
根据本发明的另一方面，提供了一种抬头显示设备，所述抬头显示设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的图像抖动补偿方法。
根据本发明的另一方面，提供了一种载具，所述载具包括本发明任一实施例中所述的抬头显示设备。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的图像抖动补偿方法。
本发明实施例的技术方案，通过获取目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息，在确定载具存在抖动时，对指定参数进行修正，并利用修正后的参数确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过抖动补偿后的第二位置描述信息，并根据第二位置描述信息确定确定目标AR元素在载具中抬头显示设备所形成的目标投影图像中的目标布局位置，将抬头显示设备显示的所述目标投影图像投射至载具的成像元件的方式，能够在载具存在抖动时，保证载具成像元件上的目标AR元素仍能够贴合真实移动环境，避免了目标AR元素产生畸变的情况，保证了图像能够正常、规整的显示，有效提高了驾驶员的使用体验。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a是根据本发明实施例提供的一种图像抖动补偿方法的流程图；
图1b是根据本发明实施例提供的一种虚像平面内的目标AR元素投影示意图；
图2a是根据本发明实施例提供的另一种图像抖动补偿方法的流程图；
图2b是根据本发明实施例提供的一种虚像平面的横向视场角以及虚像平面的纵向视角示意图；
图2c是根据本发明实施例提供的一种虚像平面的下视角示意图；
图2d是根据本发明实施例提供的一种虚像距离示意图；
图2e是根据本发明实施例提供的一种参数示意图；
图2f是根据本发明实施例提供的一种障碍物与载具之间的位置示意图；
图2g是根据本发明实施例提供的一种AR碰撞预警信息的抬头显示效果示意图；
图2h是根据本发明实施例提供的一种参数示意图；
图2i是根据本发明实施例提供的一种硬件架构图；
图2j是根据本发明实施例提供的另一种硬件架构图；
图2k是根据本发明实施例提供的一种车辆纵向抖动示意图；
图3a是根据本发明实施例提供的另一种图像抖动补偿方法的流程图；
图3b是根据本发明实施例提供的另一种参数示意图；
图4是根据本发明实施例提供的一种图像抖动补偿装置的结构示意图；
图5是根据本发明提供的一种载具结构示意图；
图6是实现本发明实施例的图像抖动补偿方法的载具的结构示意图。
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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本申请实施例提供的图像抖动补偿方法可以应用于抬头显示装置，该抬头显示装置可以应用于任意多种交通工具(未示出)，例如，交通工具可以包括但不限于车辆等陆用交通工具，航空器(或者称为飞行器)等空中交通工具，或水上或水下交通工具等。
图1a为本发明实施例提供的一种图像抖动补偿方法的流程图，本实施例可适用于在载具存在抖动时，通过确定目标AR元素在抬头显示坐标系下的位置信息，实现将目标AR元素投影至载具的成像元件的情况，该方法可以由图像抖动补偿装置来执行，该图像抖动补偿装置可以采用硬件和/或软件的形式实现。
如图1a所示，该方法包括：
S110、获取目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息。
在驾驶员的实际驾驶过程中，若通过查看载具上的电子屏幕以获取驾驶辅助信息，可能会延长驾驶员对载具的控制时间，在一定程度上可能会影响驾驶安全。当以抬头显示的方法进行AR元素的显示时，可以将AR元素与真实移动环境进行匹配，以实现在不干扰驾驶员正常驾驶状态的情况下，为驾驶员提供驾驶辅助信息，以便驾驶员及时控制载具状态。
其中，AR元素可理解为一种利用增强现实技术进行显示的驾驶辅助信息。AR元素可以为任意需要通过虚拟现实技术显示于载具的成像元件上的元素，本发明实施例以AR导航元素与AR碰撞预警元素进行示例性说明，但对具体的AR元素不进行限制。
驾驶辅助信息可以包括但不限于对导航道路的指示信息或对真实移动环境中障碍物的标记提示信息。可选的，当驾驶辅助信息为对导航道路的指示信息时，AR元素可以为AR导航元素，AR导航元素包括但不限于虚拟模型、箭头、虚线等用于指引方向的元素；当驾驶辅助信息为对真实移动环境中障碍物的标记提示信息时，AR元素可以为AR碰撞预警元素，AR碰撞预警元素包括但不限于三角形或直线形等能够对障碍物进行指示标记的形状，例如在一些实施例中，AR碰撞预警元素还可以为人的简笔画、动物的简笔画、建筑物简笔画等。
可选的，当满足目标AR元素的抬头显示条件时，可以获取目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息。
抬头显示条件可以作为在载具的成像元件上显示目标AR元素的前提条件。
目标AR元素可理解为，在当前真实移动环境下，与驾驶员所需的驾驶辅助信息相匹配的AR元素。
在一个具体的例子中，若检测到载具周围环境中出现待提示的障碍物，此时满足AR碰撞预警元素的抬头显示条件，目标AR元素可以为AR碰撞预警元素，具体AR碰撞预警元素的形状、大小可根据实际障碍物属性以及预设规格设置；若载具已规划导航，且载具距离导航规划的移动状态改变位置在一定距离内，此时满足AR导航元素的抬头显示条件，目标AR元素可以为AR导航元素，具体AR导航元素的形状、大小可根据实际移动环境以及导航规划设置。在载具运行的某一具体时刻，目标AR元素并不局限于AR导航元素或AR碰撞预警元素中的一种，可以同时为AR导航元素或AR碰撞预警元素，也可以包括其他AR元素，例如车道偏离预警、压线预警元素等。
第一位置描述信息可代表目标AR元素在真实世界中的期望显示位置，例如，当目标AR元素为AR导航元素时，目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息可以包括目标AR元素在真实世界中的长宽值、距离参考平面的高度值、目标AR元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量以及载具距离执行下一期望动作所需行驶的当前距离值；当目标AR元素为AR碰撞预警元素时，目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息可以包括目标AR元素在真实世界中的长宽值、距离参考平面的高度值、目标AR元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量以及载具距离执行下一期望动作所需行驶的当前距离值。
以车辆载具为例，AR元素可以由车辆控制器发送至车载HUD装置，并由HUD装置投影至车辆的前风挡玻璃上，前风挡玻璃反射形成的图像通常被称之为虚像，驾驶员通过挡风玻璃可以看到虚像，也可以看到道路前方的真实路况，换言之，用户可以看到和真实环境叠加的虚像。
进一步的，为了理解本发明，对目标AR导航元素的显示效果进行示例性说明。以车辆载具为例，该载具中安装有本申请提供的抬头显示设备，当行驶中的车辆前方存在一个低速行驶车辆，且本车辆行驶速度较快时，车辆控制器可能会判断前方车辆为待提示的障碍物，并生成与该障碍物匹配的碰撞提示，然后通过HUD显示包含有该碰撞提示元素的图像，通过车辆的成像元件上显示一个包含AR碰撞提示元素(例如彩色提示横线)的投影图像，在驾驶员视角中，彩色提示横线可以位于真实世界中前方车辆的正下方；根据实时导航信息，当确定车辆即将右转时，将右转指示箭头显示在驾驶员的前风挡玻璃上，并且在驾驶员视角中，右转指示箭头平铺或垂直于即将进入的目标道路上，以达到指示行驶路线的目的。
S120、在确定载具存在抖动时，根据载具的纵向和/或横向速度描述信息以及目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过抖动补偿后的第二位置描述信息。
本发明充分考虑到，在载具移动过程中，经常会因为移动环境的改变(例如路面凹凸不平，水中暗流涌动等)，导致载具与移动环境的相对位置改变超出预期，这种相对位置改变有可能是载具的纵向方向上的，也可能是载具的横向方向上的，且载具内部的抬头显示装置与载具是相对静止的，这就可能导致抬头显示设备投影在成像元件上的图像无法与真实行驶环境相匹配，从而导致AR元素无法精准贴合真实移动环境，影响驾驶员的判断。为了解决上述问题，本发明创造性的提出了，根据载具的纵向和/或横向速度描述信息以及目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过抖动补偿后的第二位置描述信息，并利用第二位置描述信息确定目标AR元素在载具中抬头显示设备所形成的目标投影图像中的目标布局位置，从而获取具有新的目标布局位置的目标投影图像，并将目标投影图像投射至载具的成像元件，以实现在载具存在抖动的情况下，目标AR元素仍然能够稳定的显示，且能够与真实移动环境相贴合。
可选的，载具至少可以通过载具上配置的传感器来判断载具是否存在抖动。以车辆为例，车辆可以通过车辆上配置的惯性测量单元中的垂直方向上的加速度计与陀螺仪判断当前车辆的纵向抖动情况，还可以通过车辆上配置的惯性测量单元中的水平方向上的陀螺仪判断当前车辆的横向抖动情况。也可通过其他能够判断载具是否存在纵向和/或横向抖动的设备或器件进行判断，不对载具抖动的判断方法进行限制。
载具的纵向描述信息可以包括载具垂直方向上的加速度av以及角加速度aω，载具的横向描述信息可以包括载具水平方向上的旋转角加速度。其中，载具的水平方向一般可以指载具的运动方向，载具的垂直方向一般可以指垂直于载具本身的方向，例如在一些实施例中，假设将载具行驶的路面作为水平面，则载具的垂直方向可以指相对于该水平面而言的竖直方向。
可以理解的是，虚像平面作为目标AR元素的虚像成像面(可以参考镜面成像原理)，当HUD中的发光源将包含有目标AR元素的投影图像投射在载具的成像元件上时，驾驶员视角中实际观测到的目标AR元素实际是位于空间中的该虚像平面上，通过控制该目标AR元素在虚像平面中的成像大小以及成像位置，最终呈现在驾驶员视角中的为目标AR元素的虚像与真实世界中的移动环境相融合的效果。
可选的，虚像平面一般可以为长和宽均已知的一个平面或多个平面，当虚像平面为多个平面时，这些平面可以作为不同目标AR元素的虚像成像面，抬头显示坐标系可以理解为虚像平面中以某个固定点为坐标原点的坐标系，例如，可以以虚像平面的左上角顶点为抬头显示坐标系的坐标原点，以水平方向为x轴，垂直方向为y轴，且虚像平面内的每个点在抬头显示坐标系下均有一个固定的坐标值。
图1b为一个可选的虚像平面内的目标AR元素投影示意图，在图1b所示的例子中，HUD将包含有目标AR元素的目标投影图像投射至挡风玻璃，驾驶员可以通过挡风玻璃观测到该目标AR元素。其中，三个指向左侧的三角形为虚像平面内的目标AR元素，三角形外侧的较小长方形的四个点，即代表目标AR元素在抬头显示坐标系下的角点，抬头显示坐标系位于虚像平面内，具体的抬头显示坐标系原点与方向设置可由设计人员确定，角点坐标如图1b所示，可以分别为左上角坐标(Xi，Yi)、右上角坐标(Xi，Yj)、左下角坐标(Xj，Yi)以及右下角坐标(Xj，Yj)。
由于载具投影的虚像平面与载具本身之间的距离一般为一个固定距离，因此，若要改变驾驶员视角中与真实世界相融合的目标AR元素的显示位置及大小，一般可以通过改变目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下的位置及大小，从而改变驾驶员视角中与真实世界相融合的目标AR元素的显示位置及大小。
第二位置描述信息可以包括但不限于目标AR元素在虚像平面的抬头显示坐标系下的角点坐标、定点坐标以及形状参数等，第二位置描述信息的具体内容可以与目标AR元素的类型相匹配，且第二位置描述信息可用于描述目标AR元素在虚像平面内的具体成像位置与形状尺寸。
可选的，当目标AR元素为AR导航元素时，第二位置描述信息可通过第一位置描述信息与预设的光学性能参数计算获得；当目标AR元素为碰撞预警元素时，第二位置描述信息可通过第一位置描述信息、预设的光学性能参数、标准障碍物宽度和目标AR碰撞预警元素的元素形状计算获得。
在目标AR元素初次投影于载具的成像元件上时，目标AR元素在虚像平面的抬头显示坐标系下存在一个初始的第二位置描述信息。当载具存在实时抖动时，为了避免目标AR元素无法与真实世界相融合，可以通过修改目标AR导航的第二位置描述信息的方式，对目标AR元素在虚像平面的抬头显示坐标系下的具体成像位置与形状尺寸进行补偿，以使得在驾驶员视角中，目标AR元素始终能够与真实世界相融合。
可选的，可以根据载具的纵向描述信息和/或横向描述信息，对用于计算第二位置描述信息的相关参数进行修正，从而实现对初始的第二位置描述信息进行补偿。当载具存在纵向方向上(例如相对于地平面而言，在垂直于地平面的方向上)的抖动时，可以利用载具的纵向描述信息对指定的光学性能参数进行修正，并利用修正后的光学性能参数重新计算第二位置描述信息，以获取经过纵向抖动补偿后的第二位置描述信息；当载具存在横向方向上的抖动时，可以利用载具的横向描述信息对指定的第一位置描述信息进行修正，并根据修正后的第一位置描述信息重新计算第二位置描述信息，以获取经过横向抖动补偿后的第二位置描述信息。
在本发明所述的实施例中，当对载具的第二位置描述信息进行纵向补偿时，补偿结果为改变目标AR元素在投影图像中的纵向坐标，当对载具的第二位置描述信息进行横向补偿时，补偿结果为改变目标AR元素在投影图像中的横向坐标，若载具同时产生纵向和横向抖动，则同时改变目标AR元素在投影图像中的纵向坐标和横向坐标，若载具仅产生了纵向或横向抖动，则改变相应的坐标即可。
S130、根据第二位置描述信息，确定目标AR元素在载具中抬头显示设备所形成的目标投影图像中的目标布局位置，并将抬头显示设备显示的所述目标投影图像投射至载具的成像元件。
其中，载具中抬头显示设备可以用于将包括目标AR元素的目标投影图像投射至载具的成像元件上，从而使得用户可以观看到虚像平面内显示的包括该目标AR元素的虚像。
其中，载具的成像元件可以为载具的前窗(例如，前挡风玻璃)、设置在载具的前窗的靠近抬头显示装置的表面上的发射膜层或成像窗，通过挡风玻璃成像即为W-HUD(Windshield-HUD，挡风玻璃抬头显示)，通过成像窗成像即为C-HUD(CombinerHUD，组合型抬头显示)。可选的，成像窗一般为透明材料(对于可见光透明)制成或带有一定曲率的成像板。
其中，目标投影图像可以是抬头显示设备生成的，用于显示在载具的成像元件上的图像，目标投影图像中可以包含当前需要显示的目标AR元素。以车辆为例，一般来说，车辆的成像元件可以为车辆的前风挡玻璃，被显示在车辆前风挡玻璃上的投影图像的四个边可以与车辆前风挡玻璃上预设的一个矩形区域的四个边相贴合，以实现将目标投影图像反射至驾驶员的人眼。
在一个具体的例子中，若期望将目标AR元素显示在上述车辆前挡风玻璃上预设的矩形区域的中间部位，则该目标AR元素也应该布局至目标投影图像的中间相应部位。
可以理解的是，根据现有的虚像平面成像原理，当获取到目标AR元素的第二位置描述信息之后，即可获取目标AR元素应该在载具的成像元件上显示的具体位置，进而也可获取到目标AR元素在目标投影图像中的具体的图像布局位置。
进一步的，目标布局位置可理解为目标AR元素在目标投影图像中的布局位置(也可进一步理解为，目标AR元素在目标投影图像中所占据的像素点位置)，由于虚像平面、载具的成像元件以及抬头显示设备的相对位置一般相对固定，因此，只需要获取目标AR元素的第二位置描述信息，即可根据预设的坐标转换关系，得到目标AR元素在目标投影图像中的确定目标布局位置，上述信息均具有一定的映射关系。
本发明实施例的技术方案，通过获取目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息，在确定载具存在抖动时，对指定参数进行修正，并利用修正后的参数确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过抖动补偿后的第二位置描述信息，并根据第二位置描述信息确定目标AR元素在载具中抬头显示设备所形成的目标投影图像中的目标布局位置，将抬头显示设备显示的所述目标投影图像投射至载具的成像元件的方式，能够在载具存在抖动时，保证载具成像元件上的目标AR元素仍能够贴合真实移动环境，避免了目标AR元素产生畸变的情况，保证了图像能够正常、规整的显示，有效提高了驾驶员的使用体验。
图2a为本发明实施例提供的另一种图像抖动补偿方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上，具体说明了载具纵向颠簸时的图像抖动补偿过程。如图2a所示，该方法包括：
S210、获取目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息。
其中，获取待显示的目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息，可以具体包括：
在检测到载具周围环境中出现待提示的障碍物时，获取满足与障碍物匹配的目标AR碰撞预警元素在真实世界中的第一位置描述信息；
或者；
在检测到对载具的下一期望动作的提示条件时，获取满足与下一期望动作匹配的目标AR导航元素在真实世界中的第一位置描述信息。
其中，获取目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息，还可以具体包括：
在确定目标AR元素为目标AR碰撞预警元素时，获取预设的载具自身相对于载具驾驶轴线的偏移量，障碍物与载具之间的相对位置描述信息中的相对距离，以及障碍物相对于载具驾驶轴线的偏移量，作为目标AR碰撞预警元素的第一位置描述信息；或者
在确定目标AR元素为目标AR导航元素时，获取目标AR导航元素在真实世界中的长宽值、距离参考平面的高度值以及目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量，以及虚像平面中当前显示的目标投影图像中的目标AR导航元素和载具之间的当前距离值，作为目标AR导航元素的第一位置描述信息。
在载具通过载具上配置的控制器进行导航的情况下，若根据导航的路径规划信息，确定当载具需要改变当前的运动姿态，则改变当前运动姿态的动作即为载具的下一期望动作。例如，载具当前处于直行状态，若导航规划即将右转，则下一期望动作状态为载具右转。
S220、在确定载具存在抖动时，获取与虚像平面对应的至少一项光学性能参数。
其中，光学性能参数包括但不限于：
虚像平面的横向视场角、虚像平面的纵向视场角、虚像平面的下视角、虚像平面的水平分辨率、虚像平面的垂直分辨率、虚像距离以及预设的人眼与参考平面距离值等。
为了便于理解，在图2b中示出了一种以投影于车辆前风挡玻璃上为例的虚像平面的横向视场角以及虚像平面的纵向视角示意图；在图2c中示出了一种可选的虚像平面的下视角示意图；在图2d中示出了一种可选的虚像距离示意图。
其中，虚像平面的横向视场角如图2b所示，可理解为矩形虚像左右两条垂直边的中点与中心眼点连线的夹角；虚像平面的纵向视角如图2b所示，可理解为矩形虚像上下两条水平边的中点与中心眼点连线的夹角；虚像平面的左视角可理解为中心眼点和虚像中心点的连线与虚像中心点所在水平线之间的左侧夹角；虚像平面的下视角如图2c所示，可理解为中心眼点和虚像中心点的连线与水平面的夹角；虚像距离如图2d所示，可理解为驾驶员眼睛到虚像平面中投影的距离。
这样设置的好处在于：通过预设光学性能参数，能够较为精确的计算目标AR碰撞预警元素在虚像平面中的投影位置及大小，同时，能够有效提高计算效率。
S230、根据载具的纵向速度描述信息，对各光学性能参数中的至少一项目标光学性能参数进行修正。
其中，根据载具的纵向速度描述信息，对光学性能参数中的至少一项目标光学性能参数进行修正，可以具体包括：
获取载具在纵向上的实时加速度，并根据载具在纵向上的实时加速度，对预设的人眼与参考平面距离值进行修正；
获取载具在纵向上的实时角加速度，并根据实时角加速度，对虚像平面的下视角进行修正。
其中，获取载具在纵向上的实时加速度，并根据载具在纵向上的实时加速度，对预设的人眼与参考平面距离值进行修正，可以具体包括：
获取载具在垂直方向上的加速度，作为载具在纵向上的实时加速度；
将载具在纵向上的实时加速度在设定时间段内进行积分，得到第一修正值，并使用第一修正值对预设的人眼与参考平面距离值进行修正。
其中，获取载具在纵向上的实时角加速度，并根据载具在纵向上的实时角加速度，对虚像平面的下视角进行修正，包括：
获取载具在垂直方向上的旋转角加速度，作为载具在纵向上的实时角加速度；
将载具在纵向上的实时角加速度在设定时间段内进行积分，得到第二修正值，并使用第二修正值对虚像平面的下视角进行修正。
在一个具体的例子中，可以用ed表示人眼与地面距离值，用于修正ed的第一修正值可表示为∫avΔt，修正后的ed可表示为ed(new)＝∫avΔt+ed；可以用lda表示虚像平面的下视角，用于修正lda的第二修正值可表示为∫aωΔt，修正后的lda可表示为lda(new)＝∫aωΔt+lda。
其中，av表示载具垂直方向上的加速度，aω表示载具垂直方向上的角加速度。
S240、根据完成修正的各光学性能参数，以及第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过纵向抖动补偿后的第二位置描述信息。
可选的，根据完成修正的各光学性能参数，以及第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过纵向抖动补偿后的第二位置描述信息，可以具体包括：
在确定目标AR元素为目标AR碰撞预警元素时，根据完成修正的各光学性能参数、第一位置描述信息、与目标AR碰撞预警元素所提示的障碍物类型对应的标准障碍物宽度和目标AR碰撞预警元素的元素形状，确定目标AR碰撞预警元素在抬头显示坐标系下的定点坐标以及形状参数，作为第二位置描述信息；
在确定目标AR元素为目标AR导航元素时，根据各光学性能参数以及第一位置描述信息，确定目标AR导航元素在抬头显示坐标系下的角点坐标，作为第二位置描述信息。
可以理解的是，当载具存在纵向抖动时，对目标AR元素的成像位置的影响一般也为纵向上的影响，因此，当虚像平面的抬头显示坐标系以水平面方向为X轴，以垂直于水平面方向为Y轴时，仅需要利用修正后的光学性能参数对Y轴方向上的第二位置描述信息进行修正即可。
以目标AR导航元素为例，可以根据下述公式，计算得到目标AR导航元素在抬头显示坐标系下的角点坐标Xi、Xj、Yi以及Yj；
Figure BDA0004061496600000211
Figure BDA0004061496600000212
Figure BDA0004061496600000213
Figure BDA0004061496600000214
其中，hr为虚像平面的水平分辨率，vr为虚像平面的垂直分辨率、vid为虚像距离，hfov为横向视场角，vfov为纵向视场角，irw为目标AR导航元素在真实世界中的宽度值，irh为目标AR导航元素在真实世界中的长度值，igh为目标AR导航元素在真实世界中的距离参考平面的高度值，ild为目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量，ed为人眼与地面距离值，loa为虚像平面的左视角，lda为虚像平面的下视角，icd为虚像平面当前显示的图像帧中目标AR导航元素和载具之间的当前距离，例如，假设AR导航元素为具有指向性的箭头时，该箭头的中心点和该载具之间的当前距离。
当载具存在纵向抖动时，仅对Yi和Yj进行修正，即可达到目标AR导航元素能够与真实世界相匹配的技术效果。若修正后的ed表示为ed(new)，修正后的lda表示为lda(new)，则纵向抖动补偿后的第二位置描述信息可以为：
Figure BDA0004061496600000215
Figure BDA0004061496600000221
图2e为一个可选的参数示意图。如图2e所示，斜向粗线段为目标AR元素在虚像平面内的纵向位置，竖向粗线段为目标AR元素在真实世界内的纵向位置，左上角为驾驶员中心眼点，Yi为目标AR元素在虚像平面内的最上方坐标值，Yj为目标AR元素在虚像平面内的最下方坐标值，ed为人眼与地面距离值，vfov为纵向视场角，igh为目标AR元素在真实世界中的距离参考平面的高度值，icd为虚像平面当前显示的图像帧中目标AR导航元素和载具之间的当前距离，例如，假设AR导航元素为具有指向性的箭头时，该箭头的中心点和该载具之间的当前距离。lda为虚像平面的下视角，irh为目标AR元素在真实世界中的长度值。
以目标AR元素为AR碰撞提示元素为例，图2f为一种可选的障碍物与载具之间的位置示意图。如图2f所示，左下方车辆为应用本发明碰撞预警信息的显示方法的载具，右上方车辆为载具周围环境中的障碍车辆。图2f中D可代表载具驾驶轴线与障碍车辆中轴线之间的偏移量，L可代表载具前端与障碍车辆后端之间的相对距离，例如，L可以代表驾驶员和障碍车辆后端之间的相对距离，D和L为载具与障碍车辆之间的相对位置描述信息。
图2g为一种可选的AR碰撞预警元素的抬头显示效果示意图，目标AR碰撞预警元素为图2g中车辆下方的横线，AR碰撞预警元素在抬头显示坐标系下的线段起点坐标为a，线段宽度为该横线的宽度，一般情况下线段宽度与车辆类型相匹配，较宽较大的车线段宽度将适当增大。
可选的，假设在第二数据库中获取的障碍物车辆宽度为W，可通过如下公式计算线段宽度Δx：
Figure BDA0004061496600000231
其中，x为虚像平面的水平分辨率，FOVx为虚像平面的横向视场角，
Figure BDA0004061496600000232
Figure BDA0004061496600000233
h为驾驶员视角距离地平面的高度(相当于前例的ed)，L为本车辆前端与障碍车辆后端之间的相对距离；
线段起点坐标为a可用坐标
Figure BDA0004061496600000234
表示，x0与y0可通过如下公式计算：
Figure BDA0004061496600000235
/>
Figure BDA0004061496600000236
其中，FOVy为虚像平面的纵向视场角，y为虚像平面的垂直分辨率，LDA为虚像平面的下视角，D和d与图2f中所对应的参数一致，在上述实施例中已对D和d进行了详细解释，此处不重复解释。
当载具存在实时上下抖动时，仅对y0进行修正，即可达到目标AR导航元素能够与真实世界相匹配的技术效果。若修正后的lda表示为lda(new)，修正后的h表示为h(new)，也即，相当于前文的ed(new)则抖动补偿后的第二位置描述信息可以为：
Figure BDA0004061496600000237
上述用于表示抖动补偿后的第二位置描述信息的公式仅作示例性说明使用，对于不同类型的目标AR元素，用于表示第二位置描述信息的公式，以及用于表示抖动补偿后的第二位置描述信息的公式可根据实际的目标AR元素类型设置，在此不进行限制。
图2h为一个可选的参数示意图，如图2h所示，左上角的点为驾驶员的中心眼点，h为驾驶员视角距离地平面的高度，L为驾驶员与障碍车辆后端之间的相对距离，L0为以h和L组成的直角三角形的第三边，FOVy为虚像的纵向视场角，LDA为虚像的下视角。
S250、根据第二位置描述信息，确定目标AR元素在载具中抬头显示设备所形成的目标投影图像中的目标布局位置，并将抬头显示设备显示的目标投影图像投射至载具的成像元件。
图2i与图2j为两种不同的能够实现本发明中图像抖动补偿方法的硬件架构图，图2i与图2j中的硬件结构图可配置于车辆中，但图2i与图2j仅作举例说明，不进行具体的限制。图2i与图2j所示的硬件架构图均由摄像头、高级驾驶辅助系统、主控模块、HUD以及IMU(Inertial measurementunit，惯性测量单元)组合构成，其中，图2i中IMU与HUD分别与主控模块直接连接，图2j中HUD与主控模块直接连接，IMU与HUD模块直接连接。其中，主控模块可以用于执行如本发明实施例的图像抖动补偿方法；摄像头用于采集图像，例如包括车道/车道线/车辆/行人/非机动车等；高级驾驶辅助系统用于识别摄像头采集的信息；HUD用于执行将目标AR元素投影至投影元件上；IMU用于车身运动姿态检测(例如，转弯或加减速时侧倾、点头、抬头等)。
图2k为一种可选的车辆纵向抖动示意图。如图2j所示，当车辆上下颠簸时，车辆抬头显示投影图像在虚像平面中存在明显的上下位移，从而导致驾驶员视角中，投影于车内成像元件中的目标AR元素存在上下位移，目标AR元素无法贴合实景。
本发明实施例的技术方案，通过对指定的光学性能参数进行修正，并利用修正后的光学性能参数对目标AR元素在虚像平面中抬头显示坐标系下第二位置描述信息进行补偿的方式，能够对目标AR元素在虚像平面内的纵向坐标进行调整，以保证在载具存在纵向抖动时，目标AR元素仍能够与真实移动环境相匹配，达到较好的显示效果，有效提高了驾驶员的使用体验。
图3a为本发明实施例提供的另一种图像抖动补偿方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上，具体说明了载具横向颠簸时的图像抖动补偿过程。如图3a所示，该方法包括：
S310、获取目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息。
S320、在确定载具存在抖动时，获取与虚像平面对应的至少一项光学性能参数。
S330、根据载具的横向速度描述信息，对第一位置描述信息中的至少一项目标第一位置描述信息进行修正。
其中，根据载具的横向速度描述信息，对第一位置描述信息中的至少一项目标第一位置描述信息进行修正，可以具体包括：
在确定目标AR元素为目标AR导航元素时，获取载具在横向上的实时角加速度，并根据载具在横向上的实时角加速度，对目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量进行修正。
其中，获取载具在横向上的实时角加速度，并根据载具在横向上的实时角加速度，对目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量进行修正，可以具体包括：
获取载具在水平方向上的旋转角加速度，作为载具在横向上的实时角加速度；
将载具在横向上的实时角加速度在设定时间段内进行积分，得到第三修正值；
根据第三修正值以及虚像平面中当前显示的目标投影图像中的目标AR导航元素和载具之间的当前距离值，对目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量进行修正。
在一个具体的例子中，可以用ild表示目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量，可以用ha表示载具在横向上的实时角加速度，第三修正值可表示为∫haΔt，修正后的ild可表示为ild(new)，ild(new)具体公式如下：
ild(new)＝icd*tan((ild0+∫haΔt)/icd)
其中，icd为虚像平面当前显示的图像帧中目标AR导航元素和载具之间的当前距离，例如，假设AR导航元素为具有指向性的箭头时，该箭头的中心点和该载具之间的当前距离。ild0为修正前的ild值。
S340、根据获取的各光学性能参数，以及完成修正的各第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过横向抖动补偿后的第二位置描述信息。
可以理解的是，当载具存在横向抖动时，对目标AR元素的成像位置的影响一般也为横向上的影响，因此，当虚像平面的抬头显示坐标系以水平面方向为X轴，以垂直于水平面方向为Y轴时，仅需要利用修正后的光学性能参数对X轴方向上的第二位置描述信息进行修正即可。
以目标AR导航元素为例，可以根据下述公式，计算得到目标AR导航元素在抬头显示坐标系下的角点坐标Xi、Xj、Yi以及Yj，其中，Xi、Xj、Yi以及Yj已在上述实施例中进行说明，当载具存在横向抖动时，仅对Xi和Xj进行修正，即可达到目标AR导航元素能够与真实世界相匹配的技术效果。若修正后的ild表示为ild(new)，则横向抖动补偿后的第二位置描述信息可以为：
Figure BDA0004061496600000261
/>
Figure BDA0004061496600000262
其中，Xi和Xj中各参数含义已在上述实施例中具体解释，此处不重复说明。
图3b为一个可选的参数示意图。如图3b所示，斜向粗线段为目标AR元素在虚像平面内的横向位置，竖向粗线段为目标AR元素在真实世界内的横向位置，左侧端点为驾驶员中心眼点，Xi为目标AR元素在虚像平面内的最左侧坐标值，Xj为目标AR元素在虚像平面内的最右侧坐标值，icd为虚像平面当前显示的图像帧中目标AR导航元素和载具之间的当前距离，例如，假设AR导航元素为具有指向性的箭头时，该箭头的中心点和该载具之间的当前距离。ild为目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量，loa为虚像平面的左视角。
S350、根据第二位置描述信息，确定目标AR元素在载具中抬头显示设备所形成的目标投影图像中的目标布局位置，并将抬头显示设备显示的目标投影图像投射至载具的成像元件。
本发明实施例的技术方案，通过对指定的第一位置描述信息进行修正，并根据光学性能参数与修正后的第一位置描述信息对目标AR元素在虚像平面中抬头显示坐标系下第二位置描述信息进行补偿的方式，能够对目标AR元素在虚像平面内的横向坐标进行调整，以保证在载具存在横向抖动时，目标AR元素仍能够与真实移动环境相匹配，达到较好的显示效果，有效提高了驾驶员的使用体验。
图4为本发明实施例提供的一种图像抖动补偿装置的结构示意图。如图4所示，该装置包括：第一位置描述信息获取模块410、第二位置描述信息获取模块420以及投影图像投影模块430。
第一位置描述信息获取模块410，用于获取目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息。
第二位置描述信息获取模块420，用于在确定载具存在抖动时，根据载具的纵向和/或横向速度描述信息，以及目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过抖动补偿后的第二位置描述信息。
投影图像投影模块430，用于根据第二位置描述信息，确定目标AR元素在载具中抬头显示设备所形成的目标投影图像中的目标布局位置，并将抬头显示设备显示的目标投影图像投射至载具的成像元件。
本发明实施例的技术方案，通过获取目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息，在确定载具存在抖动时，对指定参数进行修正，并利用修正后的参数确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过抖动补偿后的第二位置描述信息，并根据第二位置描述信息确定目标AR元素在载具中抬头显示设备所形成的目标投影图像中的目标布局位置，将抬头显示设备显示的目标投影图像投射至载具的成像元件的方式，能够在载具存在抖动时，保证载具成像元件上的目标AR元素仍能够贴合真实移动环境，避免了目标AR元素产生畸变的情况，保证了图像能够正常、规整的显示，有效提高了驾驶员的使用体验。
在上述各实施例的基础上，第一位置描述信息获取模块410，可以具体用于：
在检测到载具周围环境中出现待提示的障碍物时，获取与障碍物匹配的目标AR碰撞预警元素的抬头显示条件；
或者；
在检测到对载具的下一期望动作的提示条件时，确定满足与下一期望动作匹配的目标AR导航元素的抬头显示条件。
在上述各实施例的基础上，第一位置描述信息获取模块410，还可以具体用于：
在确定目标AR元素为目标AR碰撞预警元素时，获取预设的载具自身相对于载具驾驶轴线的偏移量，障碍物与载具之间的相对位置描述信息中的相对距离，以及障碍物相对于载具驾驶轴线的偏移量，作为目标AR碰撞预警元素的第一位置描述信息；或者
在确定目标AR元素为目标AR导航元素时，获取目标AR导航元素在真实世界中的长宽值、距离参考平面的高度值以及目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量，以及虚像平面中当前显示的目标投影图像中的目标AR导航元素和载具之间的当前距离值，作为目标AR导航元素的第一位置描述信息。
在上述各实施例的基础上，第二位置描述信息获取模块420，可以包括：
第一光学性能参数获取单元，用于获取与虚像平面对应的至少一项光学性能参数；
光学性能参数修正单元，用于根据载具的纵向速度描述信息，对各光学性能参数中的至少一项目标光学性能参数进行修正；
纵向抖动补偿第二位置描述信息确定单元，用于根据完成修正的各光学性能参数，以及第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过纵向抖动补偿后的第二位置描述信息。
在上述各实施例的基础上，第二位置描述信息获取模块420，还可以包括：
第二光学性能参数获取单元，用于获取与虚像平面对应的至少一项光学性能参数；
第一位置描述信息修正单元，用于根据载具的横向速度描述信息，对第一位置描述信息中的至少一项目标第一位置描述信息进行修正；
横向抖动补偿第二位置描述信息确定单元，用于根据获取的各光学性能参数，以及完成修正的各第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过横向抖动补偿后的第二位置描述信息。
在上述各实施例的基础上，光学性能参数可以包括：
虚像平面的横向视场角、虚像平面的纵向视场角、虚像平面的下视角、虚像平面的水平分辨率、虚像平面的垂直分辨率、虚像距离以及预设的人眼与参考平面距离值。
在上述各实施例的基础上，光学性能参数修正单元，可以包括：
人眼与参考平面距离值修正子单元，用于获取载具在纵向上的实时加速度，并根据载具在纵向上的实时加速度，对预设的人眼与参考平面距离值进行修正；
下视角修正子单元，用于获取载具在纵向上的实时角加速度，并根据载具在纵向上的实时角加速度，对虚像平面的下视角进行修正。
在上述各实施例的基础上，人眼与参考平面距离值修正子单元，可以具体用于：
获取载具在垂直方向上的加速度，作为载具在纵向上的实时加速度；
将载具在纵向上的实时加速度在设定时间段内进行积分，得到第一修正值，并使用第一修正值对预设的人眼与参考平面距离值进行修正。
在上述各实施例的基础上，下视角修正子单元，可以具体用于：
获取载具在垂直方向上的旋转角加速度，作为载具在纵向上的实时角加速度；
将载具在纵向上的实时角加速度在设定时间段内进行积分，得到第二修正值，并使用第二修正值对虚像平面的下视角进行修正。
在上述各实施例的基础上，第一位置描述信息修正单元，可以包括：
左偏移量修正子单元，用于在确定目标AR元素为目标AR导航元素时，获取载具在横向上的实时角加速度，并根据载具在横向上的实时角加速度，对目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量进行修正。
在上述各实施例的基础上，左偏移量修正子单元，可以具体用于：
获取载具在水平方向上的旋转角加速度，作为载具在横向上的实时角加速度；
将载具在横向上的实时角加速度在设定时间段内进行积分，得到第三修正值；
根据第三修正值以及虚像平面中当前显示的目标投影图像中的目标AR导航元素和载具之间的当前距离值，对目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量进行修正。
本发明实施例所提供的抬头显示装置可执行本发明任意实施例所提供的图像抖动补偿方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
图5为本发明实施例所提供的一种载具结构示意图。如图5所示，该载具中配置有能够执行本发明任一实施例的抬头显示设备，以及雷达、前轴轮速传感器、IMU、控制器、方向盘转角传感器、前视摄像头、后轮轮速传感器以及ESC(汽车电子稳定控制系统)等辅助装置。
其中，载具中的抬头显示设备可以用于：
获取目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息；
在确定载具存在抖动时，根据载具的纵向和/或横向速度描述信息以及目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过抖动补偿后的第二位置描述信息；
根据第二位置描述信息，确定目标AR元素在载具中抬头显示设备所形成的目标投影图像中的目标布局位置，并将抬头显示设备显示的目标投影图像投射至载具的成像元件。
可选的，载具中的抬头显示设备，可以具体用于：
在检测到载具周围环境中出现待提示的障碍物时，获取满足与障碍物匹配的目标AR碰撞预警元素在真实世界中的第一位置描述信息；
或者；
在检测到对载具的下一期望动作的提示条件时，获取满足与下一期望动作匹配的目标AR导航元素在真实世界中的第一位置描述信息。
这样设置的好处在于：通过在检测到载具处于特定的驾驶环境中时，获取与驾驶环境匹配的目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息的方式，能够保证根据实时驾驶环境为驾驶员提供有效的驾驶辅助信息。
可选的，载具中的抬头显示设备，还可以具体用于：
在确定目标AR元素为目标AR碰撞预警元素时，获取预设的载具自身相对于载具驾驶轴线的偏移量，障碍物与载具之间的相对位置描述信息中的相对距离，以及障碍物相对于载具驾驶轴线的偏移量，作为目标AR碰撞预警元素的第一位置描述信息；或者
在确定目标AR元素为目标AR导航元素时，获取目标AR导航元素在真实世界中的长宽值、距离参考平面的高度值以及目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量，以及虚像平面中当前显示的目标投影图像中的目标AR导航元素和载具之间的当前距离值，作为目标AR导航元素的第一位置描述信息。
可选的，载具中的抬头显示设备，还可以具体用于：
获取与虚像平面对应的至少一项光学性能参数；
根据载具的纵向速度描述信息，对各光学性能参数中的至少一项目标光学性能参数进行修正；
根据完成修正的各光学性能参数，以及第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过纵向抖动补偿后的第二位置描述信息。
可选的，载具中的抬头显示设备，还可以具体用于：
获取与虚像平面对应的至少一项光学性能参数；
根据载具的横向速度描述信息，对第一位置描述信息中的至少一项目标第一位置描述信息进行修正；
根据获取的各光学性能参数，以及完成修正的各第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过横向抖动补偿后的第二位置描述信息。
可选的，载具中的抬头显示设备，还可以具体用于：
获取载具在纵向上的实时加速度，并根据载具在纵向上的实时加速度，对预设的人眼与参考平面距离值进行修正；
获取载具在纵向上的实时角加速度，并根据载具在纵向上的实时角加速度，对虚像平面的下视角进行修正。
可选的，载具中的抬头显示设备，还可以具体用于：
获取载具在垂直方向上的加速度，作为载具在纵向上的实时加速度；
将载具在纵向上的实时加速度在设定时间段内进行积分，得到第一修正值，并使用第一修正值对预设的人眼与参考平面距离值进行修正。
可选的，载具中的抬头显示设备，还可以具体用于：
获取载具在垂直方向上的旋转角加速度，作为载具在纵向上的实时角加速度；
将载具在纵向上的实时角加速度在设定时间段内进行积分，得到第二修正值，并使用第二修正值对虚像平面的下视角进行修正。
这样设置的好处在于：通过将实时角加速度在设定时间段内进行积分，得到第二修正值，并使用第二修正值对虚像平面的下视角进行修正的方式，能够在积分作用下精准计算载具纵向方向上的角加速度增量，提高了修正后的光学性能参数的准确性。
可选的，载具中的抬头显示设备，还可以具体用于：
在确定目标AR元素为目标AR导航元素时，获取载具在横向上的实时角加速度，并根据载具在横向上的实时角加速度，对目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量进行修正。
可选的，载具中的抬头显示设备，还可以具体用于：
获取载具在水平方向上的旋转角加速度，作为载具在横向上的实时角加速度；
将载具在横向上的实时角加速度在设定时间段内进行积分，得到第三修正值；
根据第三修正值以及虚像平面中当前显示的目标投影图像中的目标AR导航元素和载具之间的当前距离值，对目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量进行修正。
本发明实施例的技术方案，通过在载具中配置抬头显示设备以及其他辅助装置的方式，能够实现在载具存在抖动时，保证载具成像元件上的目标AR元素仍能够贴合真实移动环境，避免了目标AR元素产生畸变的情况，保证了图像能够正常、规整的显示，有效提高了驾驶员的使用体验。
图6示出了可以用来实施本发明的实施例的抬头显示设备10的结构示意图。
如图6所示，抬头显示设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM13中，还可存储抬头显示设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM12以及RAM13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。
抬头显示设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许抬头显示设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如如本发明实施例的图像抖动补偿方法。也即：
获取目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息；
在确定载具存在抖动时，根据载具的纵向和/或横向速度描述信息以及目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过抖动补偿后的第二位置描述信息；
根据第二位置描述信息，确定目标AR元素在载具中抬头显示设备所形成的目标投影图像中的目标布局位置，并将抬头显示设备显示的目标投影图像投射至载具的成像元件。
在一些实施例中，图像抖动补偿方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM12和/或通信单元19而被载入和/或安装到抬头显示设备10上。当计算机程序加载到RAM13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的图像抖动补偿方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行图像抖动补偿方法。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在抬头显示设备上实施此处描述的系统和技术，该抬头显示设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给抬头显示设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (15)

1.一种图像抖动补偿方法，应用于抬头显示设备，其特征在于，包括：
获取目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息；
在确定载具存在抖动时，根据所述载具的纵向和/或横向速度描述信息，以及目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过抖动补偿后的第二位置描述信息；
根据第二位置描述信息，确定目标AR元素在载具中抬头显示设备所形成的目标投影图像中的目标布局位置，并将抬头显示设备显示的所述目标投影图像投射至载具的成像元件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取待显示的目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息，包括：
在检测到载具周围环境中出现待提示的障碍物时，获取与障碍物匹配的目标AR碰撞预警元素在真实世界中的第一位置描述信息；
或者；
在检测到对所述载具的下一期望动作的提示条件时，获取与所述下一期望动作匹配的目标AR导航元素在真实世界中的第一位置描述信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取所述目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息，包括：
在确定所述目标AR元素为目标AR碰撞预警元素时，获取预设的载具自身相对于所述载具驾驶轴线的偏移量，障碍物与载具之间的相对位置描述信息中的相对距离，以及障碍物相对于载具驾驶轴线的偏移量，作为目标AR碰撞预警元素的第一位置描述信息；或者
在确定所述目标AR元素为目标AR导航元素时，获取目标AR导航元素在真实世界中的长宽值、距离参考平面的高度值以及目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量，以及所述虚像平面中当前显示的目标投影图像中的目标AR导航元素和载具之间的当前距离值，作为目标AR导航元素的第一位置描述信息。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，根据所述载具的纵向和/或横向速度描述信息，以及目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过抖动补偿后的第二位置描述信息，包括：
获取与虚像平面对应的至少一项光学性能参数；
根据所述载具的纵向速度描述信息，对各所述光学性能参数中的至少一项目标光学性能参数进行修正；
根据完成修正的各所述光学性能参数，以及所述第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过纵向抖动补偿后的第二位置描述信息。
5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，根据所述载具的纵向和/或横向速度描述信息，以及目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过抖动补偿后的第二位置描述信息，包括：
获取与虚像平面对应的至少一项光学性能参数；
根据所述载具的横向速度描述信息，对第一位置描述信息中的至少一项目标第一位置描述信息进行修正；
根据获取的各所述光学性能参数，以及完成修正的各所述第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过横向抖动补偿后的第二位置描述信息。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述光学性能参数包括：
虚像平面的横向视场角、虚像平面的纵向视场角、虚像平面的下视角、虚像平面的水平分辨率、虚像平面的垂直分辨率、虚像距离以及预设的人眼与参考平面距离值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述载具的纵向速度描述信息，对所述光学性能参数中的至少一项目标光学性能参数进行修正，包括：
获取所述载具在纵向上的实时加速度，并根据所述载具在纵向上的实时加速度，对预设的人眼与参考平面距离值进行修正；
获取所述载具在纵向上的实时角加速度，并根据所述载具在纵向上的实时角加速度，对所述虚像平面的下视角进行修正。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，获取所述载具在纵向上的实时加速度，并根据所述载具在纵向上的实时加速度，对预设的人眼与参考平面距离值进行修正，包括：
获取所述载具在垂直方向上的加速度，作为所述载具在纵向上的实时加速度；
将所述载具在纵向上的实时加速度在设定时间段内进行积分，得到第一修正值，并使用所述第一修正值对预设的人眼与参考平面距离值进行修正。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，获取所述载具在纵向上的实时角加速度，并根据所述载具在纵向上的实时角加速度，对所述虚像平面的下视角进行修正，包括：
获取所述载具在垂直方向上的旋转角加速度，作为所述载具在纵向上的实时角加速度；
将所述载具在纵向上的实时角加速度在设定时间段内进行积分，得到第二修正值，并使用所述第二修正值对所述虚像平面的下视角进行修正。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述载具的横向速度描述信息，对第一位置信息中的至少一项目标第一位置描述信息进行修正，包括：
在确定所述目标AR元素为目标AR导航元素时，获取所述载具在横向上的实时角加速度，并根据所述载具在横向上的实时角加速度，对目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量进行修正。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，获取所述载具在横向上的实时角加速度，并根据所述载具在横向上的实时角加速度，对目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量进行修正，包括：
获取所述载具在水平方向上的旋转角加速度，作为所述载具在横向上的实时角加速度；
将所述载具在横向上的实时角加速度在设定时间段内进行积分，得到第三修正值；
根据所述第三修正值以及所述虚像平面中当前显示的目标投影图像中的目标AR导航元素和载具之间的当前距离值，对所述目标AR导航元素的中心点相对于驾驶轴线的左偏移量进行修正。
12.一种图像抖动补偿装置，其特征在于，包括：
第一位置描述信息获取模块，用于获取所述目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息；
第二位置描述信息获取模块，用于在确定载具存在抖动时，根据所述载具的纵向和/或横向速度描述信息，以及目标AR元素在真实世界中的第一位置描述信息，确定目标AR元素在虚像平面中的抬头显示坐标系下经过抖动补偿后的第二位置描述信息；
投影图像投影模块，用于根据第二位置描述信息，确定目标AR元素在载具中抬头显示设备所形成的目标投影图像中的目标布局位置，并将抬头显示设备显示的所述目标投影图像投射至载具的成像元件。
13.一种抬头显示设备，其特征在于，所述抬头显示设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-11中任一项所述的图像抖动补偿方法。
14.一种载具，其特征在于，包括权利要求13所述的抬头显示设备。
15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-11中任一项所述的图像抖动补偿方法。
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