CN116400507A - 显示方法、显示设备、交通工具及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及投影显示技术领域，尤其涉及一种显示方法、显示设备、交通工具及存储介质。本申请通过特定扫描设备获取目标物体所在的第一位置，并对第一位置中的缺失维度信息进行补足处理，获得完整的第一位置信息，再获取视点的第二位置，根据第一位置及第二位置确定显示焦面上显示的标识信息所在的第三位置，通过第三位置可以控制标识信息在显示区域中的具体位置。本申请可以采用更灵活且低成本的方式实现虚像与目标物体的准确贴合，提高用户体验。

Description

显示方法、显示设备、交通工具及存储介质

技术领域

本申请涉及投影显示技术领域，尤其涉及一种显示方法、显示设备、交通工具及存储介质。

背景技术

HUD（Head Up Display，抬头显示）是一种利用在车辆挡风玻璃上反射实现车载显示的全新方式，其具体由HUD显示设备的光机发出显示光，并通过相应的光学镜片投射在挡风玻璃上产生相应的虚像，与挡风玻璃外的真实世界形成增强显示的效果。然而，投影显示的虚像包括相对于挡风玻璃的位置信息及相对于人眼距离的深度信息，其准确性直接决定了虚像与挡风玻璃外目标物体的贴合程度，虚实的贴合效果不佳，不仅导致显示错位，而且显示深度的不匹配还会带来眩晕、恶心等不适症状。

发明内容

本申请的目的在于提供一种显示方法、显示设备、交通工具及存储介质，解决了现有技术中投影显示的虚像与挡风玻璃外的目标物体贴合不准确的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：

第一方面，本申请提供了一种显示方法，包括如下步骤：

获取目标物体所在的第一位置，所述第一位置的至少第一维度信息根据第一数据源确定，所述第一位置的至少第二维度信息根据第二数据源确定；

获取视点所在的第二位置；

根据所述第一位置、第二位置确定显示焦面的显示区域上对应的第三位置，所述第三位置与所述第一位置、第二位置处于同一直线，所述第三位置用于显示标记所述目标物体的标识信息。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述第一数据源提供雷达采集的所述目标物体在第一方向上位置的维度信息及在第二方向上位置的维度信息，所述第一方向为从所述雷达指向所述目标物体的水平方向，所述第二方向为所述雷达所在车辆的左驾与右驾之间的水平方向。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述第二数据源提供单目相机采集的所述目标物体在第三方向上位置的维度信息，所述第三方向为与地面垂直的竖直方向。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述第二数据源提供所述目标物体在第三方向上位置的预设维度信息，所述第三方向为与地面垂直的竖直方向。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述预设维度信息根据所述目标物体的类型确定。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述第一数据源提供雷达采集的所述目标物体在第一方向上位置的维度信息，所述第一方向为从所述雷达指向所述目标物体的水平方向。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述第二数据源提供单目相机采集的所述目标物体在第二方向上位置的维度信息及在第三方向上位置的维度信息，所述第二方向为所述单目相机所在车辆的左驾与右驾之间的水平方向，所述第三方向为与地面垂直的竖直方向。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述第一数据源提供雷达采集的所述目标物体在第一方向上位置的维度信息及在第二方向上位置的维度信息，所述第一方向为从所述雷达指向所述目标物体的水平方向，所述第二方向为所述雷达所在车辆的左驾与右驾之间的水平方向；

所述第二数据源提供单目相机采集的所述目标物体在第二方向上位置的维度信息及在第三方向上位置的维度信息，所述第二方向为所述单目相机所在车辆的左驾与右驾之间的水平方向，所述第三方向为与地面垂直的竖直方向；

根据雷达及单目相机的采集准确性确定使用雷达采集的所述目标物体在第二方向上位置的维度信息、单目相机采集的所述目标物体在第二方向上位置的维度信息中的一种。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述根据雷达及单目相机的采集准确性确定使用雷达采集的所述目标物体在第二方向上位置的维度信息、单目相机采集的所述目标物体在第二方向上位置的维度信息中的一种包括：

根据外部环境的影响确定雷达及单目相机的采集准确性。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述外部环境的影响包括天气、阴暗程度、交通拥堵情况中的至少一种。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述根据所述第一位置、第二位置确定显示焦面的显示区域上对应的第三位置包括：

所述第三位置在第一方向上位置的维度信息根据所述显示焦面确定，所述第一方向为从所述雷达指向所述目标物体的水平方向。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述显示焦面及显示区域根据配置参数进行调节。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述第三位置用于显示标记所述目标物体的标识信息包括：

将所述第三位置从空间坐标系转换到像素坐标系，以实现所述标识信息的显示处理。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述标识信息的内容根据所述目标物体的类型确定。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述标识信息包括具有告警效果的动画。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述标识信息的显示大小根据雷达采集的所述目标物体在第一方向上位置的维度信息确定，所述第一方向为从所述雷达指向所述目标物体的水平方向。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述第一位置为所述目标物体的中心点所在位置。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述获取视点所在的第二位置包括：

根据驾驶人员的身份确定视点所在的第二位置。

在第一方面的一种可选实施方式中，所述获取视点所在的第二位置包括：

通过车内相机捕捉驾驶人员的眼部位置确定视点所在的第二位置。

第二方面，本申请提供了一种显示设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面所述方法的步骤。

第三方面，本申请提供了一种交通工具，包括第二方面所述的显示设备。

第四方面，本申请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程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述方法的步骤。

与现有技术相比，本申请通过特定扫描设备获取目标物体所在的第一位置，并对第一位置中的缺失维度信息进行补足处理，获得完整的第一位置信息，再获取视点的第二位置，根据第一位置及第二位置确定显示焦面上显示的标识信息所在的第三位置，通过第三位置可以控制标识信息在显示区域中的具体位置。本申请可以采用更灵活且低成本的方式实现虚像与目标物体的准确贴合，提高用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对技术方案描述中所需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申请中记载的一些示例，对于本领域普通技术人员而言，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附图。

图1为本申请一些示例中HUD投影显示示意图。

图2为本申请一些示例中HUD投影显示示意图。

图3为本申请一些示例中HUD显示设备模块示意图。

图4为本申请一些示例中HUD显示示意图。

图5为本申请一些示例中HUD显示示意图。

图6为本申请一些示例中HUD显示示意图。

图7为本申请一些示例中HUD显示示意图。

图8为本申请一些示例中显示方法流程图。

图9为本申请一些示例中HUD显示示意图。

图10为本申请一些示例中HUD显示示意图。

图11为本申请一些示例中坐标转换示意图。

图12为本申请一些示例中HUD显示设备示意图。

图13为本申请一些示例中HUD显示设备示意图。

图14为本申请一些示例中交通工具示意图。

实施方式

以下将结合附图对本申请进行详细的描述，但描述的内容仅仅是本申请中记载的一些示例，并不限制本申请，本领域普通技术人员根据这些示例所做出的结构、方法或功能等方面的变换均包含在本申请的保护范围内。

需要说明的是，在不同的示例中，可能使用相同的标号或标记，但是这些并不代表结构或功能上的绝对联系关系。并且，各示例中可能提到的“第一”、“第二”等仅仅是为了描述的方便，并不代表结构或功能上的绝对区分关系，也不能理解为指示或暗示相对重要性或者相应对象的数量。除非特别说明，描述中可能涉及到的“至少一个”是指一个或者一个以上，“多个”是指两个或两个以上。

另外，在表示特征时，字符“/”可以表示前后关联对象存在或的关系，例如，抬头显示/平视显示，可以表示为抬头显示或平视显示。在表示运算时，字符“/”可以表示前后关联对象存在相除的关系，例如，放大倍数M=L/P，可以表示为L(虚像大小)除以P（像源大小）。并且，不同示例中的“和/或”仅仅是为了描述前后关联对象的关联关系，这种关联关系可以包括三种情况，例如，凹面镜和/或凸面镜，可以表示为单独存在凹面镜、单独存在凸面镜、同时存在凹面镜和凸面镜。

HUD主要利用光学的反射原理，将待显示的成像光线经过透明表面反射进入人眼，人眼可以沿着光线反方向观看到相应的信息，由于不需要专门的显示屏，因此为信息显示提供了另一种方便的实现方式。特别是将透明表面（如挡风玻璃等）设置在驾驶人员的前方视野中，如果驾驶人员在驾驶车辆时需要查看信息，则不必将视野转到车辆前方以外的地方，提高了驾驶人员的驾驶安全。在一些示例中，在车辆中控台上可以固定安装一个HUD显示设备，HUD显示设备包括光机及光学镜片等，光机的背光源可以基于LED（Light EmittingDiode，发光二极管）、激光等技术实现照明，光机的像源可以基于LCD（Liquid CrystalDisplay，液晶显示器）、DLP（Digital Light Processing，数字光处理技术）、MEMS激光扫描、LCOS（Liquid Crystal on silicon，硅基液晶）等技术实现显示。其中光机对应像源的显示面会显示需要投影在成像位置上的图像（显示内容），并将图像的显示光投射出去，通过光学镜片的光路规划最终将显示光反射在车辆的挡风玻璃上，挡风玻璃作为反射显示光的透明表面，可以充当显示屏，驾驶人员可以通过挡风玻璃直接观察到显示内容对应的虚像，比如显示内容可以为导航信息及车速等。

如图1所示，HUD显示设备可以至少包括光机1、第一反射镜2、第二反射镜3，在本示例中，由第一反射镜2、第二反射镜3为配合实现光路传输的光学镜片组，光学镜片组中的第一反射镜2、第二反射镜3可以将光机1投射出的显示光投影到挡风玻璃4上。在一些示例中，第一反射镜2、第二反射镜3可以根据需求设置为凹面镜、凸面镜等。在一些示例中，光学镜片组还可以通过一个或多个透射镜片实现光路的规划。光机1投射出显示相应信息的光线，通过第一反射镜2、第二反射镜3实现光路规划，可以在较小的空间内进行光路定制，并满足不同的投影显示要求。光机1投射出的显示光经过第一反射镜2、第二反射镜3的多次反射最终投影在车辆的挡风玻璃4上，在车内的驾驶人员6可以对着挡风玻璃4看到光机1的投射光线经过挡风玻璃4上形成的虚像5，对应的可以是车辆的参数信息等。在一些示例中，第一反射镜2、第二反射镜3还可以进行一定程度的角度调整，从而改变投射光线在挡风玻璃4上的投影位置，以适应不同驾驶人员6的高度。需要补充的是，针对不同光机的特性，对应地还可以设置有散光镜，调整相应的成像效果。在一些示例中，HUD显示设备中还可以包括菲涅尔透镜、波导光学器件、衍射光学器件、全息光学器件、锥形光纤等模块实现光路规划及优化。

如图2所示，一方面，投影显示的虚像可以通过调节第一反射镜2、第二反射镜3的角度来改变投影的位置，以虚像51为例，投影的位置可以向上微调，也可以向下微调，这里的“上”、“下”可以是驾驶人员坐在驾驶座位上观察前挡风玻璃时的上下方向，这样可以满足不同身高驾驶人员的观看要求。在一些示例中，虚像51还可以根据挡风玻璃外的目标物体位置，向左微调或者向右微调，这里的“左”、“右”同样可以是驾驶人员坐在驾驶座位上观察前挡风玻璃时的左右方向，这样可以保证虚像51与目标物体在驾驶人员的视线上保持较好的贴合效果。相应地，虚像51所在的显示区域大小由光机及光学镜片组的参数决定，显示区域的长和高在同一参数下是固定的并事先存储在数据库中供调用，显示区域还可以通过设置的原点来确定显示区域的位置，原点位置的数值是跟第一反射镜2、第二反射镜3的调节参数映射的并事先存储在数据库中供调用。

另一方面，还可以调节虚像的虚像距离，即投影虚像到人眼瞳孔之间的距离，具体可以通过调节第一反射镜2、第二反射镜3之间光线传输的光程，或者调整第一反射镜2、第二反射镜3中至少一个的焦距实现。如图2所示，通过调节可以在不同的显示焦面上分别显示虚像51、虚像52、虚像53，虚像51、虚像52、虚像53与驾驶人员的人眼位置的距离都不一样，驾驶人员的观看效果就呈现为不同远近的显示图像。在一些示例中，还可以设置有多个传输路径的显示光路，选择不同的显示光路可以在不同的显示焦面上呈现虚像，也就产生不同距离的显示效果。远近不同的虚像可以与不同距离的实际物体相贴合，这样可以提高驾驶人员观看显示内容的真实性。需要说明的是，不同的显示焦面在空间中的位置可以在事先存储的数据库中进行调用，相应地，也可以与调节显示焦面的对应参数形成映射，通过参数查询来获得指定显示焦面的空间坐标位置。

在一些示例中，上述集成在车辆中控台的HUD显示设备可以是车辆购置后加装的，也可以是在车辆出厂前直接集成安装好的。为了显示车辆的参数信息，相应的HUD显示设备还可以与车机进行交互。图3示出了HUD显示设备与车机20之间的模块示意图，HUD显示设备由车机20提供电源及数据。HUD显示设备可以包括处理器10、以太网接口101、CAN（Controller Area Network，控制器域网）接口102、电源管理模块103、运行内存104、存储内存105、电机106、背光源107、像源108、雷达109、相机110等。

需要说明的是，图3中列举的各个模块仅仅是示例性的描述，并不构成任何的限定，在一些示例中HUD显示设备还可以包括其他模块。另外，上述的模块在不同的示例中可以在一个或多个硬件中实现，或者单个模块由多个硬件组合实现。

其中，处理器10作为HUD显示设备的控制中心，包括任何类型的一个或多个处理单元，包括但不限于微控制单元、微控制器、DSP（Digital Signal Processor，数字信号控制单元）或其任意组合。处理器10用于根据计算机程序产生操作控制信号，实现对其他各个模块的控制。

以太网接口101是局域网通信的网络数据连接端口，定义了一系列的软件和硬件标准，通过以太网接口可以将多个电子设备连接在一起，在本示例中，可以与车机20进行信息交互。

CAN接口102是控制器局域网的网络数据连接端口，为汽车内部的控制系统和嵌入式工业控制提供标准的总线，实现控制各节点之间的通信交互，在本示例中，同样可以与车机20进行信息交互。

电源管理模块103连接车机20接收车机20提供的电源，为HUD显示设备各个模块提供稳压电源供电，保证处理器10等不会被烧坏。

运行内存104用于存储处理器10执行的计算机程序，及暂时存放的运算数据、与存储内存交换的数据，可以为SDRAM(Synchronous Dynamic Random-access Memory，同步动态随机存取内存)等。

存储内存105用于存放显示设备的相关显示内容等资源，可以为Flash，也可以提供接口接入外部存储器。

电机106用于驱动显示设备中的光学镜片发生转动，从而实现相应的光路定制，比如调整虚像的投影位置或虚像距离。

背光源107，用于提供照明光及根据处理器10的控制调整照明光的亮度，与像源108配合实现光机投影显示的主要功能。

像源108，用于根据处理器10的控制显示相应信息的图像并投射显示光出去，包括LCD等。

雷达109，用于通过电磁波来确定目标物体的位置，通常可以知道目标物体的距离，但是由于电磁波一般都是从目标物体正对的面上反射回来，因此并不太容易获取到目标物体的大致高度。

相机110，用于通过视觉识别来确定目标物体的位置，比如单目相机或双目相机，单目相机与双目相机之间的最大区别在于双目相机可以捕捉两个不同视角下的图像，从而可以获得三维空间中的距离信息，而单目相机只能捕捉单个视角下的图像，因此其视觉效果相对单一，但是由于双目相机多了获取图像的视角传感元件，因此要比单目相机的成本高。

在一些示例中，雷达109和相机110还可以是直接连接车机20，并没有与HUD显示设备的处理器10进行连接，比如车机20上用于自动驾驶集成的雷达及相机，HUD显示设备可以通过与车机20通信来实时获取到雷达和相机的采集数据，从而可以利用这些数据来分析挡风玻璃外的目标物体。

如图4所示，HUD是在挡风玻璃上直接投影显示的方式，因此可以与挡风玻璃外的真实世界相结合实现增强显示，应用于驾驶过程中，可以对挡风玻璃外的潜在危险进行识别，并采用直观的标识信息进行告警，及时提醒驾驶人员注意前方的行人等危险因素，及时做出避让的措施。以图4所示，当车辆前方出现行人7时，由于行人7可能成为车辆行驶的潜在风险，所以需要通过雷达或相机等传感设备感知到这个目标物体，然后HUD显示设备可以在行人7对应的位置投影显示相应的标识信息5，标识信息5即是HUD显示设备通过挡风玻璃的反射形成的虚像，这样驾驶人员就可以透过挡风玻璃看到告警的提示。但是，HUD显示设备在实现增强显示时，需要投影显示的标识信息与实际的物体贴合比较好，才能保证驾驶人员透过挡风玻璃观察到的标识信息5是刚好在行人7身上的，否则，如图5所示，如果投影显示的位置处理存在偏差，就会造成标识信息5与行人7产生偏离，这样就会严重影响用户的感知体验。

虚实贴合的偏差不仅仅包括相对于挡风玻璃的上下左右偏差，还包括相对于人眼距离的前后偏差。如图6所示，标识信息5所在的显示焦面离人眼6比较近，并没有与实际的行人7完全贴合。如图7所示，通过调节显示焦面的虚像距离或选择更远的显示焦面显示标识信息5，这样可以保证显示的标识信息5可以更加靠近行人7，保证更好的贴合效果。深度方向的贴合不好会严重影响观察者的感知效果，因为当观察近距离物体时，人眼的睫状肌需要收缩，使晶状体凸度更大，从而使眼睛的焦距更短，而观察远距离物体时，人眼的睫状肌需要扩张，使晶状体凸度更小，从而使眼睛的焦距更长。如果标识信息5与行人7贴合的不好，就会使驾驶人员在远距离的聚焦（行人7）与近距离的聚焦（标识信息5）之间来回转换，频繁调动眼部肌肉，在实际物体和虚拟图像之间切换聚焦，长时间下来便会产生视觉疲劳，这样必然会影响到用户体验的效果。

为了减少偏差，就需要准确地确定目标物体的位置，从而精准地计算出虚像投影显示的位置，这样才能保证人眼观察到的虚像与实际物体处于基本相同的位置，保证虚实贴合的效果。如图8所示，实现虚实贴合的显示方法具体包括步骤S10、步骤S20及步骤S30，需要说明的是，步骤S10与步骤S20之间并没有绝对的先后关系，在一些示例中，步骤S10还可以与步骤S20同时执行。

其中，步骤S10、获取目标物体所在的第一位置，所述第一位置的至少第一维度信息根据第一数据源确定，所述第一位置的至少第二维度信息根据第二数据源确定。目标物体是挡风玻璃前的实际物体，比如行人、车辆等，为了实现虚实结合，就必须先确定目标物体的位置，才可以确定标记在目标物体上的虚像（即可以是标识信息）位置。在一些示例中，可以采用雷达来实现目标物体的定位，如图10所示，雷达109可以是设置在车辆的防撞梁后，雷达109通过电磁波信号来感应前方的物体，雷达109可以根据信号的返回时间及方向参数计算出目标物体的位置，可选地，雷达109可以直接返回一个表达目标物体所在的坐标，比如目标物体中心点在特定坐标系中的坐标。在一些示例中，也可以采用相机来实现目标物体的定位，如图10所示，相机110可以是设置在车辆的前挡风玻璃后，相机110通过图像识别轮廓来判断前方的物体，相机110可以根据物体在图像中的相对位置计算出目标物体的位置，可选地，相机110可以直接返回一个表达目标物体所在的坐标，比如目标物体中心点在特定坐标系中的坐标。

为了准确地表达特定物体在空间中的具体位置，可以辅助相应的空间坐标系来进行定位，空间坐标系可以包括三维笛卡尔坐标系、圆柱坐标系、球面坐标系等。在一些示例中，为了简化空间坐标系与像素坐标系之间的转换难度，如图11所示，可以设置一个三维笛卡尔坐标系59，坐标系59包括三个两两相互垂直的坐标轴x、y、z，x轴指向第二方向，y轴指向第三方向，z轴指向第一方向，在本示例中，第一方向为从雷达指向目标物体的水平方向，即可以是驾驶人员坐在驾驶舱内正对目标物体的水平观察方向，亦可以是人眼观察前方目标物体的深度方向。第二方向为雷达所在车辆的左驾与右驾之间的水平方向，即可以是驾驶人员坐在驾驶舱内正对目标物体的左边与右边之间的水平方向，亦可以是汽车前挡风玻璃的宽度方向。第三方向为与地面垂直的竖直方向，即可以是汽车前挡风玻璃的高度方向。相应地，可以通过x值、y值、z值分别定义不同方向轴上位置的维度信息，从而可以确定一个唯一点的位置。进一步，为了简化计算量，可以将雷达在坐标系中的位置定义为原点，即在三个方向轴上的数值为（0，0，0），而通过与雷达之间的相对位置关系，来确定目标物体中心点的位置。需要说明的是，相机返回的表示坐标系的维度信息也可以参照上述的三维笛卡尔坐标系，当同时有雷达和相机时，可以统一以雷达的位置作为原点位置，或者统一以相机的位置作为原点位置。

因此，如果需要确定目标物体的位置，就必须获取到第一方向、第二方向及第三方向的维度信息，但是，对于雷达而言，目标物体相对于雷达原点的高度方向（即第三方向）的维度信息未知，而对于单目相机而言，目标物体相对于相机原点的深度方向（即第一方向）的维度信息未知，这样单独使用雷达或单目相机来定位就无法获取到目标物体的完整信息，也就无法对目标物体的位置进行精准定位。在一些示例中，为了补足缺失的维度信息，在对目标物体进行标记前，会从第一数据源中获取部分维度信息，再从第二数据源中获取补充的维度信息。不同的数据源可以是雷达、相机的采集数据或者是事先存储的预设值，通过第一数据源与第二数据源的结合，来保证获取到目标物体分别在第一方向、第二方向及第三方向上位置的维度信息。其中，预设值可以是事先根据车辆行驶时经常遇到的实际物体的高度设定的一个平均高度，然后根据平均高度确定在对应的坐标系中所具有的y值，即可以是映射为坐标系中在第三方向上的预设维度信息。在一些示例中，为了提高预设值的准确性，预设维度信息还可以根据目标物体的类型确定，目标物体的类型可以根据相机的图像识别确定，但并不以此为限。当目标物体的类型确定以后，就会查询目标物体类型相对应的预设值，比如如果检测到前方是人，那么根据人的中心点预设高度就可以定位在1.75/2米左右，如果是小汽车，预设高度就可以设置的低一点，如果是卡车或大客车，预设高度就可以设置的高一点。

在一些示例中，由于雷达无法获取到目标物体在第三方向上位置的维度信息，因此第一数据源可以通过雷达先获取到目标物体在第一方向上位置的维度信息及在第二方向上位置的维度信息。对于目标物体在第三方向上位置的维度信息，可以借助相机的采集数据或预设值。相应地，第二数据源可以再通过单目相机采集的目标物体在第三方向上位置的维度信息，然后分别将两个数据源的第一方向、第二方向、第三方向的维度信息拼接起来，形成一个完整的第一位置数据。可选地，也可以采用目标物体在第三方向上位置的预设维度信息，比如调用配置数据库获得对应的预设维度信息，与雷达采集的维度信息进行拼接，形成一个完整的第一位置数据。在一些示例中，当从第一数据源获取到第一方向、第二方向的维度信息后，还会根据情况选择第二数据源，比如在有单目相机采集的维度信息数据时，选择单目相机作为第二数据源，在没有单目相机采集的维度信息或者没有单目相机的情况下，默认选择预设维度信息。

在一些示例中，由于单目相机无法获取到目标物体在第一方向上位置的维度信息，因此第二数据源可以通过单目相机先获取到目标物体在第二方向上位置的维度信息及在第三方向上位置的维度信息。对于目标物体在第一方向上位置的维度信息，可以借助雷达的采集数据或预设值。相应地，第一数据源可以再通过雷达采集的目标物体在第一方向上位置的维度信息，然后分别将两个数据源的第一方向、第二方向、第三方向的维度信息拼接起来，形成一个完整的第一位置数据。可选地，也可以通过单目相机并结合目标物体在第一方向上位置的预设维度信息进行推测，比如通过单目相机获得目标物体在镜头中的大小比例，然后从数据库中调用对应大小比例的预设维度信息，与单目相机采集的其他维度信息进行拼接，形成一个完整的第一位置数据。在一些示例中，当从第二数据源获取到第二方向、第三方向的维度信息后，还会根据情况选择第一数据源，比如在有雷达采集的维度信息数据时，选择雷达作为第一数据源，在没有雷达采集的维度信息或者没有雷达的情况下，默认选择预设维度信息。

在一些示例中，在雷达和单目相机共存的情况下，可以分别由雷达和单目相机同时提供所有它们可以获取到的维度信息，相应地，通过雷达采集目标物体在第一方向上位置的维度信息及在第二方向上位置的维度信息，而同时单目相机采集目标物体在第二方向上位置的维度信息及在第三方向上位置的维度信息。由于雷达和单目相机的不同采集特点，分别采集了不同方向的维度信息，但其中都采集了在第二方向上位置的维度信息，即相对于挡风玻璃宽度方向上的位置，此时可以选择其中一个作为最终的维度信息，也可以同时选择两个取平均值。在一些示例中，还可以根据雷达和单目相机的准确性来确定，由于雷达和单目相机的采集方式不同，因此在不同的情况下，采集信息的准确性也会各有优势。单目相机是通过拍摄的图像来识别的，因此光线的好坏很容易影响识别的准确性，比如天气不好或在晚上，相比之下雷达的采集效果会更加好一点。而雷达是通过电磁波来识别的，因此外部环境的无线干扰很容易影响识别的准确性，比如交通拥挤时大量车辆聚集甚至并排行驶时，相比之下单目相机的采集效果会更加好一点。因此在选择特定数据源时，可以基于天气、阴暗程度、交通拥堵情况等条件的判断，最终作出相应的处理。

由于上述不同示例中获取第一位置的具体维度信息，只需要简单的雷达和/或单目相机就可以完成，因此避免了使用双目相机来同时获取到第一方向、第二方向及第三方向上位置的维度信息，实现起来更加的简单，成本也得到了有效的控制。在一些示例中，第一位置也可以通过双目相机等一个数据源获得在第一方向、第二方向及第三方向上位置的所有维度信息，即可以是所述第一位置根据第一数据源确定，可选地，所述第一数据源提供双目相机采集的所述目标物体在第一方向上位置的维度信息、在第二方向上位置的维度信息及在第三方向上位置的维度信息，所述第一方向为从所述双目相机指向所述目标物体的水平方向，所述第二方向为所述双目相机所在车辆的左驾与右驾之间的水平方向，所述第三方向为与地面垂直的竖直方向。

步骤S20、获取视点所在的第二位置。视点可以是指观察目标物体的眼睛位置，比如可以是汽车座舱内驾驶人员眼睛对应的点位。目标物体所在的第一位置和视点所在的第二位置共同决定了视线的方向，如图9、图10所示，基于光线直线传播的特性，从视点6到行人7之间的虚线表示眼部观察目标物体的视线，其中视线会经过相应的显示焦面50，如上所述，显示焦面50是HUD显示设备将虚像投影到特定虚像距离的显示面，不同的配置参数下的显示焦面50距离视点6的距离不一样，因此不同距离的显示焦面50被视线穿过的位置也不尽相同。为了保证投影显示的虚像5可以与目标物体7完全贴合在一起，则一方面需要保证显示焦面50离视点6的距离与目标物体7离视点6的距离差不多，另一方面，投影在显示焦面50上的虚像5的位置要与视点6、目标物体7共线，即处于在视线所在的路线上，也就是视线与显示焦面50相交的位置，以下将详述如何通过上述的关系计算出虚像所在的第三位置。

在一些示例中，视点所在的第二位置可以是默认设置的参数，通过调用数据库来获取，可选地，根据存储的不同身份驾驶人员的身高默认设置有不同的第二位置数据，驾驶人员身份的识别可以根据车载的按键选择来识别，或者通过车内相机来进行面部识别。在一些示例中，视点所在的第二位置信息是通过动态采集获取的，比如通过车内相机捕捉驾驶人员的眼部位置来确定视点所在的第二位置。需要说明的是，第二位置信息与第一位置类似，可以是三维笛卡尔坐标系中对应的点，同样会在第一方向、第二方向及第三方向上具有相应的维度信息，第一位置和第二位置同处于一个坐标系，因此可以根据第一位置和第二位置来确定视线的走向，可选地，可以通过相应的空间函数来表示两者之间的视线。

步骤S30、根据所述第一位置、第二位置确定显示焦面的显示区域上对应的第三位置，所述第三位置与所述第一位置、第二位置处于同一直线，所述第三位置用于显示标记所述目标物体的标识信息。如上所述，第一位置、第二位置可以确定视线的走向，如图9、图10所示，进一步就可以确定出标识信息（虚像）5所需要在显示焦面50上显示的位置。在一些示例中，如果显示焦面50仅有一个，那么显示焦面50在第一方向上的维度信息就是默认的设置值，如果显示焦面50存在多个或可调节，就根据目标物体7在第一方向上的维度信息确定需要投影到的显示焦面50，即保证显示焦面50与目标物体7在第一方向上处于差不多的位置，进一步获取对应显示焦面在第一方向上的维度信息。相应地，标识信息5所在的第三位置在第一方向上的维度信息与显示焦面在第一方向上的维度信息一致，这样就可以利用上述的空间函数来计算出第三位置在第二方向上的维度信息及第三方向上的维度信息。

在一些示例中，视线的空间函数可以采用空间两点式直线方程来推导。假设目标物体所在的第一位置已经通过步骤S10获得，为（x1，y1，z1），其中，x1表示第一位置在第二方向上位置的维度信息，y1表示第一位置在第三方向上位置的维度信息，z1表示第一位置在第一方向上位置的维度信息。视点所在的第二位置已经通过步骤S20获得，为（x2，y2，z2），其中，x2表示第二位置在第二方向上位置的维度信息，y2表示第二位置在第三方向上位置的维度信息，z2表示第二位置在第一方向上位置的维度信息。空间中的两个点可以决定一条直线，因此表示视点与目标物体之间直线的空间函数可以按照以下公式表示：

(x - x1) / (x2 - x1) = (y - y1) / (y2 - y1) = (z - z1) / (z2 - z1)，

其中(x，y，z)可以表示视线对应直线上的任意一点，包括与显示焦面50相交的点，如上所述，视线与显示焦面50相交的点即为标识信息5显示的第三位置，由于标识信息5在第一方向上位置的维度信息与显示焦面50的一致，因此是已知的，把标识信息5对应的z值代入到上述的公式中，就可以计算出第三位置在第二方向上位置的维度信息（x值）及在第三方向上位置的维度信息（y值），相应地，就可以用x值、y值、z值在三维笛卡尔坐标系中确定一个唯一的位置点。需要说明的是，通过空间函数确定第三位置的计算公式并以上述为限，还可以采用其他方式，比如根据以下公式进行向量计算：

(x3,y3,z3)= (x2,y2,z2) + [(x1,y1,z1)- (x2,y2,z2)]*[(zf-z2)]/(z1-z2)],

其中，(x3,y3,z3)为第三位置到原点的向量，zf为已知的显示焦面50在第一方向上位置的维度信息。

在本示例中，由于第一位置、第二位置的维度信息是相对于三维笛卡尔坐标系中，因此根据第一位置、第二位置确定的第三位置也是采用三维笛卡尔坐标系的表示方式，相应地，标识信息对应的x值、y值并不能直接应用于HUD显示设备的控制中。HUD显示设备中采用的是像素坐标系，因为投影显示的内容是由光机中的像源确定的，而像源显示图像的原理是基于若干个像素组合而成的，像源显示是由指定电路上的处理器（参照图3）具体控制对应像素的亮度及颜色实现的。为了实现显示处理，如图11所示，如果获取到的第三位置是在空间坐标系表示的坐标，需要将第三位置从空间坐标系转换到像素坐标系。对于像素坐标系而言，包括两个相互垂直的U轴及V轴， U轴对应于三维笛卡尔坐标系中的x轴，V轴对应于三维笛卡尔坐标系中的y轴，像素坐标系中坐标轴的单位是像素。通过像素坐标系可以准确地表示显示焦面上显示区域的每一个点位置，而显示区域中的像素是与光机中像源的像素一一对应的。需要说明的是，显示区域可以通过光学镜片组的调整而调整在对应显示焦面上的位置，但是像素坐标系是相对于显示区域来定位的，所以只要U值和V值确定就可以定位到具体的显示区域中，与整个显示区域在显示焦面的哪个位置无关。可选地，像素坐标系原点可以位于显示区域的左上角，通过U值和V值对应的像素值来定位与像素坐标系原点的相对位置关系，为了实现空间坐标系与像素坐标系之间的转换，还需要知道像素坐标系原点在三维笛卡尔坐标系中的x值、y值，如果像素坐标系原点位于显示区域的左上角，即显示区域左上角在三维笛卡尔坐标系中的维度信息，参见图11中的（x4，y4，z4）。这个维度信息与显示区域的投影位置有关，可以根据HUD显示设备的投影配置参数确定，具体可以将HUD显示设备提前标定的数值存储在数据库中，根据投影调节参数调用。

假设步骤S30中确定的第三位置信息为（x3，y3，z3），是已知的，因此可以根据以下公式来计算第三位置的U值和V值：

U=Lp*(x3-x4)/L，

V=Hp*(y3-y4)/H，

其中，L，H是显示区域投影的光学参数，用于表示显示区域的物理尺寸，这个在HUD显示设备设计出厂后就已经固定，因此可以通过调用预设的数值确定，比如L为21厘米，H为12厘米。Lp、Hp是显示区域对应的像素尺寸，这个与光机的像源相关，也是一个固定参数，因此也可以通过调用预设的数值确定，比如Lp为854像素，Hp为480像源。如上所述，x3、y3、x4、y4都是可以获取到的已知值，相应地，就可以很容易地确定对应的U值和V值。进一步可以根据U值、V值来将相应的标识信息显示在确定的第三位置上。通过上述的算法实现显示相对比较简单，可以减少显示信息带来的不必要延时，可以大大提高贴合的效果，用户体验也会得到很好的增强。

驱动HUD显示设备将指定的标识信息显示在第三位置上，这样驾驶人员就可以透过挡风玻璃看到标识信息叠加在目标物体之上，从而感知到潜在危险的存在。在一些示例中，如图9、图10所示，标识信息5可以是一个具有感叹号的图标，也可以是其他用于信息提示的图标，相应的颜色可以设定为红色等醒目的颜色。可选地，标识信息还可以根据目标物体的类型确定，比如目标物体是行人时，标识信息就是具有感叹号的图标，而目标物体是车辆时，标识信息就是具有车辆形状的图标。在一些示例中，为了增强告警的效果，还可以将标识信息设定为具有动画的动态效果，比如频繁闪烁，提高驾驶人员的注意程度。在一些示例中，标识信息的显示大小也是可以动态调整，由于在步骤S10中已经获取到的目标物体在第一方向上位置的维度信息，因此可以很容易地确定目标物体与车辆之间的距离，当与车辆的距离变小时，可以根据设定在第三位置上显示的图标信息也会随之变大，这样可以提高驾驶人员的注意力，尽量减少不必要的危险发生。

如图12所示，具有HUD功能的显示设备包括处理器1001、存储器1002、输入设备1003及输出设备1004，显示设备可以通过输入设备1003接收控制指令及数据，也可以通过输出设备1004输出相应的信息。存储器1002上存储有处理器1001上运行的计算机程序，处理器1001执行所述计算机程序时实现上述的显示方法。

如图13所示， HUD显示设备100具体包括光机1及包括第一反射镜2、第二反射镜3在内的光学镜片组，具体地，HUD显示设备100包括一个壳体，壳体通过包络形成收容相关元件的内部空间，在壳体的内部通过支架等安装光机1及第一反射镜2、第二反射镜3，第一反射镜2及第二反射镜3通过配合将光机1产生的显示光从壳体上的窗口投射出去。当HUD显示设备100嵌入到汽车的中控台内时，壳体上的窗口正对着中控台上方的车辆挡风玻璃，相应地，投射出的显示光就会在挡风玻璃上发生反射形成人眼可以看到的虚像。具体地，HUD显示设备利用上述的显示方法，获取第一位置及第二位置，根据第一位置、第二位置确定第三位置， 利用第三位置来定位对应的标识信息所显示的位置，从而保证在挡风玻璃上形成虚像中的标识信息可以与挡风玻璃外的目标物体完美贴合。

如图14所示，在一些示例中，交通工具可以集成有上述的HUD显示设备，通过投影将相应的标识信息投影在车辆挡风玻璃上，从驾驶舱内观看挡风玻璃的效果就是可以看到车辆的标识信息显示在目标物体位置上。另外，驾驶人员还可以在驾驶的过程中正对着挡风玻璃查看车辆速度、导航信息等，无需低头查看传统的仪表盘，提高了驾驶的安全性。需要说明的是，交通工具并不局限于如图14所示的汽车，也可以包括公交车、卡车、挖掘机、摩托车、火车、高铁、轮船、游艇、飞机、宇宙飞船等。投影的挡风玻璃也不局限于汽车的前挡风玻璃，也可以是其他位置的透明表面。

在一些示例中，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程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的显示方法。

结合上述示例，本申请涉及的技术方案可以直接体现为硬件、由控制单元执行的软件模块或二者组合，即一个或多个步骤和/或一个或多个步骤组合，既可以对应于计算机程序流程的各个软件模块，亦可以对应于各个硬件模块，例如ASIC（Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路）、FPGA（Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）或其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。为了描述的方便，在上述描述时以功能分为各种模块分别描述，当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过上述示例的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请涉及的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来。该软件由微控制单元执行，依赖于所需要的配置，可以包括任何类型的一个或多个微控制单元，包括但不限于微控制单元8、微控制器、DSP（Digital Signal Processor，数字信号控制单元）或其任意组合。该软件存储在存储器，例如，易失性存储器（例如随机读取存储器等）、非易失性存储器（例如，只读存储器、闪存等）或其任意组合。

综上所述，本申请通过特定扫描设备获取目标物体所在的第一位置，并对第一位置中的缺失维度信息进行补足处理，获得完整的第一位置信息，再获取视点的第二位置，根据第一位置及第二位置确定显示焦面上显示的标识信息所在的第三位置，通过第三位置可以控制标识信息在显示区域中的具体位置。本申请可以采用更灵活且低成本的方式实现虚像与目标物体的准确贴合，提高用户体验。

应当理解，虽然本说明书包括一些示例，但这些示例中的任何一个并非仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为了清楚的目的。本领域普通技术人员应当将说明书作为一个整体，各示例中的技术方案也可以进行适当的组合，形成本领域普通技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡是未脱离本申请教导内容所作的等效实施方式或变型均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种显示方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取目标物体所在的第一位置，所述第一位置的至少第一维度信息根据第一数据源确定，所述第一位置的至少第二维度信息根据第二数据源确定；

获取视点所在的第二位置；

根据所述第一位置、第二位置确定显示焦面的显示区域上对应的第三位置，所述第三位置与所述第一位置、第二位置处于同一直线，所述第三位置用于显示标记所述目标物体的标识信息。

2.根据权利要求1所述的显示方法，其特征在于，所述第一数据源提供雷达采集的所述目标物体在第一方向上位置的维度信息及在第二方向上位置的维度信息，所述第一方向为从所述雷达指向所述目标物体的水平方向，所述第二方向为所述雷达所在车辆的左驾与右驾之间的水平方向。

3.根据权利要求1或2所述的显示方法，其特征在于，所述第二数据源提供单目相机采集的所述目标物体在第三方向上位置的维度信息，所述第三方向为与地面垂直的竖直方向。

4.根据权利要求1或2所述的显示方法，其特征在于，所述第二数据源提供所述目标物体在第三方向上位置的预设维度数值，所述第三方向为与地面垂直的竖直方向。

5.根据权利要求4所述的显示方法，其特征在于，所述预设维度数值根据所述目标物体的类型确定。

6.根据权利要求1所述的显示方法，其特征在于，所述根据所述第一位置、第二位置确定显示焦面的显示区域上对应的第三位置包括：

所述第三位置在第一方向上位置的维度信息根据所述显示焦面确定，所述第一方向为从雷达指向所述目标物体的水平方向。

7.根据权利要求1所述的显示方法，其特征在于，所述第三位置用于显示标记所述目标物体的标识信息包括：

将所述第三位置从空间坐标系转换到像素坐标系，以实现所述标识信息的显示处理。

8.一种显示设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-7任一项所述方法的步骤。

9.一种交通工具，其特征在于，包括权利要求8所述的显示设备。

10.一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程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述方法的步骤。

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