CN117707446A - 一种显示方法及设备 - Google Patents

Abstract

本申请适用于显示技术领域，提供了一种显示方法及设备，包括：获取用户的面部图像，根据面部图像确定用户对应的下视角，基于该下视角和视图矩阵矩阵，确认虚像显示设备投射目标对象的目标显示位置，由此，可以根据不同用户的眼睛位置对目标对象的显示位置进行调整，优化了目标对象的显示效果。

Description

一种显示方法及设备

技术领域

本申请属于显示技术领域，尤其涉及一种显示方法及设备。

背景技术

目前，通过将抬头显示装置(Head Up Display，HUD)的像源发出的光线入射到成像窗(后装的成像板或者车辆的挡风窗等)上，用户无需低头就可以直接看到画面，从而可以提高用户体验。例如，在一些情形中，可以避免驾驶员在驾驶过程中低头看仪表盘所导致的分心，从而提高了驾驶安全系数，同时也能带来更好的驾驶体验。

发明内容

本申请实施例提供了一种显示方法及设备。

第一方面，提供了一种显示方法，应用于虚像显示设备，包括：根据用户眼睛的位置确定所述用户对应的下视角，所述下视角为第一方向与水平方向之间的夹角，所述第一方向为所述用户眼睛的位置与所述虚像显示设备之间连线所沿的方向；根据所述下视角确定目标显示位置；将目标对象投射至所述目标显示位置。

第二方面，提供了一种显示设备，所述显示设备包括：获取模块，用于根据用户眼睛的位置确定所述用户对应的下视角，所述下视角为第一方向与水平方向之间的夹角，所述第一方向为所述用户眼睛的位置与所述显示设备之间连线所沿的方向；计算模块，用于根据所述下视角确定目标显示位置；显示模块，用于将目标对象投射至所述目标显示位置。

第三方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：一个或多个处理器；一个或多个存储器；所述存储器与所述一个或多个处理器耦合，所述存储器用于存储计算机程序代码，所述一个或多个处理器调用所述计算机程序代码以使得所述电子设备实现第一方面中任一项所述的显示方法。

第四方面，提供了一种抬头显示设备，所述抬头显示设备用于执行第一方面中任一项所述的显示方法。

第五方面，提供了一种交通工具，包括第四方面所述的一种抬头显示设备。

例如，在上述第一至第五方面中的任一实施例的基础上，所述根据用户眼睛的位置确定所述用户对应的下视角之前，还包括：获取所述用户的面部图像，并基于所述面部图像获取所述用户眼睛的位置；其中，所述根据所述下视角确定目标显示位置，具体包括：根据所述下视角确定视图矩阵，所述视图矩阵用于将所述目标对象的第一坐标转换至以所述虚像显示设备投射的画面为基准的坐标系中，其中，所述第一坐标为所述目标对象在以所述目标对象自身为基准的坐标系中的坐标，所述第一坐标转换至以所述虚像显示设备投射的画面为基准的坐标系中的坐标表示的位置为所述目标显示位置。

例如，在上述第一至第五方面中的任一实施例的基础上，所述视图矩阵是基于模型矩阵、观察矩阵和投影矩阵得到的，其中，所述方法还包括：利用模型矩阵，将所述目标对象预设的第一坐标转换为第二坐标，其中，所述第二坐标为所述目标对象对应的世界空间中的坐标；利用观察矩阵，将所述第二坐标转换为第三坐标，所述第三坐标为所述目标图像在以所述虚像显示设备为基准的坐标系中的坐标；利用投影矩阵，将所述第三坐标转换为第四坐标，所述第四坐标为以所述虚像显示设备投射的画面为基准的坐标系中的坐标。

例如，在上述第一至第五方面中的任一实施例的基础上，所述根据所述用户眼睛的位置确定所述用户对应的下视角，具体包括，根据以下公式计算所述用户对应的下视角，

其中，θ为所述用户对应的下视角，h₂为所述用户的眼睛相对于所述虚像显示设备中心位置的垂直高度，d₂为所述用户的眼睛相对于所述虚像显示设备的中心位置的水平距离。

在该实现方式中，可通过图像采集设备简单快捷地获取用户的眼睛的位置，并通过简单计算即可获取用户的下视角，为以下的矩阵运算提供了数据基础，令本发明只需要获取不同用户的眼睛的位置即可确定调整虚像显示设备投射虚像的成像位置。

例如，在上述第一至第五方面中的任一实施例的基础上，在所述根据所述下视角确定目标显示位置之前，所述方法还包括：获取确定所述目标显示位置所需的参数，所述所需的参数包括：所述目标对象的各个顶点在以所述目标对象自身为基准的坐标系中的坐标；和/或，所述虚像显示设备投射的画面的宽高比；和/或，所述虚像显示设备对应的远裁剪平面的距离；和/或，所述虚像显示设备对应的近裁剪平面的距离。

例如，在上述第一至第五方面中的任一实施例的基础上，确定所述模型矩阵M_model：

其中，(k_x，k_y，k_z)为所述目标对象的第一坐标转换为世界空间中的坐标对应的缩放系数，(t_x，t_y，t_z)为所述目标对象的第一坐标转换为世界空间坐标对应的平移量，α为所述目标对象的第一坐标转换为世界空间坐标对应的旋转角度，其中，所述缩放系数、所述平移量、所述旋转角度均为常量；

利用所述模型矩阵，将所述目标对象的第一坐标转换为世界空间中的第二坐标，具体如下，

P_vehicle＝M_modelP_model

其中，P_model为所述目标对象预设的第一坐标，P_vehicle为所述第二坐标。

例如，在上述第一至第五方面中的任一实施例的基础上，确定所述观察矩阵M_view：

其中，θ为所述用户对应的下视角，(l_x，l_y，l_z)为所述目标对象的所述第二坐标转换为以所述虚像显示设备为基准的坐标系中的坐标对应的平移量，其中，所述(l_x，l_y，l_z)为常量；

利用所述观察矩阵将所述第二坐标转换为在以所述虚像显示设备为基准的坐标系中的第三坐标P_hud：

P_hud＝M_viewP_vehicle。

例如，在上述第一至第五方面中的任一实施例的基础上，确定所述投影矩阵MP_rojection：

其中，FOV_v为所述虚像显示设备对应的垂直视场角，Aspect为所述画面的宽高比，FAR为所述虚像显示设备对应的远裁剪平面的距离，NEAR为所述虚像显示设备对应的近裁剪平面的距离；

利用所述投影矩阵将所述第三坐标转换为以所述虚像显示设备投射的画面为基准的坐标系中的第四坐标P_clip：

P_clip＝M_projectionP_hud。

本申请实施例提供了一种显示方法及设备，根据用户眼睛的位置确定用户对应的下视角，并根据下视角确定目标对象的目标显示位置，以及将目标对象投射到目标显示位置，从而实现了根据用户眼睛位置调整目标对象的显示位置，使得目标对象的显示位置更加符合用户的观看需求，优化了目标对象的显示效果、提升了用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，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1是本申请实施例提供的一种显示方法的示意性流程图；

图2是本申请实施例提供的一种显示设备的架构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种获取用户的下视角的方法的示意性流程图；

图4是本申请实施例提供的用户的下视角的示意图；

图5为本申请实施例提供的一种根据视图矩阵确定目标对象的目标显示位置的示意性流程图；

图6为本申请实施例提供的一种垂直视场角FOV_v示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当…时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

本申请的发明人在研究过程中发现，现有的虚像显示设备存在无法根据不同的驾驶者的身高、驾驶习惯和视觉习惯进行虚像的调整，由于不同用户的身高、驾驶习惯和观看习惯存在差异，在虚像显示设备投射虚像时，如果将虚像中的目标对象投射到默认位置，将导致有些用户无法正常观看到投射的该目标对象，从而造成虚像显示效果不佳的问题；以及，还会导致虚像无法与现实很好的融合，即显示的虚像与真实世界的透视关系会发生变化，人眼需要反复对焦，因此易造成用户的眼部疲劳，导致在行驶过程中出现危险。

针对以上问题，本发明提出了一种显示方法及设备，根据用户眼睛的位置确定用户对应的下视角，并根据下视角确定目标对象的目标显示位置，以及将目标对象投射到目标显示位置，从而实现了根据用户眼睛位置调整目标对象的显示位置，使得目标对象的显示位置更加符合用户的观看需求，优化了目标对象的显示效果、提升了用户体验。

为更加清楚地理解本申请实施例中的各种实现方式，以下首先对本申请实施例中涉及的技术术语进行定义或说明。

(1)视图矩阵：视图矩阵是基于模型矩阵(M_model)、观察矩阵(M_view)、投影矩阵(M_Projection)得到的矩阵，具体的，视图矩阵是投影矩阵(M_Projection)观察矩阵(M_view)、模型矩阵(M_model)相乘后得到的。通过模型矩阵将目标对象(例如图像的三维模型，即将图像作为三维模型)的模型空间中的坐标(例如目标对象的顶点在模型空间中的坐标)转换为世界坐标(World Coordinate，又称为世界空间中的坐标)，通过观察矩阵将世界坐标转换为观察坐标(View Coordinate)，通过投影矩阵将观察坐标转换为裁剪坐标(Clip Coordinate)，裁剪坐标即为图像的三维模型顶点在屏幕坐标系中显示的位置。

(2)抬头显示器(Head Up Display，HUD)：该HUD的作用，就是把时速、导航等重要的行车信息的虚像投影到用户前面的车辆的挡风玻璃或后装的成像版上，让用户尽量做到不低头、不转头就能看到时速、导航等重要的驾驶信息。

(3)视场角(Field of View，FOV)：指的是虚像显示设备能够显示信息的角度范围。例如，该虚像显示设备可以是安装在交通工具上的抬头显示设备(HUD)，则该视场角范围可以近似为用户(驾驶员或乘客)能够看到的角度范围，且该HUD可以在该视场角范围内显示相应的信息以供用户观看；FOV包括了水平视场角(FOV_h)和垂直视场角(FOV_v)。例如，视场角FOV的水平角度(FOV_h)可以为8～15°，例如，可以是8°、10°、12°或15°；垂直角度(FOV_v)可以为3～8°，例如，可以是3°、5°、7°或8°；不同的虚像显示设备具有不同的视场角，本发明实施例对此不做限定。

目前装载于交通工具的虚像显示设备，无法根据驾驶者的身高、驾驶习惯、视觉习惯等条件对虚像显示设备投射的虚像的位置进行调整，一旦用户相对于虚像显示设备的垂直高度发生改变，会导致不同的用户观察到的虚像无法与现实很好的融合，即显示的虚像与真实世界的透视关系会发生变化，人眼需要反复对焦，因此易造成用户的眼部疲劳，导致在行驶过程中出现危险。

随着当前智能汽车搭载自动驾驶功能的普及，为了用户及乘车者的安全，部分汽车的车机系统中装载有用户监测系统(Driver Monitor System，DMS)，用于根据采集到的用户的图像信息，利用算法分析用户的面部、上肢的变化，在检测到有危险行为时，通过车内的其他设备提醒用户。该DMS包括图像采集模块、图像处理模块及可根据图像信息实现各种功能的处理器，该DMS使用摄像头作为图像采集模块，该图像采集模块可以对用户的面部图像进行采集，该DMS一般安装于用户的正前方或正上方。

应理解，上述为对应用场景的举例说明，并不对本申请的应用场景作任何限定。

下面结合说明书附图，对本申请实施例提供的显示方法进行详细描述。

在一些实施例中，示例性地，如图1所示，为本申请实施例提供的一种显示方法的示意性流程图，该方法可以包括如下步骤S101-S104：

步骤S101、根据用户眼睛的位置计算该用户对应的下视角。

在一些实施例中，采用可收集该用户的面部信息及可对该面部信息进行处理的设备对该用户的面部信息进行采集，并且基于该面部信息获取用户眼睛的位置。

在一些实施例中，该下视角为第一方向与水平方向之间的夹角，该第一方向为该用户的眼睛的位置与该虚像显示设备之间连线所沿的方向，可以理解的是，该虚像显示设备与该用户的眼睛的位置进行连线的基准位置可以设置为该虚像显示设备的中心位置，即以该虚像显示设备的中心位置为基准位置，向该用户的眼睛的位置进行连线，该连线的方向即为该第一方向，本发明对该基准位置的设置不进行限定，在本申请的另一些实施例中，可以根据需要设置该基准位置。

根据以下公式计算该用户对应的下视角，

其中，θ为该用户对应的下视角，h₂为该用户的眼睛相对于该虚像显示设备中心位置的垂直高度，d₂为该用户的眼睛相对于该虚像显示设备的中心位置的水平距离。

步骤S102、获取确定该目标显示位置所需的参数。

在一些实施例中，该确定该目标显示位置所需的参数至少包括：该目标对象的各个顶点在以所该目标对象自身为基准的坐标系中的坐标、该虚像显示设备投射的画面的宽高比、该虚像显示设备对应的远裁剪平面的距离、该虚像显示设备对应的近裁剪平面的距离。

步骤S103、根据该下视角确定目标显示位置。

在一些实施例中，该目标显示位置为以虚像显示设备投射的画面为基准的坐标系中的坐标。

在一些实施例中，确定该模型矩阵，利用模型矩阵，将所述目标对象预设的第一坐标转换为第二坐标，其中，该第一坐标为该目标对象在以该目标对象自身为基准的坐标系中的坐标(即上述模型空间中的坐标，例如目标对象的顶点在模型空间中的坐标)，该第二坐标为该目标对象对应的世界空间中的坐标，其中，该世界空间中的坐标为以虚像显示设备位于的交通工具为基准的坐标系中的坐标，该模型矩阵具体如下，

其中，(k_x，k_y，k_z)为该目标对象的第一坐标转换为世界空间中的坐标对应的缩放系数，(t_x，t_y，t_z)为该目标对象的第一坐标转换为世界空间坐标对应的平移量，α为该目标对象的第一坐标转换为世界空间坐标对应的旋转角度，其中，该缩放系数、该平移量、该旋转角度均为常量；

利用该模型矩阵，将该目标对象的第一坐标转换为世界空间中的第二坐标，具体如下，

P_vehicle＝M_modelP_model

其中，P_model为该目标对象预设的第一坐标，P_vehicle为该第二坐标。

在一些实施例中，根据该下视角确定观察矩阵，该观察矩阵用于将该目标对象对应的世界空间中的坐标转换为以该虚像显示设备为基准的坐标系中的坐标。

在一些实施例中，设置该观察矩阵，利用该观察矩阵，将该第二坐标转换为第三坐标，该第三坐标为该目标图像在以该虚像显示设备为基准的坐标系中的坐标，该观察矩阵具体如下，

其中，θ为该用户对应的下视角，(l_x，l_y，l_z)为该目标对象的该第二坐标转换为以该虚像显示设备为基准的坐标系中的坐标对应的平移量，其中，该(l_x，l_y，l_z)为常量。

利用该观察矩阵将该第二坐标转换为该第三坐标，具体如下，

P_hud＝M_viewP_vehicle

其中，M_view为该观察矩阵，P_vehicle为该第二坐标，P_hud为该第三坐标。

在一些实施例中，确定该投影矩阵，利用投影矩阵，将该第三坐标转换为第四坐标，该第四坐标为以该虚像显示设备投射的画面为基准的坐标系中的坐标，该投影矩阵具体如下，

其中，FOV_v为该虚像显示设备对应的垂直视场角，Aspect为所述画面的宽高比，FAR为该虚像显示设备对应的远裁剪平面的距离，NEAR为该虚像显示设备对应的近裁剪平面的距离。

在一些实施例中，利用该投影矩阵将该第三坐标转换为该第四坐标P_clip，具体如下，

P_clip＝M_projectionP_hud

第四坐标P_clip表示的位置为上述目标显示位置。

在一些实施例中，需要理解的是，上述实施例中的第一坐标、第二坐标、第三坐标以及第四坐标都是三维坐标。

步骤S104、控制虚像显示设备将目标对象投射至目标显示位置。

在一些实施例中，根据目标显示位置即以该虚像显示设备投射的画面为基准的坐标系中的位置，将目标对象投射至该目标位置处。需要说明的是，目标对象可以是虚像(即上述画面)中的任一对象，目标对象可以是二维或三维的用户界面(UI)图标、图形、或文字等等。当目标对象为二维对象时，上述以所述目标对象自身为基准的坐标系是经过扩展后得到的三维空间，即将二维对象转换为三维对象以得到目标对象的三维第一坐标。虚像显示设备可以是抬头显示设备，通过将各个目标对象投射到对应的目标显示位置处，从而实现对虚像显示设备投射的虚像整体进行位置调整，使得虚像的显示更加符合用户的身高、驾驶习惯和视觉习惯。

在一些实施例中，如图2所示，为本申请实施例提供的一种显示设备的架构示意图，该设备可以包括：获取模块10、计算模块20、显示模块30，其中：

获取模块10，用于根据用户眼睛的位置确定用户对应的下视角.

在一些实施例中，该获取模块10通过采集用户的面部图像，并对该面部图像进行分析、处理，得到该用户眼睛的位置，进一步地，可以获得该用户的人眼瞳孔中心的位置。根据该用户眼睛的位置，可以得到该用户的眼睛相对于该虚像显示设备的水平距离和垂直距离，根据该水平距离和该垂直距离可确定该用户对应的下视角。

在一些实施例中，该获取模块10还用于获取确定目标显示位置所需的参数，该参数至少包括：目标对象的各个顶点在以该目标对象自身为基准的坐标系内中的坐标、该虚像显示设备投射的画面的宽高比、该虚像显示设备对应的远裁剪平面的距离、该虚像显示设备对应的近裁剪平面的距离。其中，该目标对象为该虚像显示设备显示的虚像中的内容，例如上述UI图标、图形、或文字等等。

计算模块20，用于根据该下视角确定目标显示位置。

在一些实施例中，该计算模块20根据该下视角可确定观察矩阵，从而确定视图矩阵。

在一些实施例中，根据该获取模块10获取的参数可确定模型矩阵和投影矩阵，将该模型矩阵、观察矩阵和投影矩阵相乘得到视图矩阵，该计算模块20利用该视图矩阵对目标对象的各个顶点在以该目标对象自身为基准的坐标系中的坐标进行矩阵变换，从而计算出以该虚像显示设备投射的画面为基准的坐标系中的坐标，其中，以该虚像显示设备投射的画面为基准的坐标系中的坐标为目标对象的目标显示位置。

显示模块30，用于将目标对象投射至该目标显示位置。

在一些实施例中，该显示模块30用于控制该虚像显示设备将该目标对象投射至该目标显示位置。

在一些实施例中，示例性地，如图3所示，为本申请实施例提供的一种获取用户的下视角的方法的示意性流程图，该方法可以包括如下步骤S201-S203：

S201、采集用户的面部图像。

在一些实施例中，可以采用具有面部图像采集以及图像处理功能的设备对用户的面部图像进行采集和处理，以用户监测系统(Driver Monitor System，DMS)为例，DMS包括图像采集模块、图像处理模块及可根据图像处理器实现各种功能的处理器，该DMS可以对用户的面部图像进行采集，该DMS一般安装于用户的正前方或正上方。

对于用户的面部图像的采集装置也可以是其他图像采集装置，具体可以根据需要使用，本申请实施例对此不做任何限制。

S202、基于采集的该用户的面部图像，得到该用户的人眼瞳孔中心相对于虚像显示设备的水平距离和垂直高度。

在一些实施例中，采集的该用户的面部图像至少包括该用户的眼睛的位置，进一步地，可以获取用户的人眼瞳孔中心的位置，根据该人眼瞳孔中心位置与虚像显示设备的中心位置，可计算出该用户的人眼瞳孔中心相对于虚像显示设备的水平距离和垂直高度。

S203、根据用户的人眼瞳孔中心相对于虚像显示设备中心位置的水平距离和垂直高度，得到该用户的下视角。

在一些实施例中，如图4所示，为该用户的下视角的示意图，可根据以下公式计算该下视角：

其中，θ为用户对应的下视角，h₂为该用户的人眼瞳孔中心相对于虚像显示设备中心位置的垂直高度，d₂为该用户的人眼瞳孔中心相对于虚像显示设备中心位置的水平距离。根据该用户的下视角，可确定出视图矩阵中的观察矩阵，为后续的计算提供数据基础。

在一些实施例中，示例性地，如图5所示，为本申请实施例提供的一种根据视图矩阵确定目标对象的目标显示位置的示意性流程图，该方法可以包括如下步骤S301-S303：

在一些实施例中，该视图矩阵是基于模型矩阵M_model、观察矩阵M_view和投影矩阵M_Projection得到的，具体的，视图矩阵是投影矩阵(M_Projection)观察矩阵(M_view)、模型矩阵(M_model)相乘后得到的。

步骤S301、采用模型矩阵与目标对象以该目标对象自身为基准的坐标系中的位置进行矩阵变换。

在一些实施例中，该模型矩阵具体如下：

其中，(k_x，k_y，k_z)为该目标对象的三维模型顶点从以该目标对象自身为基准的坐标系中的位置转换为世界空间中对应的缩放系数、(t_x，t_y，t_z)为该目标对象的三维模型顶点从以该目标对象自身为基准的坐标系中的位置转换为世界空间中对应的平移量、α为该目标对象的三维模型顶点从以该目标对象自身为基准的坐标系中的位置转换为世界空间中对应的旋转角度，根据该目标对象的三维模型顶点从以该目标对象自身为基准的坐标系中的位置转换为世界空间中的世界坐标的缩放系数、平移量、旋转角度的参数确定出该模型矩阵M_model，其中，该世界坐标为以虚像显示设备位于的交通工具为基准的坐标系内的坐标，在一些实施例中，以上参数可以根据需要提前设置，可看作已知常数。

在一些实施例中，采用该模型矩阵与以该目标对象自身为基准的坐标系内的坐标进行矩阵变换，得到世界空间内的坐标，可根据以下公式计算该目标对象在世界空间内的坐标：

P_vehicle＝M_modelP_model

其中，P_vehicle为该目标对象的三维模型顶点相对于以交通工具为基准的坐标系中的位置，P_model为该目标对象的三维模型顶点相对于该三维模型中心的位置。

步骤S302、采用观察矩阵与目标对象的三维模型顶点相对于以交通工具为基准的坐标系中的位置进行矩阵变换。

在一些实施例中，该观察矩阵具体如下：

其中，θ为步骤S203中计算获得的该用户的下视角，(l_x，l_y，l_z)为该目标对象的三维模型顶点从世界坐标转换为以该虚像显示设备为中心的坐标系中的坐标的平移量，根据以上参数可以确定出观察矩阵M_view，在一些实施例中，该虚像显示设备为中心的坐标系中的坐标的平移量可以根据需要提前设置，可看作已知常数。

在一些实施例中，采用该观察矩阵与该目标对象的三维模型顶点相对于以该虚像显示设备所在的交通工具为基准的坐标系中的位置通过矩阵变换，可根据以下公式计算该目标对象的三维模型顶点在以该虚像显示设备为基准的坐标系内的位置：

P_hud＝M_viewP_vehicle

其中，P_hud为该目标对象的三维模型顶点在以该虚像显示设备为基准的坐标系内的位置。

步骤S303、采用投影矩阵与该目标对象的三维模型顶点在以该虚像显示设备为基准的坐标系内的位置进行矩阵变换。

在一些实施例中，采用该投影矩阵可将目标对象的三维模型顶点相对于虚像显示设备的位置从视觉空间转换到裁剪空间中对应的裁剪坐标，为投射目标对象投影到交通工具成像部上做准备，其中，交通工具成像部为交通工具的挡风玻璃或后装的成像板，本发明对该交通工具成像部不做限定，可以根据需要对该交通工具成像部进行设置。

其中，视觉空间为以该虚像显示设备为中心的坐标系所形成的空间，裁剪空间为以交通工具中的虚像显示设备投射的画面(即虚像)为中心的坐标系所形成的空间。裁剪空间的目的是能够方便地对渲染图元进行裁剪，完全位于这块空间内部的图元将会被保留，完全位于这块空间外部的图元将会被剔除，而与这块空间边界相交的图元就会被裁剪。该裁剪空间由视锥体(view frustum)决定，视锥体指的是空间中的一块区域，这块区域决定了通过虚像显示设备可以看到的空间。视锥体由六个平面包围而成，这些平面也被称为裁剪平面(clip planes)。视锥体有两种类型，涉及两种投影类型：一种是正交投影(orthographic projection)，一种是透视投影(perspective projection)。其中有两块裁剪平面比较特殊，距离虚像显示设备最近的位置被称为近裁剪平面(near clip plane)，距离虚像显示设备最远的位置被称为远裁剪平面(far clip plane)，该近裁剪平面和该远裁剪平面决定了通过虚像显示设备可以看到的深度范围。

在一些实施例中，该投影矩阵的定义如下：

其中，如图6所示，为本申请实施例提供的一种垂直视场角FOV_v示意图，FOV_v表示在垂直方向上人眼对于虚像最大的可视范围，对HUD来说，FOV_v是一个非常重要的指标，它会直接影响用户感受到的图像尺寸。

在一些实施例中，该FOV_v为虚像显示设备投射的虚像的上边沿和下边沿与人眼瞳孔中心的连线所构成的夹角，FOV_v通常是固定值，在步骤S201中，可以直接获取该FOV_v。

其中，Aspect为该虚像显示设备投射的虚像的宽高比，FAR为该虚像显示设备对应的远裁剪平面的距离，NEAR为该虚像显示设备对应的近裁剪平面的距离，在一些实施例中，该Aspect、FAR、NEAR可以根据需要提前设置，可看作已知常数。

在一些实施例中，可根据以下公式对该投影矩阵与目标对象的三维模型顶点相对于虚像显示设备的位置进行矩阵变换的计算：

P_clip＝M_projectionP_hud

其中，P_clip为以虚像显示设备投射的画面为基准的坐标系内的坐标，P_clip表示的位置即上述目标显示位置。

在一些实施例中，根据该目标对象的三维模型顶点相对于交通工具屏幕坐标系的位置P_clip，显示模块30控制该虚像显示设备根据目标对象的三维模型顶点相对于交通工具屏幕坐标系的位置P_clip，将该目标对象显示在该目标显示位置处，实现了将目标对象投射在适合于用户眼睛高度的位置处，优化了目标对象的显示效果。

需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：至少一个处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述至少一个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上述任意各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例还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可实现上述各个方法实施例中的步骤。

本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在移动终端上运行时，使得移动终端执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。

所述集成的单元如果以软件功能单元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，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种显示方法，其特征在于，应用于虚像显示设备中，所述方法包括：

根据用户眼睛的位置确定所述用户对应的下视角，所述下视角为第一方向与水平方向之间的夹角，所述第一方向为所述用户眼睛的位置与所述虚像显示设备之间连线所沿的方向；

根据所述下视角确定目标显示位置；

将目标对象投射至所述目标显示位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据用户眼睛的位置确定所述用户对应的下视角之前，所述方法还包括：

获取所述用户的面部图像，并基于所述面部图像获取所述用户眼睛的位置；

其中，所述根据所述下视角确定目标显示位置，具体包括：

根据所述下视角确定视图矩阵，所述视图矩阵用于将所述目标对象的第一坐标转换至以所述虚像显示设备投射的画面为基准的坐标系中，其中，所述第一坐标为所述目标对象在以所述目标对象自身为基准的坐标系中的坐标，所述第一坐标转换至以所述虚像显示设备投射的画面为基准的坐标系中的坐标表示的位置为所述目标显示位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述视图矩阵是基于模型矩阵、观察矩阵和投影矩阵得到的，其中，所述方法还包括：

利用模型矩阵，将所述目标对象预设的第一坐标转换为第二坐标，其中，所述第二坐标为所述目标对象对应的世界空间中的坐标；

利用观察矩阵，将所述第二坐标转换为第三坐标，所述第三坐标为所述目标图像在以所述虚像显示设备为基准的坐标系中的坐标；

利用投影矩阵，将所述第三坐标转换为第四坐标，所述第四坐标为以所述虚像显示设备投射的画面为基准的坐标系中的坐标。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述用户眼睛的位置确定所述用户对应的下视角，具体包括：

根据以下公式计算所述用户对应的下视角，

其中，θ为所述用户对应的下视角，h₂为所述用户的眼睛相对于所述虚像显示设备中心位置的垂直高度，d₂为所述用户的眼睛相对于所述虚像显示设备的中心位置的水平距离。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述下视角确定目标显示位置之前，所述方法还包括：

获取确定所述目标显示位置所需的参数，所述所需的参数包括：

所述目标对象的各个顶点在以所述目标对象自身为基准的坐标系中的坐标；和/或，

所述虚像显示设备投射的画面的宽高比；和/或，

所述虚像显示设备对应的远裁剪平面的距离；和/或，

所述虚像显示设备对应的近裁剪平面的距离。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定所述模型矩阵M_model:

其中，(k_x,k_y,k_z)为所述目标对象的第一坐标转换为世界空间中的坐标对应的缩放系数，(t_x,t_y,t_z)为所述目标对象的第一坐标转换为世界空间坐标对应的平移量，α为所述目标对象的第一坐标转换为世界空间坐标对应的旋转角度，其中，所述缩放系数、所述平移量、所述旋转角度均为常量；

利用所述模型矩阵，将所述目标对象的第一坐标转换为世界空间中的第二坐标：

P_vehicle＝M_modelP_model

其中，P_model为所述目标对象预设的第一坐标，P_vehicle为所述第二坐标。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定所述观察矩阵M_view：

其中，θ为所述用户对应的下视角，(l_x，l_y，l_z)为所述目标对象的所述第二坐标转换为以所述虚像显示设备为基准的坐标系中的坐标对应的平移量，其中，所述(l_x，l_y，l_z)为常量；

利用所述观察矩阵将所述第二坐标转换为在以所述虚像显示设备为基准的坐标系中的第三坐标P_hud：

P_hud＝M_viewP_vehicle。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定所述投影矩阵M_projection：

其中，FOV_v为所述虚像显示设备对应的垂直视场角，Aspect为所述画面的宽高比，FAR为所述虚像显示设备对应的远裁剪平面的距离，NEAR为所述虚像显示设备对应的近裁剪平面的距离；

利用所述投影矩阵将所述第三坐标转换为以所述虚像显示设备投射的画面为基准的坐标系中的第四坐标P_clip：

P_clip＝M_projectionP_hud。

9.一种显示设备，其特征在于，所述设备包括：

获取模块，用于根据用户眼睛的位置确定所述用户对应的下视角，所述下视角为第一方向与水平方向之间的夹角，所述第一方向为所述用户眼睛的位置与所述显示设备之间连线所沿的方向；

计算模块，用于根据所述下视角确定目标显示位置；

显示模块，用于将目标对象投射至所述目标显示位置。

10.根据权利要求9所述的显示设备，其特征在于，所述显示设备为抬头显示设备。

11.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

一个或多个处理器；

一个或多个存储器；

所述存储器与所述一个或多个处理器耦合，所述存储器用于存储计算机程序代码，所述一个或多个处理器调用所述计算机程序代码以使得所述电子设备实现如权利要求1-8中任一项所述的显示的方法。

12.根据权利要求11所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为抬头显示设备。

13.一种抬头显示设备，其特征在于，所述抬头显示设备用于执行如权利要求1-8中任一项所述的显示方法。

14.一种交通工具，其特征在于，包括：权利要求13所述的抬头显示设备。