DE102013212667A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Darstellen eines dreidimensionalen Bildes unter Verwendung eines Bildgebers einer Blickfeldanzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Darstellen eines dreidimensionalen Bildes unter Verwendung eines Bildgebers einer Blickfeldanzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Darstellen eines dreidimensionalen Bildes (306) unter Verwendung eines Bildgebers einer Blickfeldanzeigeeinrichtung (602) für ein Fahrzeug. Das Verfahren umfasst einen Schritt des Vorverzerrens eines ersten Bildes für ein erstes Auge (100) eines Betrachters des dreidimensionalen Bildes (306), basierend auf einer dem ersten Auge (100) zugeordneten ersten Bildvorverzerrungsinformation, um ein erstes vorverzerrtes Bild (700) zu erhalten, einen Schritt des Vorverzerrens eines zweiten Bildes für ein zweites Auge (102) des Betrachters des dreidimensionalen Bildes (306), basierend auf einer dem zweiten Auge (102) zugeordneten zweiten Bildvorverzerrungsinformation, um ein zweites vorverzerrtes Bild (702) zu erhalten, wobei sich eine Vorverzerrung des ersten vorverzerrten Bildes (700) von einer Vorverzerrung des zweiten vorverzerrten Bildes (702) unterscheidet, und einen Schritt des Ausgebens des ersten vorverzerrten Bildes (700) und des zweiten vorverzerrten Bildes (702) an eine Schnittstelle zu dem Bildgeber des Fahrzeugs, um das dreidimensionale Bild (306) darzustellen.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Darstellen eines dreidimensionalen Bildes unter Verwendung eines Bildgebers einer Blickfeldanzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug, auf eine entsprechende Vorrichtung sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
  • Immer mehr Fahrzeuge sind bereits serienmäßig mit einer Blickfeldanzeige – auch als HUD (Head-Up Display) bezeichnet – ausgestattet, bei der eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs als Anzeigefläche beispielsweise eines virtuellen dreidimensionalen Bildes eingesetzt wird.
  • In der Veröffentlichung EP 1783531 wird ein HUD vorgestellt, das über eine Kamera verfügt, die den Fahrer beobachtet. Es wird der zur Bilddarstellung inverse Lichtweg genutzt. Die EP 2200332 stellt ein autostereoskopisches HUD vor. Die DE 10 2009 027 026 zeigt eine Möglichkeit auf, im HUD kontaktanaloge Informationen darzustellen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Darstellen eines dreidimensionalen Bildes unter Verwendung eines Bildgebers einer Blickfeldanzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
  • Bei biokularen HUD-Optiken, bei denen beide Augen eines Betrachters über die gleiche Optik schauen, betrachten das linke und das rechte Auge ein virtuelles Bild dabei aus unterschiedlichen Betrachtungswinkeln. Daraus ergeben sich u. a. Verzeichnungen des Bildes sowie Konvergenz- und Dipvergenzfehler, in Abhängigkeit von Parametern, die die Abweichung der lateralen Lage der Bildpunkte von der Solllage beschreiben. Um neben den Anforderungen an die Bildschärfe auch den Anforderungen an Konvergenz und Dipvergenz zu genügen, können HUDs deswegen über hochwertige Optiken mit genügend optischen Elementen verfügen. Aus Gründen der Kostenersparnis wird generell versucht, den gestellten Anforderungen mit dem Einsatz möglichst weniger Optikelemente gerecht zu werden. Hierbei kann der Umstand genutzt werden, dass eine über einen Betrachtungswinkel annähernd gleich bleibende Verzeichnung durch Bildvorverzerrung auf einem Bildgeber des HUDs korrigiert werden kann. Dieses Konzept wird auch als „Warping“ bezeichnet.
  • Ein stereoskopisches HUD kann über eine Warping-Einheit verfügen, die für das linke und rechte Auge eines Betrachters separate Bildvorverzerrungen durchführt. So kann eine unzureichende optische Qualität der HUD-Abbildungsoptik, insbesondere hinsichtlich Verzeichnung, Konvergenz und Dipvergenz vorteilhaft kompensiert werden.
  • In einer Weiterführung des hier vorgestellten Ansatzes kann durch eine Ergänzung um ein System zur Verfolgung der Augenposition des Beobachters eine Korrektur der Verzeichnungs-, Konvergenz- und Dipvergenz-Parameter über die komplette Eyebox durch dynamisches Warping realisiert werden. Dieser auch als Pre-Warping bezeichnete Vorgang kann durch den Umstand möglich gemacht werden, dass gemäß dem hier vorgestellten Konzept das linke und das rechte Auge des Betrachters unterschiedliche vorverzerrte Bilder sehen.
  • Ein gemäß dem hier vorgestellten Ansatz konzipiertes HUD mit dynamischem binokularem Warping weißt den Vorteil auf, dass eine Abbildungsoptik des Head-up Display selbst geringerwertiger ausgelegt werden kann und somit Kosten gespart werden können. Weiterhin kann durch die so gegebene Möglichkeit des Weglassens eines optischen Elementes neben Kosten auch Bauraum gespart werden. Insbesondere ist ein nach dem erfinderischen Konzept gestaltetes System für kontaktanaloge HUDs geeignet. Ohne den hier vorgestellten Ansatz wäre eine erforderliche Bildgröße von typischerweise mind. 8° × 4°bei einer darstellbaren virtuellen Bilddistanz von grob 15 m als biokulares HUD aufgrund steigender Toleranzanforderungen und der großen Anzahl von typischerweise mindestens drei optischen Elementen schwer realisierbar.
  • Gemäß dem hier vorgestellten Ansatz kann die Komplexität des optischen Systems eines HUDs – insbesondere eines kontaktanalogen HUDs – vorteilhaft reduziert werden. Damit kann ein Bauraum des HUD kleiner ausfallen bzw. das realisierbare Blickfeld bei gleichbleibender Bauraumanforderung maximiert werden.
  • Ein Verfahren zum Darstellen eines dreidimensionalen Bildes unter Verwendung eines Bildgebers einer Blickfeldanzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug weist die folgenden Schritte auf:
    Vorverzerren eines ersten Bildes für ein erstes Auge eines Betrachters des dreidimensionalen Bildes, basierend auf einer dem ersten Auge zugeordneten ersten Bildvorverzerrungsinformation, um ein erstes vorverzerrtes Bild zu erhalten;
    Vorverzerren eines zweiten Bildes für ein zweites Auge des Betrachters des dreidimensionalen Bildes, basierend auf einer dem zweiten Auge zugeordneten zweiten Bildvorverzerrungsinformation, um ein zweites vorverzerrtes Bild zu erhalten, wobei sich eine Vorverzerrung des ersten vorverzerrten Bildes von einer Vorverzerrung des zweiten vorverzerrten Bildes unterscheidet; und
    Ausgeben des ersten vorverzerrten Bildes und des zweiten vorverzerrten Bildes an eine Schnittstelle zu dem Bildgeber des Fahrzeugs, um das dreidimensionale Bild darzustellen.
  • Bei dem dreidimensionalen Bild kann es sich um eine räumliche Darstellung zur geeigneten Informierung eines Betrachters handeln. Unter der Blickfeldanzeigeeinrichtung, die auch als HUD (Head-Up Display) bezeichnet werden kann, kann ein Anzeigegerät verstanden werden, bei dem die darzustellenden Informationen, hier beispielsweise das dreidimensionale Bild, so in eine in einem Hauptsichtfeld des Betrachters angeordnete Anzeigeoberfläche projiziert werden, sodass er seine Kopfhaltung bzw. Blickrichtung nicht oder nur geringfügig ändern muss, um die Informationen aufzunehmen. Bei dem Bildgeber kann es sich um eine elektronische Einrichtung zur Erzeugung eines Bildsignals handeln, mittels dem die Darstellung des dreidimensionalen Bildes auf der Blickfeldanzeigeeinrichtung erzeugt werden kann. Dazu kann der Bildgeber in geeigneter Entfernung zu der Anzeigeoberfläche der Blickfeldanzeigeeinrichtung angeordnet sein. Das Vorverzerren des ersten und zweiten Bildes kann auch als Warping bezeichnet werden. Das Vorverzerren kann eingesetzt werden, um eine Verzeichnung, die beim Betrachten des sich aus dem ersten und dem zweiten Bild zusammengesetzten dreidimensionalen Bildes aus den sich unterscheidenden Positionen des linken und rechten Auges entstehen kann, zu kompensieren. Mit dem Vorverzerren können damit auf den Vorverzerrungsinformationen basierende kontrolliert fehlerhafte Darstellungen des ersten und zweiten Bildes ermöglicht werden, die sich dadurch auszeichnen, dass die beim Betrachten entstehende Verzerrung aufgehoben werden kann, damit beim Betrachter der Eindruck einer unverzerrten Darstellung entsteht. Die für die korrekte Vorverzerrung erforderlichen Vorverzerrungsinformationen können unter Verwendung relevanter Daten und/oder Messwerte, insbesondere Daten für die Darstellung einer Tiefenwirkung des dreidimensionalen Bildes, unter Verwendung eines geeigneten Algorithmus ermittelt werden. Die Unterschiede in der jeweiligen Vorverzerrung des ersten und zweiten Bildes können in den durch den Augenabstand gegebenen unterschiedlichen Positionen des ersten und zweiten bzw. linken und rechten Auges des Betrachters begründet sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Ermittelns der ersten Bildvorverzerrungsinformation und der zweiten Bildvorverzerrungsinformation aufweisen. Dabei kann sich die zweite Bildvorverzerrungsinformation von der ersten Bildvorverzerrungsinformation unterscheiden. Damit kann zur Bestimmung der Vorverzerrung des ersten und zweiten Bildes stets auf aktuelle reelle Daten zurückgegriffen und die jeweilige Vorverzerrung optimal bestimmt werden.
  • Auch kann der Schritt des Ermittelns einen Schritt des Erfassens einer ersten Positionsinformation und einer zweiten Positionsinformation umfassen. Dabei kann die erste Positionsinformation eine Position des ersten Auges in einem ersten vordefinierten Bewegungsraum für einen Kopf des Betrachters repräsentieren und die zweite Positionsinformation eine Position des zweiten Auges in einem zweiten vordefinierten Bewegungsraum für einen Kopf des Betrachters repräsentieren. Die vordefinierten Bewegungsräume können auch als erste und zweite Eyebox bezeichnet werden und Räume beschreiben, durch die der Kopf des Betrachters sich bei einer Aufgabe, die durch das beschriebene Verfahren unterstützt wird, bewegt. Der erste und zweite vordefinierte Bewegungsraum kann vorgegebene Abmessungen aufweisen. Bei einer Anwendung des vorgestellten Verfahrens in einem Fahrzeug können der erste und zweite vordefinierte Bewegungsraum Bereiche in einem Innenraum des Fahrzeugs repräsentieren, in denen sich der Kopf eines Fahrers des Fahrzeugs bewegt. Der erste und zweite vordefinierte Bewegungsraum kann auf Erfahrungswerten basierend berechnet und vorgegeben werden. Alternativ können der erste und zweite vordefinierte Bewegungsraum auch in Echtzeit ermittelt und regelmäßig aktualisiert werden, beispielsweise durch ein zur Beobachtung des Fahrers im Innenraum des Fahrzeugs installiertes Kamerasystem. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass die Vorverzerrungen des ersten und zweiten Bildes unabhängig voneinander und exakt gemäß der Position des jeweiligen Auges bestimmt werden können. Damit kann die Gefahr von Bildsprüngen beim Betrachten des dreidimensionalen Bildes wesentlich verringert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform können in dem Schritt des Erfassens die erste Positionsinformation und die zweite Positionsinformation optisch erfasst werden. Dazu kann das Fahrzeug mit einem kamerabasierten Fahrerbeobachtungssystem ausgestattet sein. Dieses ist in ersten Fahrzeugen bereits serienmäßig vorhanden und wird sich in Zukunft weiter verbreiten. Vorteilhafterweise kann das Verfahren mit der optischen Erfassung der Positionsinformationen stets mit aktuellsten Daten operieren und die Vorverzerrung noch genauer berechnen.
  • Beispielsweise kann in dem Schritt des Ermittelns die erste Bildvorverzerrungsinformation basierend auf der ersten Positionsinformation ermittelt werden und die zweite Bildvorverzerrungsinformation basierend auf der zweiten Positionsinformation werden. Damit kann vorteilhafterweise die jeweilige Bildvorverzerrung exakt für den Winkel berechnet werden, aus dem das jeweilige Bild für das rechte bzw. das linke Auge betrachtet wird. Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn sich eine Größe der beiden Winkel stark unterscheidet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Schritt des Ermittelns einen Schritt des Erfassens einer weiteren ersten Bildvorverzerrungsinformation basierend auf einer weiteren ersten Positionsinformation bezüglich einer weiteren Position des ersten Auges und einer weiteren zweiten Bildvorverzerrungsinformation basierend auf einer weiteren zweiten Positionsinformation bezüglich einer weiteren Position des zweiten Auges umfassen. So kann die verzeichnungsfreie Darstellung des dreidimensionalen Bildes in Echtzeit an eine Kopfbewegung und damit Sichtachsenverschiebung des Betrachters angepasst werden. Damit kann wirkungsvoll verhindert werden, dass der Betrachter durch Darstellungsfehler des dreidimensionalen Bildes infolge der Kopfbewegung irritiert wird.
  • Beispielsweise kann das Verfahren einen Schritt des Anpassens von Raumkoordinaten des ersten vordefinierten Bewegungsraums basierend auf der weiteren ersten Positionsinformation und von Raumkoordinaten des zweiten vordefinierten Bewegungsraums basierend auf der weiteren zweiten Positionsinformation aufweisen. Die Raumkoordinaten können eine Begrenzung des jeweiligen vordefinierten Bewegungsraums sowie eine Position desselben, beispielsweise im Fahrzeuginnenraum, darstellen. Mit dem Anpassen der Raumkoordinaten kann eine Verschiebung des ersten und/oder zweiten vordefinierten Bewegungsraums erzielt werden. So kann vorteilhaft verhindert werden, dass der Betrachter seinen Kopf aus der Zone herausbewegt, in der ihm das dreidimensionale Bild ohne Bildsprünge angezeigt werden kann. Gleichzeitig kann der Bereich, für den die Vorverzerrung zu ermitteln ist, auf einem Minimum gehalten und damit Rechenkapazität eingespart werden.
  • Alternativ kann die weitere erste Positionsinformation eine Position des ersten Auges in einem dritten vordefinierten Bewegungsraum für einen Kopf des Betrachters repräsentieren und/oder die weitere zweite Positionsinformation eine Position des zweiten Auges in einem vierten vordefinierten Bewegungsraum für einen Kopf des Betrachters repräsentieren. Es kann eine beliebige Anzahl weiterer vordefinierter Bewegungsräume in einem anzunehmenden Bewegungsfeld für den Kopf des Betrachters – beispielsweise im Fahrzeuginnenraum – definiert sein. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass auf einen Rechenaufwand zum Bestimmen einer veränderten Bildvorverzerrung basierend auf der der weiteren ersten bzw. zweiten Positionsinformation verzichtet werden kann. Das geeignete vorverzerrte erste bzw. zweite Bild ist damit zu jedem beliebigen Zeitpunkt präsent und eine irritierende ruckhafte Darstellung des 3D-Bildes kann praktisch ausgeschlossen werden.
  • Das Verfahren kann einen Schritt des Darstellens des dreidimensionalen Bildes unter Verwendung des ersten vorverzerrten Bildes und des zweiten vorverzerrten Bildes auf einer Blickfeldanzeigeeinrichtung des Fahrzeugs aufweisen. Insbesondere kann eine Optik der Blickfeldanzeigeeinrichtung durch eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs gebildet werden. So kann ein Fahrer des Fahrzeugs, ohne dass dieser den Blick vom Verkehrsgeschehen abzuwenden braucht, mit relevanten Informationen versorgt werden, ohne durch Verzeichnungs-, Divergenz- oder Dipvergenzfehler irritiert und unter Umständen vom Fahrgeschehen abgelenkt zu werden.
  • Insbesondere kann in dem Schritt des Darstellens das dreidimensionale Bild als kontaktanaloges dreidimensionales Bild dargestellt werden. So kann sich der Fahrer intuitiv und damit besonders schnell über Wichtiges und Relevantes zum Fahrgeschehen informieren.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens können in dem Schritt des Ermittelns der ersten Bildvorverzerrungsinformation und der zweiten Bildvorverzerrungsinformation und/oder in dem Schritt des Ermittelns der weiteren ersten Bildvorverzerrungsinformation und der weiteren zweiten Bildvorverzerrungsinformation die erste Bildvorverzerrungsinformation und die zweite Bildvorverzerrungsinformation und/oder die erste weitere Bildvorverzerrungsinformation und die zweite weitere Bildvorverzerrungsinformation ermittelt werden, um zumindest einen Konvergenzfehler und/oder zumindest einen Divergenzfehler und/oder zumindest einen Dipvergenzfehler in dem Darstellen des dreidimensionalen Bildes auszugleichen. So kann vorteilhaft verhindert werden, dass der Betrachter, beispielsweise ein Fahrzeugführer, des dreidimensionalen Bildes irritiert und damit in seiner Konzentration gestört wird. Insbesondere die Fahrzeugführung kann damit sicherer und mit einer geringeren Unfallgefahr gestaltet werden.
  • Eine Vorrichtung zum Darstellen eines dreidimensionalen Bildes unter Verwendung eines Bildgebers einer Blickfeldanzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug weist die folgenden Merkmale auf:
    eine erste Vorverzerreinrichtung zum Vorverzerren eines ersten Bildes für ein erstes Auge eines Betrachters des dreidimensionalen Bildes, basierend auf einer dem ersten Auge zugeordneten ersten Bildvorverzerrungsinformation, um ein erstes vorverzerrtes Bild zu erhalten;
    eine zweite Vorverzerreinrichtung zum Vorverzerren eines zweiten Bildes für ein zweites Auge des Betrachters des dreidimensionalen Bildes, basierend auf einer dem zweiten Auge zugeordneten zweiten Bildvorverzerrungsinformation, um ein zweites vorverzerrtes Bild zu erhalten, wobei sich eine Verzerrung des ersten vorverzerrten Bildes von einer Verzerrung des zweiten vorverzerrten Bildes unterscheidet; und
    eine Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben des ersten vorverzerrten Bildes und des zweiten vorverzerrten Bildes an eine Schnittstelle zu dem Bildgeber des Fahrzeugs, um das dreidimensionale Bild darzustellen.
  • Die Vorrichtung kann ausgebildet sein, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in den entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
  • Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
  • Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
  • 1A eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der Konvergenz;
  • 1B eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der Divergenz;
  • 1C eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der Dipvergenz;
  • 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines verfälschten Tiefeneindrucks bei nicht optimaler Überlagerung eines ersten und zweiten Bildes;
  • 3 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung der Darstellung eines virtuellen Bildes unter Verwendung einer konventionellen Blickfeldanzeigeeinrichtung;
  • 4 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung der Darstellung eines virtuellen Bildes mit Vorverzerrung unter Verwendung einer konventionellen Blickfeldanzeigeeinrichtung;
  • 5 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung der Darstellung eines virtuellen Bildes unter Verwendung einer konventionellen Blickfeldanzeigeeinrichtung mit größerem Blickfeld;
  • 6 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Darstellen eines dreidimensionalen Bildes unter Verwendung eines Bildgebers einer Blickfeldanzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 7 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung der Darstellung eines virtuellen Bildes unter Verwendung der Vorrichtung aus 6, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 8 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung der Darstellung eines virtuellen Bildes unter Verwendung der Vorrichtung aus 6 bei einer Kopfbewegung eines Betrachters, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 9 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung der Darstellung eines virtuellen Bildes unter Verwendung der Vorrichtung aus 6 und eines Fahrerbeobachtungssystems, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 10 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Darstellen eines dreidimensionalen Bildes unter Verwendung eines Bildgebers einer Blickfeldanzeigeeinrichtung für ein Fahrzeug, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
  • 11 eine Darstellung zur Erläuterung der Bildvorverzerrung gemäß dem Verfahren aus 10.
  • In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
  • Ein auf einer Blickfeldanzeigeeinrichtung bzw. einem HUD dargestelltes dreidimensionales Bild vermittelt eine räumliche Vorstellung und kann auch virtuelle Objekte enthalten. Der visuelle Eindruck des angezeigten Bildes hängt u. a. stark davon ab, wie ähnlich das vom linken und rechten Auge eines Betrachters gesehene Bild ist. Denn nur bei guter Übereinstimmung dieser entsteht für das menschliche visuelle Wahrnehmungssystem ein angenehm zu betrachtendes Bild in gewünschter räumlicher Lage.
  • Bei einem stereoskopischen HUD mit binokularer Optik werden für linkes und rechtes Auge – in fester virtueller Bilddistanz – unterschiedliche Bilder dargestellt, um mittels des Tiefenhinweises der binokularen Disparität verschiedene Symboldistanzen zu emulieren. Inzwischen gibt es auch HUDs, die eine Symbol-Darstellung in einem 3D-Volumen ermöglichen, z. B. durch Nutzung eines Volumendisplays als Bildgeber.
  • Die nachfolgenden 1A bis 1C dienen zur Erläuterung des stereoskopischen Sehens und der damit einhergehenden Problematik bei der Darstellung von 3D-Bildern.
  • 1A veranschaulicht anhand einer einfachen Prinzipdarstellung das Prinzip der Konvergenz beim stereoskopischen Sehen. Zur räumlichen Einordnung eines relativ nahen betrachteten Objekts richten sich ein erstes Auge 100 und ein zweites Auge 102 eines Betrachters auf einen gemeinsamen Fluchtpunkt 108 im Bereich des Objekts. Dabei drehen sich optischen Achsen 104, 106 von Auge 100, bzw. 102 zueinander, um in einem Punkt 108 einen Schnittpunkt zu bilden. Für einen korrekten visuellen Tiefeneindruck ist es wichtig, dass alle Tiefenhinweise (Disparität, Konvergenz, Bewegungsparallaxe, Akkomodation, …) konsistent zueinander sind, d. h. alle auf ein in Punkt 108 liegendes Objekt hindeuten.
  • Probleme bei der Darstellung von dreidimensionalen Bildern ergeben sich häufig, wenn der Betrachter inkonsistenten Tiefenhinweisen ausgesetzt ist. Betrachtet das Auge ein Objekt, zu welchem das Gehirn mittels Akkommodation (okkulomotorische Anpassung der Brechkraft der Augenlinse) auf eine geringe Distanz schließt und stimmt diese Distanz nicht mit der aus dem Schnittpunkt der beiden zueinander gewandten optischen Achsen 104, 106 der Augen 100, 102 überein, ergibt sich eine Inkonsistenz in den Tiefenhinweisen. Diese sind bis zu einem gewissen Grad (s. u.) akzeptabel.
  • Inakzeptabel ist die in 1B gezeigte Divergenz, bei der die beiden optischen Achsen 104, 106 nicht zum Schnitt gebracht werden können. Hierbei fokussiert das linke Auge 100 auf einen Punkt 110 und das rechte Auge 102 auf Punkt 112. Die optischen Achsen 104, 106 sind hierbei allerdings voneinander weggeneigt, was in Realität nicht vorkommt. Denn alle in der Realität vorkommenden Objekte werden mit zueinander geneigten optischen Achsen 104, 106 oder im Falle eines im Unendlichen liegenden Objekts mit parallelen optischen Achsen (Schnittpunkt im Unendlichen) betrachtet.
  • Eine weitere Form der Wahrnehmungsdispariät wird anhand der Darstellung in 1C zur Erläuterung der Dipvergenz veranschaulicht. Die Dipvergenz entspricht der Divergenz in vertikaler Richtung. Hier weichen der dem ersten Fokus 110 zugeordnete erste Blickwinkel 104 und der dem zweiten Fokus 112 zugeordnete zweite Blinkwinkel 106 in vertikaler Richtung voneinander ab.
  • Ein HUD benötigt hochwertige Optiken mit genügend optischen Elementen, um neben den Anforderungen an die Bildschärfe auch die Anforderungen an Konvergenz und Dipvergenz zu erfüllen. Akzeptable Fehler bewegen sich hier typischerweise im Bereich von ≤ 2 mrad, bei Verzeichnungsfehlern beträgt diese Schwelle typischerweise 5%.
  • 2 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines verfälschten Tiefeneindrucks bei nicht optimaler Überlagerung eines ersten und zweiten Bildes in der Darstellung eines dreidimensionalen Bildes auf einer HUD-Optik. Entsprechend der anhand der 1B und 1C erläuterten Fälle führen für das linke und rechte Auge nicht optimal überlagert erscheinende virtuelle Bilder zu einem verfälschten Tiefeneindruck. Das Diagramm zeigt, auf welche Bildwölbung der menschliche visuelle Wahrnehmungsapparat schließt, wenn lediglich die binokularen Disparitäten als Tiefenhinweis verwendet werden, die von Konvergenzfehlern behaftet sind. Dargestellt sind die Abmessungen und die Entfernung der erscheinenden virtuellen Bildfläche. Eine mittlere virtuelle Bilddistanz beträgt hier ca. 15 Meter.
  • Das Diagramm in 2 zeigt beispielhaft die virtuelle Bildfläche eines solchen HUDs, die aufgrund oben genannter Lageabweichungen nicht eben, sondern gewölbt erscheint. Es sei in diesem Zusammenhang jedoch darauf hingewiesen, dass die dargestellten beispielhaften Tiefenvariationen im Bereich weniger Meter in einer Distanz von ca. 15 Metern für den Betrachter nicht unbedingt störend sind. Das Diagramm zeigt den über Triangulation ermittelten Tiefeneindruck basierend auf den leicht unterschiedlichen Bildern für linkes bzw. rechtes Auge. Eine Verbesserung kann mit der Verwendung eines stereoskopischen HUDs erzielt werden. Ein entsprechend ausgerüstetes stereoskopisches HUD kann eine virtuelle Bilddistanz von 3 bis 5 Metern realisieren, variable – über die binokulare Disparität einstellbare – Bilddistanzen durch den Stereoeffekt ermöglichen und aufgrund der Integration des dynamischen Warping-Systems mit Augenpositionsverfolgung in Bezug auf den Bauraum möglichst klein ausgelegt werden. Ein solches Warping-System kann die in 2 dargestellte Wölbung sowie weitere Bildfehler wie Dipvergenz und Verzeichnung komplett kompensieren, wodurch eine entsprechende HUD-Optik geringen Toleranzanforderungen genügen muss und ggf. auf 1–2 optische Elemente verzichtet werden kann, wodurch Kosten und Bauraum gespart werden können.
  • 3 zeigt stark vereinfacht ein System zur Darstellung eines virtuellen Bildes unter Verwendung einer konventionellen binokularen Blickfeldanzeigeeinrichtung. Gezeigt ist eine Blickfeldanzeigeeinrichtung bzw. ein HUD 300. Das HUD 300 setzt sich aus einem Bildgeber 302 und einer HUD-Optik 304 zusammen und umfasst kein Vorverzerrungselement. Bei einem beispielhaften Einsatz des HUD in einem Fahrzeug wird die HUD-Optik durch eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs gebildet. Das erste Auge 100 und zweite Auge 102 eines Betrachters, hier beispielsweise eines Fahrers des Fahrzeugs, sind auf die HUD-Optik 304 gerichtet, auf die mittels geeigneter Reflexionselemente der Blickfeldanzeigeeinrichtung 300 eine Oberfläche des Bildgebers 302 gespiegelt wird. Damit zeigt die HUD-Optik 304 eine gespiegelte Version der Bildgeberoberfläche in Form eines virtuellen Bildes 306, das dem Betrachter in einer mittels eines Doppelpfeils gekennzeichneten virtuellen Bilddistanz 308 erscheint.
  • Bei der in 3 gezeigten biokularen HUD-Optik 304 wird der Bildgeber 302 von beiden Augen 100, 102 über eine gleiche z. B. reflektive, also auf Spiegeln basierende, Abbildungsoptik betrachtet. Diese lässt die Bildgeberfläche 302 nach dem Lupenprinzip als das virtuelle Bild 306 in größerer als tatsächlicher Entfernung vom Auge erscheinen. Erstes bzw. linkes Auge 100 und zweites bzw. rechtes Auge 102 betrachten das virtuelle Bild 306 dabei aus unterschiedlichen sogenannten „Eyebox-Positionen“, die einen lateralen Versatz repräsentieren, der einem durchschnittlichen Augenabstand von ca. 66 mm entspricht. Da die beiden Eyebox-Positionen aber durch den Einsatz einer einfachen Abbildungsoptik quasi zu einer einzigen – in der Darstellung mittels eines vertikalen Doppelpfeils gekennzeichneten – gemeinsamen Eyebox 310 zusammengefasst werden, sind beim Betrachten des virtuellen Bildes 306 auf den verschiedenen Betrachtungswinkeln basierende Verzeichnungen sowie Konvergenz- und Dipvergenzfehler wahrnehmbar. Zudem verfügt das in 3 gezeigte herkömmliche HUD 300 nicht über eine Warping-Funktion, ist also gemäß dem typischen Abbildungsmaßstab von < 10 realisiert. Aufgrund der fehlenden Bildvorverzerrung – auch als „Pre-Warp" bezeichnet – erscheint das virtuelle Bild 306 verzerrt, in diesem Fall bananenförmig.
  • 4 zeigt ein weiteres herkömmliches System zur Darstellung eines virtuellen Bildes. Das konventionelle Head-up Display 300 ist hier mit einer biokularen Abbildungsoptik ausgestattet und ermöglicht durch eine Vorverzerrungsfunktion die Darstellung des Bildes 306 als entzerrtes virtuelles Bild.
  • 5 zeigt ein weiteres herkömmliches System zur Darstellung eines virtuellen Bildes. Hier handelt es sich bei dem Head-up Display 300 mit biokularer Optik um ein kontaktanaloges HUD, das ein größeres Blickfeld und eine größere Bilddistanz realisiert (nicht aus Darstellung in 5 ersichtlich).
  • Insbesondere bei kontaktanalogen HUDs 300 wird ein deutlich größeres Blickfeld realisiert als bei konventionellen HUDs bei gleichzeitig größerer Bilddistanz 308. Dies führt dazu, dass eine größere Anzahl Optiken mit größeren Abmessungen erforderlich ist und ein größerer optischer Weg erforderlich ist, um die nötige Bildqualität zu erreichen. Dadurch wächst die Anforderung an den Bauraum – beim Einsatz des HUDs in einem Fahrzeug beispielsweise im Armaturenbrett – stark an. Durch sicherheitskritische Teile wie Lenksäule und Tragrohre im Fahrzeug sind der Bauraum des HUDs und damit das Blickfeld und entsprechend die Funktionalität und der Nutzen von vornherein beschränkt.
  • Bei einer aufgrund des geringen verfügbaren Bauraums begrenzten Anzahl optischer Elemente, beispielsweise zwischen zwei und vier, und dem vergrößerten Abbildungsmaßstab, z. B. > 20, ist eine Verzeichnung des virtuellen Bildes 306 für das linke Auge 100 und rechte Auge 102 nicht sehr ähnlich. Wie die Darstellung in 5 zeigt, weichen ein die dreidimensionale Darstellung 306 bildendes erstes Bild 500 und zweites Bild 502 deutlich voneinander ab. Dieser durch Konvergenz- und Dipvergenzfehler sowie Verzeichnung beschriebene Effekt führt zu einer verfälschten Tiefenwahrnehmung und ist ab gewissen Grenzwerten, ab ca. 2 mrad, für den Fahrer bzw. Betrachter unangenehm und daher inakzeptabel.
  • Das in 5 gezeigte Head-up Display 300 basiert auf anspruchsvolleren Parametern, wie sie bei den sogenannten kontaktanalogen Head-up Displays vorkommen. Durch das Ziel, virtuelle Bildinhalte mit einer Fahrszene verschmelzen lassen zu können, werden hier erweiterte Blickfelder und höhere Bildentfernungen benötigt, was zu mehrelementigen und vergrößerten optischen Elementen und einem gesteigerten Abbildungsmaßstab, z. B. > 20 führt. Dies ist der Grund dafür, das die vom linken Auge 100 und rechten Auge 102 gesehenen virtuellen Bilder 500, 502 sich nicht gut überlagern, wodurch der Tiefeneindruck leidet, was im schlimmsten Fall vom Fahrer als unangenehm wahrgenommen wird.
  • 6 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Darstellen eines dreidimensionalen Bildes, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt ist ein Fahrzeug 600 mit einer Blickfeldanzeigeeinrichtung bzw. einem HUD 602, das einen Bildgeber 604 sowie eine HUD-Optik 606 umfasst, die hier durch eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs 600 gebildet wird. Ein Betrachter 608 der HUD-Optik 606 wird hier durch einen Fahrer des Fahrzeugs 600 repräsentiert. Das Fahrzeug 600 weist ferner eine Vorrichtung 610 zum Darstellen eines aus einem ersten und einem zweiten Bild zusammengesetzten dreidimensionalen Bildes auf. Die Vorrichtung 610 umfasst eine erste Vorverzerreinrichtung 612 zum Vorverzerren des ersten Bildes für das erste Auge 100 des Betrachters 608 des dreidimensionalen Bildes, eine zweite Vorverzerreinrichtung 614 zum Vorverzerren des zweiten Bildes für das zweite Auge 102 des Betrachters 608 des dreidimensionalen Bildes sowie eine Ausgabeeinrichtung 616 zum Ausgeben des ersten vorverzerrten Bildes und des zweiten vorverzerrten Bildes an eine Schnittstelle zu dem Bildgeber 604 des Fahrzeugs 600, um das dreidimensionale Bild darzustellen.
  • Bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 600 ist die erste Vorverzerreinrichtung 612 ausgebildet, um die Vorverzerrung des ersten Bildes basierend auf einer dem ersten Auge 100 zugeordneten ersten Bildvorverzerrungsinformation zu bewirken und die erste Vorverzerreinrichtung 614 ausgebildet, um die Vorverzerrung des zweiten Bildes basierend auf einer dem zweiten Auge 102 zugeordneten zweiten Bildvorverzerrungsinformation zu bewirken. Wie die Darstellung in 6 zeigt, basiert die erste Bildvorverzerrungsinformation auf einer ersten Positionsinformation 618, die eine Position des ersten Auges 100 in einem ersten vordefinierten Bewegungsraum 620 für einen Kopf des Betrachters 608 repräsentiert, und die zweite Bildvorverzerrungsinformation auf einer zweiten Positionsinformation 622, die eine Position des zweiten Auges 102 in einem zweiten vordefinierten Bewegungsraum 624 für den Kopf des Betrachters 608 repräsentiert.
  • 7 erläutert anhand eines stark vereinfacht dargestellten Systems die Darstellung eines virtuellen Bildes unter Verwendung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 6. Das um die erfindungsgemäße Vorrichtung erweiterte Head-up Display 602 weist eine binokulare Optik auf, d. h., das linke Auge 100 und das rechte Auge 102 des Betrachters sehen unterschiedliche von einer Oberfläche des hier nicht gezeigten Bildgebers reflektierte Bilder, hier ein für das linke Auge 100 gemäß der ersten Bildvorverzerrungsinformation vorverzerrtes erstes Bild 700 und ein für das rechte Auge 102 gemäß der zweiten Bildvorverzerrungsinformation vorverzerrtes zweites Bild 702, wobei sich die Vorverzerrung des ersten Bildes 700 von der Vorverzerrung des zweiten Bildes 702 unterscheidet. Die unterschiedlichen Vorverzerrungen basieren, wie anhand der 6 erläutert, auf der eine Position des ersten Auges 100 in dem ersten vordefinierten Bewegungsraum 620 repräsentierenden ersten Positionsinformation und der eine Position des zweiten Auges 102 in dem zweiten vordefinierten Bewegungsraum 624 repräsentierenden zweiten Positionsinformation. Der erste vordefinierte Bewegungsraum 620, der auch als die erste Eyebox bezeichnet werden kann, und der zweite vordefinierte Bewegungsraum 624, der auch als die zweite Eyebox bezeichnet werden kann, sind in der Darstellung in 7 mittels zweier Doppelpfeile repräsentiert. Die Vorverzerrungen für das erste Auge 100 und das zweite Auge 102 sind dabei derart realisiert, dass das resultierende virtuelle Bild 306 unverzerrt und in der gewünschten virtuellen Bilddistanz 308 erscheint.
  • Das in 7 gezeigte binokulare HUD 602 funktioniert wie ein autostereoskopischer Bildschirm, der für das linke bzw. erste Auge 100 und das rechte bzw. zweite Auge 102 unterschiedliche Bildinhalte darstellen kann. Dieser Umstand wird bei der Vorverzerrung genutzt, die nun basierend auf der ersten Eyebox 620 und der zweiten Eyebox 624 für das linke Auge 100 und das rechte Auge 102 separat stattfindet. Entsprechend können die anhand der 3 bis 5 erläuterten Konvergenz-, Dipvergenz- und Verzeichnungsfehler korrigiert werden.
  • 8 zeigt eine beispielhafte Funktionsweise des anhand der 6 und 7 erläuterten stereoskopischen HUDs 602 im Falle einer Kopfbewegung des Betrachters. Wie die Darstellung in 8 zeigt, bewegt der Betrachter bzw. Fahrer den Kopf hier nach rechts. Durch die seitliche Bewegung des Fahrers wandert das erste bzw. linke Auge 100 aus der ersten Eyebox 620 in die zweite Eyebox 624, und das zweite bzw. rechte Auge 102 aus der zweiten Eyebox 624 in eine vierte Eyebox bzw. einen vierten vordefinierten Bewegungsraum 800 für einen Kopf des Betrachters. Eine seitlich des ersten Auges 100 definierte dritte Eyebox ist in der Darstellung nicht gezeigt. Ohne weitere Maßnahmen würde außerhalb der Eyeboxen 620, 624, also beispielsweise in Bewegungsraum 800 kein Bild erscheinen. Kann das HUD 602 mehr als jeweils ein Bild für linkes Auge 102 und rechtes Auge 104 darstellen, lässt sich die Bewegungsfreiheit des Fahrers ohne Bildverlust erweitern und auch in der dritten und vierten nicht dargestellten Eyebox würde ein Bild erscheinen.
  • Gemäß Ausführungsformen kann eine Vielzahl weiterer kleiner Eyeboxen bestehen, mit denen ein geeigneter Eyebox-Verstellbereich – beispielsweise ein Bereich des Innenraums des Fahrzeugs – komplett abgedeckt werden kann.
  • Mit dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird verhindert, dass das erste Auge 100 oder zweite Auge 102 aus dem Eyebox-Bereich herauswandert und kein Bild mehr sieht. Bei einer genügend großer Anzahl kleiner Eyeboxen mit entsprechender Anzahl dargestellter (vorverzerrter) Bilder können Bildsprünge beim Wechsel von einer in die andere Eyebox bzw. Unter-Eyebox vermieden werden.
  • 9 zeigt eine weitere beispielhafte Funktionsweise des anhand der 6 und 7 erläuterten HUDs 602 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Falle einer Kopfbewegung des Betrachters. Bei dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel des HUDs 602 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Fahrzeug mit einer Fahrerbeobachtungseinheit 900 in Form einer Kamera ausgestattet, mittels der Positionsveränderungen des ersten Auges 100 und zweiten Auges 102 in Echtzeit verfolgt werden können. Bei dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel des HUDs 602 verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung über eine (in der Darstellung nicht gezeigte) Einrichtung zum Anpassen von Raumkoordinaten des ersten vordefinierten Bewegungsraums 620 und des zweiten vordefinierten Bewegungsraums 624, und zwar basierend auf einer weiteren ersten Positionsinformation, die eine weitere erste Position des ersten Auges 100 repräsentiert, und einer weiteren zweiten Positionsinformation, die eine weitere zweite Position des zweiten Auges 102 repräsentiert. Ein durch die Anpassung der Raumkoordinaten definierter Verschiebebereich 902 ist mittels eines Doppelpfeils in der Darstellung gekennzeichnet.
  • Durch die bei diesem Ausführungsbeispiel mitimplementierte Möglichkeit zur Verschiebung der Eyeboxen 620, 624 und gleichzeitigen Anpassung der Vorverzerrungsparameter für das erste Bild 700 und das zweite Bild 702 kann der Fahrer sich im Verstellbereich 902 der Eyeboxen 620, 624 bewegen, ohne durch unerwünschte Effekte wie Bildsprünge oder -verluste im virtuellen Bild 306 oder eine vorübergehend unterbrochene Darstellung des ersten Bildes 700 oder zweiten Bildes 702 irritiert zu werden.
  • Mit der Einrichtung 900 zur Augenpositionsverfolgung verfügt das erfindungsgemäße HUD 602 über die Möglichkeit, die zwei Warping-Systeme für das linke Auge 100 und das rechte Auge 102 in Echtzeit mit Positionsdaten der Augen 100, 102 zu versorgen. Die zwei Warping-Systeme bestimmen damit parallel für die linke und rechte Augenposition separate Bildvorverzerrungsparameter. So kann das mittels des ersten vorverzerrten Bildes 700 und zweiten vorverzerrten Bildes 702 entzerrte 3D-Bild 306 über die HUD-Optik 606 dargestellt werden.
  • Mit den anhand der 8 und 9 erläuterten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird selbst bei eingeschränkten Eyebox-Abmessungen wirkungsvoll verhindert, dass bei einer lateralen Bewegung des Fahrerkopfes das erste Auge 100 bzw. zweite Auge 102 aus der ersten Eyebox 620 bzw. zweiten Eyebox 624 herauswandert und Bildsprünge oder vorübergehende Bildverluste wahrnimmt.
  • Schließlich sei noch erwähnt, dass durch die separate Kontrolle über das erste Bild 700 und das zweite Bild 702 nicht nur Konvergenz-, Dipvergenz- und Verzeichnungsfehler durch Vorverzerrung bzw. Pre-Warping kompensiert werden können, sondern durch den Einsatz eines Bildversatzes die über die binokulare Disparität wahrgenommene Bilddistanz variiert werden kann. So kann die virtuelle Bildfläche 306, die physikalisch in einer festen Distanz – auch "Zero-Parallax-Distance" genannt – erscheint, Inhalte in verschiedenen Bilddistanzen simulieren. Dies kann genutzt werden, um das Verschmelzen von Bildinhalten mit einer Fahrszene, wie es bei kontaktanalogen HUDs erforderlich ist, mit unterschiedlichen Bilddistanzen als den typischen 15 Metern zu realisieren. Damit würden kontaktanaloge HUDs im Vergleich zu herkömmlichen HUDs nicht notwendigerweise einen größeren Abbildungsmaßstab benötigen und sich die Anforderungen an Toleranzen und Bauraum somit entspannen. Bei Verfügbarkeit der erfindungsgemäßen Bildvorverzerrungsfunktion kann die Optik weiter vereinfacht werden und somit die Bauraumanforderungen weiter reduziert werden.
  • 10 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 1000 zum Darstellen eines dreidimensionalen Bildes mittels eines ersten Bildes zur Wahrnehmung durch ein erstes Auge eines Betrachters und eines zweiten Bildes zur Wahrnehmung durch ein zweites Auge des Betrachters. Das Verfahren 1000 kann von dem anhand der Darstellungen in den 6 bis 9 erläuterten erfindungsgemäßen stereoskopischen HUD mit separater Vorverzerrung für linkes und rechtes Auge ausgeführt werden.
  • In einem Schritt 1002 werden zur Augenpositionsverfolgung eine erste Bildvorverzerrungsinformation und eine sich von der ersten Bildvorverzerrungsinformation unterscheidende zweite Bildvorverzerrungsinformation ermittelt. Der Schritt 1002 des Ermittelns umfasst einen Schritt 1004A des Erfassens einer ersten Positionsinformation bezüglich einer Position des ersten Auges des Betrachters und einen Schritt 1004B des Erfassens einer zweiten Positionsinformation bezüglich einer Position des zweiten Auges des Betrachters. In einem Schritt 1006A erfolgt ein Vorverzerren des ersten Bildes basierend auf einem aus der ersten Positionsinformation ermittelten Warping-Parameter für das erste Auge. In einem Schritt 1006B erfolgt ein Vorverzerren des zweiten Bildes basierend auf einem aus der zweiten Positionsinformation ermittelten Warping-Parameter für das zweite Auge. In einem Schritt 1008 werden das erste vorverzerrte Bild und das zweite vorverzerrte Bild an eine Schnittstelle zu dem Bildgeber des Fahrzeugs ausgegeben, um das dreidimensionale Bild darzustellen.
  • Gemäß dem Verfahren 1000 werden basierend auf den Augenpositionsdaten die Warping-Parameter bzw. Bildvorverzerrungen für das erste bzw. linke Auge 100 und das zweite bzw. rechte Auge 102 berechnet, die dann bei der Bilddarstellung zu einem unverzerrten Bild führen, wie es anhand der 7 bis 9 ausführlich erläutert ist.
  • 11 zeigt eine Bildserie zur Erläuterung des Warping im HUD gemäß dem Verfahren 1000 aus 10. Ein erstes Bild 1102 zeigt ein Referenzbild, das auf dem HUD wiederzugeben ist. Ein zweites Bild 1104 zeigt eine Darstellung des Referenzbildes, wenn das HUD über keine Pre-Warp-Funktion verfügt. Wie deutlich zu sehen ist, wird das Referenzbild verzerrt dargestellt. Ein drittes Bild 1106 zeigt eine Vorverzerrung des Referenzbildes mittels der Pre-Warp-Funktion, damit das Bild korrigiert auf dem HUD ausgegeben werden kann, wie in dem vierten Bild 1108 zu sehen ist.
  • Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
  • Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1783531 [0003]
    • EP 2200332 [0003]
    • DE 102009027026 [0003]

Claims (13)

  1. Verfahren (1000) zum Darstellen eines dreidimensionalen Bildes (306) unter Verwendung eines Bildgebers (302; 604) einer Blickfeldanzeigeeinrichtung (602) für ein Fahrzeug (600), wobei das Verfahren (1000) die folgenden Schritte aufweist: Vorverzerren (1006A) eines ersten Bildes für ein erstes Auge (100) eines Betrachters (608) des dreidimensionalen Bildes (306), basierend auf einer dem ersten Auge (100) zugeordneten ersten Bildvorverzerrungsinformation, um ein erstes vorverzerrtes Bild (700) zu erhalten; Vorverzerren (1006B) eines zweiten Bildes für ein zweites Auge (102) des Betrachters (608) des dreidimensionalen Bildes (306), basierend auf einer dem zweiten Auge (102) zugeordneten zweiten Bildvorverzerrungsinformation, um ein zweites vorverzerrtes Bild (702) zu erhalten, wobei sich eine Vorverzerrung des ersten vorverzerrten Bildes (700) von einer Vorverzerrung des zweiten vorverzerrten Bildes (702) unterscheidet; und Ausgeben (1008) des ersten vorverzerrten Bildes (700) und des zweiten vorverzerrten Bildes (702) an eine Schnittstelle zu dem Bildgeber (302; 604) des Fahrzeugs (600), um das dreidimensionale Bild (306) darzustellen.
  2. Verfahren (1000) gemäß Anspruch 1, mit einem Schritt des Ermittelns (1002) der ersten Bildvorverzerrungsinformation und der zweiten Bildvorverzerrungsinformation, wobei sich die zweite Bildvorverzerrungsinformation von der ersten Bildvorverzerrungsinformation unterscheidet.
  3. Verfahren (1000) gemäß Anspruch 2, bei dem der Schritt des Ermittelns (1002) einen Schritt des Erfassens (1004A, 1004B) einer ersten Positionsinformation (618) und einer zweiten Positionsinformation (622) umfasst, wobei die erste Positionsinformation (618) eine Position des ersten Auges (100) in einem ersten vordefinierten Bewegungsraum (620) für einen Kopf des Betrachters (608) repräsentiert und die zweite Positionsinformation (622) eine Position des zweiten Auges (102) in einem zweiten vordefinierten Bewegungsraum (624) für einen Kopf des Betrachters (608) repräsentiert.
  4. Verfahren (1000) gemäß Anspruch 3, bei dem in dem Schritt des Erfassens (1004A, 1004B) die erste Positionsinformation (618) und die zweite Positionsinformation (622) optisch erfasst werden.
  5. Verfahren (1000) gemäß Anspruch 3 oder 4, bei dem in dem Schritt des Ermittelns (1002) die erste Bildvorverzerrungsinformation basierend auf der ersten Positionsinformation (618) ermittelt wird und die zweite Bildvorverzerrungsinformation basierend auf der zweiten Positionsinformation (622) wird.
  6. Verfahren (1000) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem der Schritt des Ermittelns (1002) einen Schritt des Erfassens einer weiteren ersten Bildvorverzerrungsinformation basierend auf einer weiteren ersten Positionsinformation bezüglich einer weiteren Position des ersten Auges (100) und einer weiteren zweiten Bildvorverzerrungsinformation basierend auf einer weiteren zweiten Positionsinformation bezüglich einer weiteren Position des zweiten Auges (102) umfasst.
  7. Verfahren (1000) gemäß Anspruch 6, mit einem Schritt des Anpassens von Raumkoordinaten des ersten vordefinierten Bewegungsraums (620) basierend auf der weiteren ersten Positionsinformation und Raumkoordinaten des zweiten vordefinierten Bewegungsraums (624) basierend auf der weiteren zweiten Positionsinformation.
  8. Verfahren (1000) gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die weitere erste Positionsinformation eine Position des ersten Auges (100) in einem dritten vordefinierten Bewegungsraum für einen Kopf des Betrachters (608) repräsentiert und/oder die weitere zweite Positionsinformation eine Position des zweiten Auges (102) in einem vierten vordefinierten Bewegungsraum (800) für einen Kopf des Betrachters (608) repräsentiert.
  9. Verfahren (1000) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Darstellens des dreidimensionalen Bildes (306) unter Verwendung des ersten vorverzerrten Bildes (700) und des zweiten vorverzerrten Bildes (702) auf einer Blickfeldanzeigeeinrichtung (602) des Fahrzeugs (600).
  10. Verfahren (1000) gemäß Anspruch 9, bei dem in dem Schritt des Darstellens das dreidimensionale Bild (306) als kontaktanaloges dreidimensionales Bild (306) dargestellt wird.
  11. Verfahren (1000) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, bei dem in dem Schritt des Ermittelns (1002) der ersten Bildvorverzerrungsinformation und der zweiten Bildvorverzerrungsinformation und/oder in dem Schritt des Ermittelns der weiteren ersten Bildvorverzerrungsinformation und der weiteren zweiten Bildvorverzerrungsinformation die erste Bildvorverzerrungsinformation und die zweite Bildvorverzerrungsinformation und/oder die erste weitere Bildvorverzerrungsinformation und die zweite weitere Bildvorverzerrungsinformation ermittelt werden, um zumindest einen Konvergenzfehler und/oder zumindest einen Divergenzfehler und/oder zumindest einen Dipvergenzfehler in dem Darstellen des dreidimensionalen Bildes (306) auszugleichen.
  12. Vorrichtung (610) zum Darstellen eines dreidimensionalen Bildes (306) unter Verwendung eines Bildgebers (302; 604) einer Blickfeldanzeigeeinrichtung (602) für ein Fahrzeug (600), wobei die Vorrichtung (610) die folgenden Merkmale aufweist: eine erste Vorverzerreinrichtung (612) zum Vorverzerren eines ersten Bildes für ein erstes Auge (100) eines Betrachters (608) des dreidimensionalen Bildes (306), basierend auf einer dem ersten Auge (100) zugeordneten ersten Bildvorverzerrungsinformation, um ein erstes vorverzerrtes Bild (700) zu erhalten; eine zweite Vorverzerreinrichtung (614) zum Vorverzerren eines zweiten Bildes für ein zweites Auge (102) des Betrachters (608) des dreidimensionalen Bildes (306), basierend auf einer dem zweiten Auge (102) zugeordneten zweiten Bildvorverzerrungsinformation, um ein zweites vorverzerrtes Bild (702) zu erhalten, wobei sich eine Verzerrung des ersten vorverzerrten Bildes (700) von einer Verzerrung des zweiten vorverzerrten Bildes (702) unterscheidet; und eine Ausgabeeinrichtung (616) zum Ausgeben (1008) des ersten vorverzerrten Bildes (700) und des zweiten vorverzerrten Bildes (702) an eine Schnittstelle zu dem Bildgeber (302; 604) des Fahrzeugs (600), um das dreidimensionale Bild (306) darzustellen.
  13. Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens (1000) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wenn das Programmprodukt auf einer Vorrichtung (610) ausgeführt wird.
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