DE102013219556A1 - Method and device for controlling an image generation device of a head-up display - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Bilderzeugungseinrichtung (2) eines Head-Up-Displays in einem Fahrzeug (1), wobei mittels der Bilderzeugungseinrichtung (2) ein zweidimensionales Referenzmuster (RM) erzeugt und mittels eines Projektionselements des Head-Up-Displays als projiziertes Referenzmuster (RM) dargestellt wird, wobei mittels mindestens einer Bilderfassungseinrichtung (6) eine Mehrzahl von zweidimensionalen Abbildern aus jeweils voneinander verschiedenen Lagen und/oder mit voneinander verschiedenen Orientierungen erzeugt wird, wobei in jedes Abbild der Mehrzahl von zweidimensionalen Abbildern das projizierte Referenzmuster (RM) zumindest teilweise abgebildet wird, wobei in einem Abbild jeweils Koordinaten zumindest eines abgebildeten Elements des Referenzmusters (RM) bestimmt werden, wobei zu jedem Abbild die entsprechende Lage und/oder Orientierung der mindestens einen Bilderfassungseinrichtung (6) in einem Referenzkoordinatensystem erfasst oder bestimmt wird, wobei Koordinaten des mindestens einen abgebildeten Elements zumindest in Abhängigkeit von mindestens einem Abbildungsparameter einer ersten Abbildungsfunktion und in Abhängigkeit einer zweiten Abbildungsfunktion geschätzt werden, wobei die erste Abbildungsfunktion eine Abbildung von einem Koordinatensystem (DK) einer virtuellen Darstellungsebene (7) des Head-Up-Displays in das Referenzkoordinatensystem beschreibt, wobei die zweite Abbildungsfunktion eine Abbildung von dem Referenzkoordinatensystem in ein Koordinaten-system (BK) der Bilderfassungseinrichtung (6) in Abhängigkeit von der Lage und/oder Orientierung der mindestens einen Bilderfassungseinrichtung (6) beschreibt, wobei der mindestens eine Abbildungsparameter der ersten Abbildungsfunktion derart bestimmt wird, dass eine Abweichung zwischen den bestimmten und geschätzten Koordinaten des abgebildeten Elements minimiert wird, wobei in Abhängigkeit des mindestens einen Abbildungsparameters eine Lage und/oder Orientierung der virtuellen Darstellungsebene (7) des Head-Up-Displays im Referenz-koordinatensystem bestimmt wird, wobei in Abhängigkeit der Lage und/oder Orientierung der virtuellen Darstellungsebene (7) die Steuerung der Bilderzeugungseinrichtung (2) erfolgt.The invention relates to a method and a device for controlling an image generation device (2) of a head-up display in a vehicle (1), wherein a two-dimensional reference pattern (RM) is generated by means of the image generation device (2) and by means of a projection element of the head-up Displays are produced as a projected reference pattern (RM), wherein at least one image acquisition device (6) generates a plurality of two-dimensional images from mutually different layers and / or with mutually different orientations, the projected image being formed into each image of the plurality of two-dimensional images Reference pattern (RM) is at least partially imaged, in each case coordinates of at least one imaged element of the reference pattern (RM) are determined, wherein for each image, the corresponding position and / or orientation of the at least one image capture device (6) in a reference coordinate system wherein coordinates of the at least one imaged element are estimated at least as a function of at least one imaging parameter of a first imaging function and in dependence on a second imaging function, wherein the first imaging function is an image of a coordinate system (DK) of a virtual representation plane (7) of the Describing head-up displays in the reference coordinate system, wherein the second mapping function describes an image of the reference coordinate system in a coordinate system (BK) of the image capture device (6) in dependence on the position and / or orientation of the at least one image capture device (6), wherein the at least one imaging parameter of the first imaging function is determined such that a deviation between the determined and estimated coordinates of the imaged element is minimized, wherein an L depends on the at least one imaging parameter age and / or orientation of the virtual display plane (7) of the head-up display in the reference coordinate system is determined, wherein depending on the position and / or orientation of the virtual display plane (7), the control of the image generating device (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Bilderzeugungseinrichtung eines Head-Up-Displays in einem Fahrzeug. The invention relates to a method and a device for controlling an image generation device of a head-up display in a vehicle.

Mit so genannten Augmented Reality Technologien lassen sich computergenerierte zwei- oder dreidimensionale Grafiken lage- und orientierungsrichtig in einen visuellen Erfassungsbereich eines Beobachters einbetten. With so-called augmented reality technologies, computer-generated two-dimensional or three-dimensional graphics can be embedded in a visual coverage area of an observer in the correct position and orientation.

So sind z.B. sogenannte Head-Up-Displays in einem Fahrzeug bekannt, die dazu genutzt werden, um einem Fahrzeugführer virtuelle dreidimensionale Grafiken in seinem Sichtfeld einzublenden. Diese können ihn beim Führen des Fahrzeuges unterstützen. Damit jedoch die generierten Grafiken für den Fahrzeugführer lage- und orientierungsrichtig in seinem Sichtfeld erscheinen, muss die Einblendung an aktuelle Rahmenbedingungen, insbesondere eine Geometrie des virtuellen Bildes und eine Position des Betrachters, angepasst werden. Insbesondere ist es erforderlich, ein Verzerrungsmuster, welches aus einer Spiegelung des virtuellen Bildes an einer nicht-planaren Windschutzscheibe des Fahrzeuges resultiert, zu berücksichtigen. Thus, e.g. known as head-up displays in a vehicle, which are used to show a vehicle driver virtual three-dimensional graphics in his field of view. These can assist him in driving the vehicle. However, in order for the generated graphics for the driver to appear in his field of vision in the correct position and orientation, the display has to be adapted to current framework conditions, in particular a geometry of the virtual image and a position of the viewer. In particular, it is necessary to consider a distortion pattern resulting from mirroring the virtual image on a non-planar windshield of the vehicle.

Die US 7,835,592 B2 beschreibt ein Verfahren zum Anpassen eines Bildes, welches auf eine krumme Oberfläche projiziert wird. Das Verfahren umfasst die Erfassung von Kalibrierpunkten in einem Kalibrierbild, welches auf die gekrümmte Oberfläche projiziert wird. Weiter umfasst das Verfahren die Analyse der Kalibrierpunkte, um relative Positionen der Kalibrierpunkte zueinander zu bestimmen. The US Pat. No. 7,835,592 B2 describes a method for adjusting an image projected onto a curved surface. The method includes detecting calibration points in a calibration image projected onto the curved surface. Furthermore, the method comprises the analysis of the calibration points in order to determine relative positions of the calibration points relative to one another.

Die US 2008/0088526 A1 offenbart ein Verfahren zum Rendern eines Bildes, welches auf eine nicht-planare Oberfläche auftrifft. Die Druckschrift beschreibt hierbei auch, dass eine neue Kalibrierung erforderlich ist, falls ein Betrachtungspunkt eines Betrachters verändert wird. The US 2008/0088526 A1 discloses a method of rendering an image incident on a non-planar surface. The document also describes that a new calibration is required if a viewing point of a viewer is changed.

Es stellt sich das technische Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Bilderzeugungseinrichtung eines Head-Up-Displays in einem Fahrzeug zu schaffen, welche eine möglichst optimale lage- und orientierungsrichtige Anzeige von virtuellen Objekten in einem Sichtfeld eines Fahrzeugführers ermöglichen. Weiter stellt sich das technische Problem, die lage- und orientierungsrichtige Anzeige in Abhängigkeit von einer veränderlichen Betrachterposition zu ermöglichen. This raises the technical problem of providing a method and a device for controlling an image generation device of a head-up display in a vehicle, which enable the most optimal position and orientation-correct display of virtual objects in a field of vision of a vehicle driver. Next, the technical problem of allowing the position and orientation correct display in response to a changing viewer's position.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 10. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. The solution of the technical problem results from the objects with the features of claims 1 and 10. Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Es ist eine Grundidee der Erfindung, in einem Kalibriervorgang eine Lage und/oder Orientierung einer virtuellen Bildebene in einem Referenzkoordinatensystem zu bestimmen, wobei dem Fahrzeugführer virtuelle Objekte in dieser virtuellen Bildebene angezeigt werden. In Abhängigkeit der Lage und/oder Orientierung in dem Referenzkoordinatensystem kann dann eine lage- und orientierungsrichtige Darstellung von Objekten erfolgen, wobei Objektkoordinaten ebenfalls im Referenzkoordinatensystem bekannt oder zumindest bestimmbar sind. Das anzuzeigende virtuelle Objekt kann insbesondere ein dreidimensionales virtuelles Objekt sein. Eine weitere Grundidee ist es, dem Fahrzeugführer ein virtuelles Objekt derart darzustellen, dass der Fahrzeugführer das virtuelle Objekt aus einer beliebigen Betrachtungsposition heraus verzerrungsfrei wahrnehmen kann. It is a basic idea of the invention to determine a position and / or orientation of a virtual image plane in a reference coordinate system in a calibration process, virtual objects being displayed in this virtual image plane to the vehicle driver. Depending on the position and / or orientation in the reference coordinate system, a position and orientation-correct representation of objects can then take place, wherein object coordinates are likewise known or at least determinable in the reference coordinate system. In particular, the virtual object to be displayed can be a three-dimensional virtual object. Another basic idea is to present the vehicle driver with a virtual object in such a way that the driver can perceive the virtual object without distortion from any viewing position.

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Steuerung einer Bilderzeugungseinrichtung eines Head-Up-Displays in einem Fahrzeug. Die Bilderzeugungseinrichtung kann auch als Projektor bezeichnet werden. A method is proposed for controlling an image generation device of a head-up display in a vehicle. The image generation device can also be referred to as a projector.

Das Head-Up-Display bezeichnet hierbei ein System oder eine Vorrichtung zur Anzeige von insbesondere virtuellen Objekten, insbesondere virtuellen dreidimensionalen Objekten, in einem Sichtfeld eines Fahrzeugführers. Das Head-Up-Display kann neben der Bilderzeugungseinrichtung auch Mittel zur Strahlführung bzw. -lenkung umfassen, mittels derer von der Bilderzeugungseinrichtung erzeugte Strahlen in einer gewünschten Weise geführt bzw. gelenkt werden. Weiter kann das Head-Up-Display auch ein, insbesondere semitransparentes, Projektionselement umfassen, welches z.B. eine Projektionsfläche ausbildet, auf die das von der Bilderzeugungseinrichtung erzeugte Bild projiziert wird. Dieses Projektionselement kann hierbei derart angeordnet sein, dass von der Bilderzeugungseinrichtung erzeugte Strahlen derart von dem Projektionselement reflektiert werden, dass sie von einem Fahrzeugführer nach der Projektion erfasst werden können. In this case, the head-up display denotes a system or a device for displaying in particular virtual objects, in particular virtual three-dimensional objects, in a field of view of a vehicle driver. The head-up display can also comprise means for beam guidance or deflection in addition to the image generation device, by means of which beams generated by the image generation device are guided or directed in a desired manner. Furthermore, the head-up display may also comprise a, in particular semitransparent, projection element, which may be e.g. forms a projection surface on which the image generated by the image forming device is projected. In this case, this projection element can be arranged in such a way that rays generated by the image generation device are reflected by the projection element in such a way that they can be detected by a driver after the projection.

Mittels der Bilderzeugungseinrichtung wird ein zweidimensionales Referenzmuster erzeugt. Dieses zweidimensionale Referenzmuster wird mittels des Projektionselements des Head-Up-Displays als projiziertes Referenzmuster dargestellt. Das zweidimensionale Referenzmuster kann also in Form eines zweidimensionalen Bildes durch die Bilderzeugungseinrichtung erzeugt werden. By means of the image generating device, a two-dimensional reference pattern is generated. This two-dimensional reference pattern is represented by means of the projection element of the head-up display as a projected reference pattern. The two-dimensional reference pattern can thus be generated in the form of a two-dimensional image by the image generating device.

Mittels mindestens einer Bilderfassungseinrichtung wird eine Mehrzahl von zweidimensionalen Abbildern aus jeweils voneinander verschiedenen Lagen und/oder mit jeweils voneinander verschiedenen Orientierungen der mindestens einen Bilderfassungseinrichtung erzeugt. Dies bedeutet, dass mindestens zwei, vorzugsweise eine Sequenz von mehr als zwei, zweidimensionale(n) Abbilder(n) erzeugt wird, wobei die Lage und/oder Orientierung der mindestens einen Bilderfassungseinrichtung derart verändert wird, dass jedes Abbild mit einer abbildspezifischen Lage und/oder Orientierung erzeugt wird, die sich von abbildspezifischen Lagen und/oder Orientierungen der Bilderfassungseinrichtung bei der Erzeugung der weiteren Abbilder der Sequenz unterscheidet. By means of at least one image capture device, a plurality of two-dimensional images of mutually different layers and / or mutually different orientations of the at least one image capture device is generated. This means that at least two, preferably one, sequence of more than two, two-dimensional image (s) is generated, wherein the position and / or orientation of the at least one image capture device is changed such that each image is generated with an image-specific position and / or orientation, which of image-specific layers and / or orientations of the image capture device in the generation of the further images of the sequence differs.

Die Bilderfassungseinrichtung kann insbesondere als Kamera, beispielsweise als Webcam, ausgebildet sein. Selbstverständlich können auch mehrere Bilderfassungseinrichtungen zur Erzeugung der Abbilder verwendet werden. Vorzugsweise jedoch werden die Abbilder von genau einer Bilderfassungseinrichtung erzeugt. The image capture device can be designed in particular as a camera, for example as a webcam. Of course, several image capture devices can be used to generate the images. Preferably, however, the images are generated by exactly one image capture device.

Weiter wird zu jedem Abbild die entsprechende Lage und/oder Orientierung der mindestens einen Bilderfassungseinrichtung in einem Referenzkoordinatensystem erfasst oder bestimmt. Im Sinne der Erfindung bedeutet Erfassen, dass eine Lage und/oder Orientierung mittels entsprechender Erfassungseinrichtungen, beispielsweise Sensoren, erfasst wird. So können z.B. bekannte Lage- und/oder Orientierungserfassungssysteme, beispielsweise optische, magnetische oder mechanische Erfassungssysteme, verwendet werden, um die Lage und/oder Orientierung der Bilderfassungseinrichtung zu erfassen. Furthermore, the corresponding position and / or orientation of the at least one image acquisition device in a reference coordinate system is detected or determined for each image. For the purposes of the invention, detection means that a position and / or orientation is detected by means of corresponding detection devices, for example sensors. Thus, e.g. known attitude and / or orientation detection systems, such as optical, magnetic or mechanical detection systems, used to detect the location and / or orientation of the image capture device.

Im Sinne der Erfindung bedeutet Bestimmen, dass die Lage und/oder Orientierung der Bilderfassungseinrichtung nicht unmittelbar erfasst, sondern in Abhängigkeit von Informationen, die zumindest teilweise abhängig von einer Lage und/oder Orientierung der Bilderfassungseinrichtung sind, bestimmt werden, insbesondere rechnerisch bestimmt werden. Insbesondere kann eine Lage und/oder Orientierung der Bilderfassungseinrichtung in Abhängigkeit von Bildinformationen der Abbilder bestimmt werden, die von der Bilderfassungseinrichtung aus der jeweiligen Lage und/oder Orientierung erzeugt wurden. Dies wird nachfolgend näher erläutert. For the purposes of the invention, determining means that the position and / or orientation of the image capture device is not detected directly, but rather determined in particular as a function of information that is at least partially dependent on a position and / or orientation of the image capture device. In particular, a position and / or orientation of the image capture device can be determined as a function of image information of the images that were generated by the image capture device from the respective position and / or orientation. This will be explained in more detail below.

In jedes Abbild der Mehrzahl von zweidimensionalen Abbildern ist das projizierte Referenzmuster zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, abgebildet. Dies bedeutet, dass zumindest ein Teil des Referenzmusters aus verschiedenen Lagen und/oder mit verschiedenen Orientierungen der Bilderfassungseinrichtung erfasst und abgebildet wird. Selbstverständlich ist es vorstellbar, dass in der Mehrzahl von zweidimensionalen Abbildern einzelne Abbilder existieren, in welche das projizierte Referenzmuster nicht abgebildet ist. Diese können jedoch bei der nachfolgend beschriebenen Auswertung nicht berücksichtigt werden. In each image of the plurality of two-dimensional images, the projected reference pattern is at least partially, preferably completely, imaged. This means that at least a part of the reference pattern is detected and imaged from different layers and / or with different orientations of the image capture device. Of course, it is conceivable that in the plurality of two-dimensional images individual images exist in which the projected reference pattern is not shown. However, these can not be taken into account in the evaluation described below.

In jedem Abbild werden jeweils Koordinaten zumindest eines abgebildeten Elements des Referenzmusters bestimmt. Somit kann das zweidimensionale Referenzmuster Elemente, insbesondere als Bildobjekt oder Bildpunkt ausgebildete Referenzelemente, enthalten, die derart ausgebildet sind, dass eine elementspezifische Bezugskoordinate möglichst eindeutig bestimmbar ist. So kann dem mindestens einen Element eine einzelne Bezugskoordinate zugeordnet sein, beispielsweise eine Koordinate eines geometrischen Mittelpunkts, wobei in Abhängigkeit dieser Bezugskoordinate die Koordinate des Elements bestimmbar ist. Vorzugsweise entspricht die Bezugskoordinate der erfindungsgemäß zu bestimmenden Koordinate des zumindest einen Elements. Das Element kann beispielsweise kreis- oder kreuzförmig ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Element derart ausgebildet, dass es möglichst einfach und eindeutig bildbasiert detektierbar ist. Eindeutig bedeutet in diesem Zusammenhang, dass eine eindeutige Zuordnung eines abgebildeten Elements zu einem tatsächlichen Element im Referenzmuster existiert. Eine solche eindeutige Zuordnung kann z.B. auch in Abhängigkeit einer vorbestimmten Anordnung und/oder Gestaltung von Elementen im Referenzmuster bestimmt werden. So kann das Referenzmuster oder können die Elemente des Referenzmusters z.B. Farb- oder Helligkeitseigenschaften oder -verläufe aufweisen, die eine eindeutige Zuordnung ermöglichen. Coordinates of at least one imaged element of the reference pattern are determined in each image. Thus, the two-dimensional reference pattern elements, in particular as a picture object or pixel trained reference elements included, which are designed such that an element-specific reference coordinate is determined as clearly as possible. Thus, the at least one element can be assigned a single reference coordinate, for example a coordinate of a geometric center, wherein the coordinate of the element can be determined as a function of this reference coordinate. Preferably, the reference coordinate corresponds to the coordinate of the at least one element to be determined according to the invention. The element may be formed, for example, circular or cross-shaped. Preferably, the element is designed in such a way that it is as simple and clearly image-based detectable. Unambiguous in this context means that there is an unambiguous assignment of an imaged element to an actual element in the reference pattern. Such a unique association may e.g. also be determined depending on a predetermined arrangement and / or design of elements in the reference pattern. Thus, the reference pattern or elements of the reference pattern may be e.g. Have color or brightness properties or gradients that allow a unique assignment.

Weiter vorzugsweise ist das Element rotationsinvariant. Auch kann das Element eine eindeutig identifizierbare Farbcodierung aufweisen. Weiter kann das Element derart ausgebildet sein, dass es möglichst unabhängig von einer Bildschärfe oder Auflösung einer Anzeigeeinrichtung bildbasiert detektierbar ist. Ein weiteres Beispiel für ein Element kann eine weichgezeichnete Kreisform sein. Auch kann ein Element eine kartoffelähnliche, z.B. ovale, Form aufweisen. More preferably, the element is rotationally invariant. Also, the element may have a unique color coding. Furthermore, the element can be designed in such a way that it can be detected image-based as independent as possible from a focus or resolution of a display device. Another example of an element may be a blurred circular shape. Also, an element may be a potato-like, e.g. oval shape.

Auch vorstellbar ist, dass die Elemente durch ein das Referenzmuster bildende Schachbrettmuster bereitgestellt werden, in welchem z.B. Schnittpunkte von Kanten zwischen weißen und schwarzen Feldern des Schachbrettmusters oder Punkte auf diesen Kanten die Elemente bereitstellen können. Die Verwendung derartiger Schachbrettmuster und die Identifikation von Elementen oder Punkten des Schachbrettmusters ist dem Fachmann aus dem Feld der Kamerakalibrierung, insbesondere zur Bestimmung von intrinsischen Parametern einer Kamera, bekannt. It is also conceivable that the elements are provided by a checkerboard pattern forming the reference pattern, in which e.g. Intersections of edges between white and black boxes of the checkerboard pattern or points on these edges which can provide elements. The use of such checkerboard patterns and the identification of elements or points of the checkerboard pattern is known to those skilled in the field of camera calibration, in particular for the determination of intrinsic parameters of a camera.

Um die vorhergehend erläuterte eindeutige Zuordnung zu ermöglichen, kann/können zumindest ein oder zwei Feld(er) des Schachbrettmusters farblich mit einer Farbe, die von Schwarz und Weiß verschieden ist, ausgestaltet werden. In order to enable the above-described unique assignment, at least one or two panels of the checkerboard pattern may be color-configured with a color other than black and white.

Das Bestimmen der Koordinaten erfolgt bildbasiert. Die Koordinaten des abgebildeten Elements werden hierbei in einem (zweidimensionalen) Koordinatensystem der Bilderfassungseinrichtung bestimmt, welches auch als Bildkoordinatensystem bezeichnet werden kann. The determination of the coordinates is image-based. The coordinates of the imaged element are in this case determined in a (two-dimensional) coordinate system of the image capture device, which can also be referred to as an image coordinate system.

Weiter werden Koordinaten des mindestens einen abgebildeten Elements zumindest in Abhängigkeit von mindestens einem Abbildungsparameter einer ersten Abbildungsfunktion und in Abhängigkeit einer zweiten Abbildungsfunktion geschätzt. Die Koordinaten können hierbei ebenfalls im Koordinatensystem der Bilderfassungseinrichtung geschätzt werden. Die erste Abbildungsfunktion beschreibt eine Abbildung von einem Koordinatensystem einer virtuellen Darstellungsebene, das auch als Ebenenkoordinatensystem beschrieben werden kann, des Head-Up-Displays in das Referenzkoordinatensystem. Abbildungsparameter der ersten Abbildungsfunktion können insbesondere eine Rotation, eine Translation und/oder eine Skalierung, insbesondere ein zweifache Skalierung, bei der Abbildung beschreiben. Eine zweifache Skalierung kann hierbei eine heterogene Skalierung mit zwei Skalierungsparametern sein, die eine Skalierung entlang zweier orthogonaler Achsen beschreiben, beispielsweise eine Skalierung in horizontaler und vertikaler Bildrichtung. Furthermore, coordinates of the at least one imaged element are estimated at least as a function of at least one imaging parameter of a first imaging function and as a function of a second imaging function. The coordinates can also be estimated in the coordinate system of the image capture device. The first mapping function describes a mapping from a coordinate system of a virtual representation plane, which can also be described as a plane coordinate system, of the head-up display into the reference coordinate system. Image parameters of the first mapping function can in particular describe a rotation, a translation and / or a scaling, in particular a double scaling, in the image. A two-fold scaling can be a heterogeneous scaling with two scaling parameters which describe a scaling along two orthogonal axes, for example a scaling in the horizontal and vertical image direction.

Hierbei bezeichnet die virtuelle Darstellungsebene eine Ebene, in welcher die von der Bilderzeugungseinrichtung erzeugten Bilder für den Betrachter, insbesondere den Fahrzeugführer, erscheinen. Diese virtuelle Darstellungsebene muss nicht zwingend mit der Ebene des vorhergehend erläuterten Projektionselements korrespondieren. In this case, the virtual representation plane denotes a plane in which the images generated by the image generation device appear to the viewer, in particular the vehicle driver. This virtual representation level does not necessarily have to correspond to the level of the previously explained projection element.

Die zweite Abbildungsfunktion beschreibt eine Abbildung von dem Referenzkoordinatensystem in das Koordinatensystem der Bilderfassungseinrichtung in Abhängigkeit von der Lage und/oder Orientierung der mindestens einen Bilderfassungseinrichtung. Durch die zweite Abbildungsfunktion werden intrinsische und/oder extrinsische Abbildungsparameter der Bilderfassungseinrichtung berücksichtigt. Extrinsische und intrinsische Abbildungsparameter der Bilderfassungseinrichtung beschreiben hierbei Parameter der Bilderfassungseinrichtung, die die Abbildung von Objekten im Erfassungsbereich in das zweidimensionale Abbild beeinflussen. Hierbei beschreiben die extrinsischen Abbildungsparameter die Lage und/oder Orientierung der Bilderfassungseinrichtung. Diese werden, wie vorhergehend erläutert, für jedes Abbild bestimmt oder erfasst. The second mapping function describes a mapping from the reference coordinate system into the coordinate system of the image capture device as a function of the position and / or orientation of the at least one image capture device. The second mapping function takes into account intrinsic and / or extrinsic imaging parameters of the image capture device. Extrinsic and intrinsic imaging parameters of the image capture device in this case describe parameters of the image capture device that influence the imaging of objects in the capture area into the two-dimensional image. In this case, the extrinsic imaging parameters describe the position and / or orientation of the image capture device. These are determined or captured for each image, as previously explained.

Die intrinsischen Abbildungsparameter können beispielsweise in einem separat durchgeführten Kalibrierschritt bestimmt werden. Intrinsische Abbildungsparameter umfassen beispielsweise alle Eigenschaften, welche die Optik der Kamera beschreiben, z.B. Brennweite, Bildmittelpunkt, Bildscherung, nichtlineare Verzerrungen durch die Linse und weitere Eigenschaften. The intrinsic imaging parameters can be determined, for example, in a separately performed calibration step. For example, intrinsic imaging parameters include all characteristics that describe the optics of the camera, e.g. Focal length, center of image, image shear, nonlinear lens distortion, and more.

Somit kann jedes der mehreren Abbilder mit den gleichen intrinsischen Parametern, jedoch mit unterschiedlichen extrinsischen Parametern erzeugt werden. Thus, each of the multiple images can be generated with the same intrinsic parameters but with different extrinsic parameters.

Weiter wird der mindestens eine Abbildungsparameter der ersten Abbildungsfunktion derart bestimmt werden, dass eine Abweichung zwischen den bestimmten und geschätzten Koordinaten des abgebildeten Elements minimiert wird. Somit erfolgt also das Bestimmen des mindestens einen Parameters der ersten Abbildungsfunktion im Rahmen einer Minimierung, wobei eine Kostenfunktion abhängig von der Differenz zwischen den bestimmten und geschätzten Koordinaten ist. Beispielsweise kann die Kostenfunktion als Abstand oder quadrierte Differenz zwischen den bestimmten und geschätzten Koordinaten beschrieben werden. Further, the at least one imaging parameter of the first imaging function will be determined such that a deviation between the determined and estimated coordinates of the imaged element is minimized. Thus, therefore, the determination of the at least one parameter of the first mapping function takes place in the context of a minimization, wherein a cost function is dependent on the difference between the determined and estimated coordinates. For example, the cost function may be described as a distance or squared difference between the determined and estimated coordinates.

Vorzugsweise werden in jedem Abbild bzw. für jedes Abbild die Koordinaten mehrerer, vorzugsweise aller abgebildeten, Elemente des Referenzmusters bestimmt und geschätzt. Entsprechend kann dann der mindestens eine Abbildungsparameter der ersten Abbildungsfunktion derart bestimmt werden, dass eine Summe der Abweichung zwischen den bestimmten und geschätzten Koordinaten für alle Elemente, deren Koordinaten bestimmt und geschätzt wurden und für alle betrachteten Abbilder minimiert wird. Preferably, the coordinates of a plurality of, preferably all imaged, elements of the reference pattern are determined and estimated in each image or for each image. Accordingly, the at least one mapping parameter of the first mapping function may then be determined such that a sum of the deviation between the determined and estimated coordinates for all elements whose coordinates have been determined and estimated and minimized for all the images under consideration.

In Abhängigkeit des mindestens einen Abbildungsparameters wird dann eine Lage und/oder Orientierung der virtuellen Darstellungsebene des Head-Up-Displays im Referenzkoordinatensystem bestimmt. Die virtuelle Darstellungsebene stellt bildlich gesprochen ein Fenster dar, durch welches der Betrachter, insbesondere der Fahrzeugführer, aus seiner Betrachtungsposition heraus in eine virtuelle Welt blickt. In der virtuellen Welt vorhandene Objekte erfasst der Betrachter somit durch die virtuelle Darstellungsebene hindurch. Die virtuelle Welt kann hierbei im Referenzkoordinatensystem referenziert sein. Dies bedeutet, dass Koordinaten von Objekten der virtuellen Welt im Referenzkoordinatensystem bekannt oder bestimmbar sind. Somit kann vorteilhafterweise in Abhängigkeit der Lage und/oder Orientierung der virtuellen Darstellungsebene bestimmt werden, welche Objekte der virtuellen Welt der Betrachter aus einer bestimmten Betrachtungsposition heraus wahrnehmen kann. Weiter kann bestimmt werden, wie Objekte der virtuellen Welt durch die Bilderzeugungseinrichtung zur Anzeige gebracht werden müssen, damit sie aus Sicht des Betrachters perspektivisch korrekt erscheinen. Depending on the at least one imaging parameter, a position and / or orientation of the virtual representation plane of the head-up display in the reference coordinate system is then determined. Figuratively speaking, the virtual presentation plane represents a window through which the viewer, in particular the driver, looks out of his viewing position into a virtual world. Objects that are present in the virtual world are thus captured by the viewer through the virtual display plane. The virtual world can hereby be referenced in the reference coordinate system. This means that coordinates of objects of the virtual world in the reference coordinate system are known or determinable. Thus, it can advantageously be determined as a function of the position and / or orientation of the virtual display plane which objects of the virtual world of the viewer can perceive from a certain viewing position. Furthermore, it can be determined how objects of the virtual world have to be displayed by the image generation device so that they appear to be perspectively correct from the viewpoint of the viewer.

Objekte der virtuellen Welt können beispielsweise farbige virtuelle Markierungen von tatsächlichen Fahrbahnmarkierungen sein. So kann es beispielsweise wünschenswert sein, seitliche oder mittige Fahrbahnmarkierungen zur besseren visuellen Erfassung durch den Fahrzeugführer zusätzlich farbig zu markieren. Beispielsweise können diese tatsächlichen Fahrbahnmarkierungen durch ein geeignetes Erfassungssystem, beispielsweise ein optisches Erfassungssystem, erfasst und eine Lage und Orientierung der tatsächlichen Fahrbahnmarkierung im Referenzkoordinatensystem bestimmt werden. In Abhängigkeit dieser Lage und Orientierung kann dann die Bilderzeugungseinrichtung des Head-Up-Displays derart angesteuert werden, dass eine zusätzliche farbige Markierung der tatsächlichen Fahrbahnmarkierung lage- und orientierungsrichtig in der virtuellen Darstellungsebene dargestellt wird. For example, virtual world objects may be colored virtual markers of actual road markings. Thus, it may be desirable, for example, to additionally mark colored side or center lane markings for better visual capture by the vehicle driver. For example, these actual lane markings can be detected by a suitable detection system, for example an optical detection system, and a position and orientation of the actual lane marking in the reference coordinate system can be determined. Depending on this position and orientation, the image generation device of the head-up display can then be controlled in such a way that an additional colored marking of the actual road marking is displayed in the virtual representation plane in the correct position and orientation.

In Abhängigkeit der Lage und/oder Orientierung der virtuellen Darstellungsebene erfolgt dann die Steuerung der Bilderzeugungseinrichtung. Somit bildet das erfindungsgemäße Verfahren ein Verfahren zur Kalibrierung des Head-up-Displays, insbesondere zur Kalibrierung der Bilderzeugungseinrichtung. Depending on the position and / or orientation of the virtual display plane, the control of the image generation device then takes place. Thus, the method according to the invention forms a method for calibrating the head-up display, in particular for calibrating the image-generating device.

Insbesondere kann in Abhängigkeit der Lage und/oder Orientierung der virtuellen Darstellungsebene die Ansteuerung der Bilderzeugungseinrichtung derart erfolgen, dass eine lage- und/oder orientierungsrichtige Anzeige von insbesondere virtuellen Objekten in der virtuellen Darstellungsebene erfolgt. Insbesondere kann in Abhängigkeit der Lage und/oder Orientierung der virtuellen Darstellungsebene im Referenzkoordinatensystem bestimmt werden, an welcher/n (zweidimensionalen) Bildkoordinate/n des von der Bilderzeugungseinrichtung erzeugten Bildes ein darzustellendes virtuelles Objekt mit im Referenzkoordinatensystem bekannten Koordinaten dargestellt werden muss, um die vorhergehend erläuterte lage- und/oder orientierungsrichtige Darstellung in der virtuellen Darstellungsebene zu erreichen. Somit dient die Kalibrierung beispielsweise der Bestimmung von Parametern zur Erzeugung des Bildes der Bilderzeugungseinrichtung. In particular, depending on the position and / or orientation of the virtual presentation plane, the activation of the image generation device can take place in such a way that a positionally correct and / or orientation-correct display of, in particular, virtual objects takes place in the virtual presentation plane. In particular, depending on the position and / or orientation of the virtual display plane in the reference coordinate system, it can be determined on which (two-dimensional) image coordinate (s) of the image generated by the image generation device a virtual object to be displayed with coordinates known in the reference coordinate system must be displayed explained to achieve position and / or orientation-correct representation in the virtual representation level. Thus, for example, the calibration serves to determine parameters for generating the image of the image generation device.

Wie vorhergehend erläutert, ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren somit in vorteilhafter Weise eine möglichst optimale lage- und/oder orientierungsrichtige Darstellung von Objekten in der virtuellen Darstellungsebene eines Head-Up-Displays im Fahrzeug. As explained above, the proposed method thus advantageously enables the best possible positional and / or orientation-correct representation of objects in the virtual display plane of a head-up display in the vehicle.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Referenzkoordinatensystem ein Fahrzeugkoordinatensystem. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine insbesondere rechentechnisch einfach zu implementierende Darstellung von virtuellen Objekten, da diese in der Regel im fahrzeugspezifischen Fahrzeugkoordinatensystem bekannt sind oder bestimmt werden. In a preferred embodiment, the reference coordinate system is a vehicle coordinate system. This advantageously makes it possible, in particular, to display virtual objects that are easy to implement, in particular computationally simple, since these are generally known or determined in the vehicle-specific vehicle coordinate system.

In einer weiteren Ausführungsform wird in jedes Abbild der Mehrzahl von zweidimensionalen Abbildern zumindest ein Teil des Fahrzeugs, insbesondere des Fahrzeuginnenraums, abgebildet. Die Lage und/oder Orientierung der Bilderfassungseinrichtung im Referenzkoordinatensystem wird dann in Abhängigkeit des abgebildeten Teils des Fahrzeugs und einem im Referenzkoordinatensystem referenzierten Modell des Fahrzeugs bestimmt. Das im Referenzkoordinatensystem referenzierte Modell kann beispielsweise ein CAD-Modell des Fahrzeugs, insbesondere des Fahrzeuginnenraums, sein. In a further embodiment, at least one part of the vehicle, in particular of the vehicle interior, is imaged in each image of the plurality of two-dimensional images. The position and / or orientation of the image acquisition device in the reference coordinate system is then determined as a function of the imaged part of the vehicle and a model of the vehicle referenced in the reference coordinate system. The model referenced in the reference coordinate system can be, for example, a CAD model of the vehicle, in particular of the vehicle interior.

So können beispielsweise zueinander korrespondierende Bereiche oder Elemente in einem von der Bilderfassungseinrichtung erzeugten Abbild und im Modell bestimmt werden. Da Koordinaten von Bereichen oder Elementen des Modells im Referenzkoordinatensystem bekannt sind, kann in Abhängigkeit dieser Koordinaten und der vorhergehend erläuterten, insbesondere intrinsischen, Abbildungsparameter der Bilderfassungseinrichtung eine Lage und/oder Orientierung der Bilderfassungseinrichtung bestimmt werden. Dies kann z.B. in Abhängigkeit einer bekannten oder bestimmbaren Abbildungsvorschrift einer Abbildung von im Erfassungsbereich der Bilderfassungseinrichtung angeordneten Objekten in ein zweidimensionales, von der Bilderfassungseinrichtung erfasstes Abbild erfolgen. Thus, for example, mutually corresponding regions or elements can be determined in an image generated by the image capture device and in the model. Since coordinates of regions or elements of the model in the reference coordinate system are known, a position and / or orientation of the image capture device can be determined as a function of these coordinates and the previously explained, in particular intrinsic, imaging parameters of the image capture device. This can e.g. depending on a known or determinable mapping rule of an image of objects arranged in the detection range of the image capture device into a two-dimensional image captured by the image capture device.

Insbesondere können sowohl in den von der Bilderfassungseinrichtung erzeugten Abbildern als auch im Modell so genannte Landmarken identifiziert werden, die zueinander korrespondieren. Landmarken bezeichnen hierbei Elemente oder Objekte, die bildbasiert einfach und vorzugsweise eindeutig zu identifizieren sind. Beispielsweise können Landmarken durch Lüftungsgitter ausgebildet werden. Landmarken können aber auch von Kanten und Ecken im Modell, die auch im Abbild sichtbar sind, gebildet werden. Diese können z.B. von Bedien- und/oder Zierelementen, wie z.B. Knöpfen, Leisten, Hebeln gebildet werden. Auch kann auf einer weiteren Anzeigeeinrichtung des Fahrzeugs, beispielsweise auf einem Multifunktionsdisplay, welches auch von einem Navigationssystem genutzt wird, ein vorbekanntes Muster dargestellt werden, das mindestens eine Landmarke bereitstellt. Auch können künstliche Muster oder Marker im Fahrzeug angeordnet werden, deren Lage und/oder Orientierung vorab vermessen wird, beispielsweise ebenfalls kamerabasiert, und dann in das Modell integriert werden. Derartige Muster oder Marker können z.B. auf oder an einer Windschutzscheibe angebracht werden. Somit wird also eine bildbasierte Bestimmung der Lage und/oder Orientierung der Bilderfassungseinrichtung vorgeschlagen. In particular, so-called landmarks that correspond to one another can be identified both in the images generated by the image capture device and in the model. Landmarks here designate elements or objects that are image-based simple and preferably uniquely identified. For example, landmarks can be formed by ventilation grilles. Landmarks can also be formed by edges and corners in the model, which are also visible in the image. These may e.g. of operating and / or ornamental elements, such as Buttons, ledges, levers are formed. Also, on a further display device of the vehicle, for example on a multifunction display, which is also used by a navigation system, a previously known pattern can be displayed, which provides at least one landmark. It is also possible to arrange artificial patterns or markers in the vehicle whose position and / or orientation is measured in advance, for example likewise camera-based, and then integrated into the model. Such patterns or markers may e.g. be mounted on or on a windshield. Thus, therefore, an image-based determination of the position and / or orientation of the image capture device is proposed.

In einer weiteren Ausführungsform wird zusätzlich eine weitere Abbildungsvorschrift bestimmt, wobei die weitere Abbildungsvorschrift eine Abbildung von dem Koordinatensystem der virtuellen Darstellungsebene in das Koordinatensystem der Bilderfassungseinrichtung beschreibt. Diese weitere Abbildungsvorschrift kann auch als eine so genannte 2D-2D-Transformation beschrieben werden. In a further embodiment, a further mapping rule is additionally determined, the further mapping rule describing a mapping from the coordinate system of the virtual representation plane into the coordinate system of the image capture device. This further mapping rule can also be described as a so-called 2D-2D transformation.

Die weitere Abbildungsvorschrift kann für ein Abbild in Abhängigkeit des vorhergehend erläuterten mindestens einen Abbildungsparameters der ersten Abbildungsvorschrift, der nunmehr bekannt ist, der vorhergehend erläuterten, insbesondere intrinsischen, Abbildungsparameter der Bilderfassungseinrichtung sowie der Lage und/oder Orientierung der Bilderfassungseinrichtung bei der Erzeugung des Abbilds beschrieben werden. The further mapping rule can be described for an image as a function of the previously explained at least one imaging parameter of the first mapping rule, which is now known, the previously explained, in particular intrinsic, imaging parameters of the image capture device and the position and / or orientation of the image capture device in the generation of the image ,

Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine unmittelbare Transformation zwischen den vorhergehend erläuterten Koordinatensystem, welche, wie nachfolgend näher erläutert, zur Bestimmung eines Verzerrungsfehlers genutzt werden kann. This advantageously allows an immediate transformation between the previously explained coordinate system, which, as explained in more detail below, can be used to determine a distortion error.

In einer weiteren Ausführungsform wird für mehrere, also mindestens zwei, vorzugsweise für jedes, Abbild(er) ein Abbildungsfehler zumindest eines Elements, vorzugsweise aller Elemente, des Referenzmusters bestimmt. Der Abbildungsfehler bezeichnet hierbei eine Abweichung einer Lage des tatsächlich erfassten Elements des Referenzmusters von einer theoretisch richtigen Lage des Elements des Referenzmusters aus Sicht des Betrachters. Der Betrachter kann hierbei insbesondere ein Kraftfahrzeugführer oder Nutzer sein. Der Abbildungsfehler beruht z.B. auf Verzerrungseffekten, insbesondere durch eine gekrümmte Windschutzscheibe des Fahrzeugs, und/oder der Verstärkungsoptik des Head-Up-Displays. Die Verzerrung ist hierbei in der Regel betrachtungspositionsabhängig sowie abhängig von einer Lage des Elements in der virtuellen Darstellungsebene (und somit auch einer Lage des Elements in der vorhergehend erläuterten Bildebene des Projektionselements). In anderen Worten bedeutet dies, dass der Abbildungsfehler für jeden Punkt in der virtuellen Darstellungsebene und für jede Betrachtungsposition verschieden sein kann. In a further embodiment, an aberration of at least one element, preferably of all elements, of the reference pattern is determined for a plurality, that is at least two, preferably for each, image (s). The aberration here denotes a deviation of a position of the actually detected element of the reference pattern from a theoretically correct position of the element of the reference pattern from the viewpoint of the viewer. In this case, the viewer can be in particular a motor vehicle driver or user. The aberration is based e.g. Distortion effects, in particular by a curved windshield of the vehicle, and / or the gain optics of the head-up display. The distortion here is usually contingent position-dependent and dependent on a position of the element in the virtual representation plane (and thus also a position of the element in the previously explained image plane of the projection element). In other words, this means that the aberration may be different for each point in the virtual presentation plane and for each viewing position.

Beispielsweise kann der Abbildungsfehler als Differenz oder Abstand zwischen bildbasiert bestimmten tatsächlichen Koordinaten zumindest eines Elements des Referenzmusters und theoretisch korrekten Koordinaten des Elements des Referenzmusters berechnet werden. Theoretische korrekte Koordinaten können Koordinaten des Elements bei einer Abbildung ohne Abbildungsfehler, also einer unverfälschten Abbildung, bezeichnen. For example, the aberration may be calculated as the difference or distance between image-based determined actual coordinates of at least one element of the reference pattern and theoretically correct coordinates of the element of the reference pattern. Theoretically correct coordinates can designate coordinates of the element in an image without aberrations, ie an unaltered image.

Zur Bestimmung des Abbildungsfehlers können die tatsächlichen und theoretisch korrekten Koordinaten des Elements des Referenzmusters vorzugsweise in einem Koordinatensystem der virtuellen Darstellungsebene bestimmt werden. Es ist aber auch möglich, diese Koordinaten in einem anderen Koordinatensystem, beispielsweise in einem Koordinatensystem der Bilderfassungseinrichtung, zu bestimmen. To determine the aberration, the actual and theoretically correct coordinates of the element of the reference pattern can preferably be determined in a coordinate system of the virtual representation plane. However, it is also possible to determine these coordinates in another coordinate system, for example in a coordinate system of the image capture device.

Beispielsweise kann im Abbild eine Koordinate eines abgebildeten Elements des Referenzmusters bestimmt werden. Diese Koordinate kann dann mittels der vorhergehend erläuterten weiteren Abbildungsvorschrift in das Koordinatensystem der virtuellen Darstellungsebene transformiert werden. Hierdurch ergibt sich eine geschätzte Koordinate des abgebildeten Elements im Koordinatensystem der virtuellen Darstellungsebene. Z.B. in Abhängigkeit von vorbekannten (geometrischen) Eigenschaften des Referenzmusters kann dann eine theoretisch korrekte Koordinate des abgebildeten Elements bestimmt werden. For example, a coordinate of an imaged element of the reference pattern can be determined in the image. This coordinate can then be transformed into the coordinate system of the virtual presentation plane by means of the previously explained further mapping rule. This results in an estimated coordinate of the imaged element in the coordinate system of the virtual presentation plane. For example, Depending on previously known (geometric) properties of the reference pattern, a theoretically correct coordinate of the imaged element can then be determined.

Weiter wird in Abhängigkeit der Lage des Elements und einer Lage und/oder Orientierung der Bilderzeugungseinrichtung bei der Erzeugung des Abbilds ein Zusammenhang zwischen dem Abbildungsfehler, einer Betrachtungsposition und einer Lage eines anzuzeigenden Elements bestimmt. Die Lage des Elements bzw. des anzuzeigenden Elements kann beispielsweise als Koordinate des Elements im Koordinatensystem der virtuellen Darstellungsebene angegeben werden. Furthermore, depending on the position of the element and a position and / or orientation of the image generating device in the production of the image, a relationship between the aberration, a viewing position and a position of an element to be displayed is determined. The position of the element or of the element to be displayed can be specified, for example, as the coordinate of the element in the coordinate system of the virtual representation plane.

Der derart bestimmte Zusammenhang ermöglicht, dass zur Laufzeit in Abhängigkeit der Lage eines anzuzeigenden Elements und einer Betrachtungsposition eine Steuerung der Bilderzeugungseinrichtung derart erfolgen kann, dass der Abbildungsfehler minimiert wird. Selbstverständlich kann die Steuerung der Bilderzeugungseinrichtung auch in Abhängigkeit einer Betrachtungsrichtung derart erfolgen, dass der Abbildungsfehler minimiert wird. Die Betrachtungsrichtung kann beispielsweise als Richtung eines Vektors von der Betrachtungsposition zu einem Mittelpunkt der virtuellen Darstellungsebene bestimmt werden. Selbstverständlich ist auch eine alternative Bestimmung der Betrachtungsrichtung möglich. The relationship determined in this way makes it possible, at run-time, depending on the position of an element to be displayed and a viewing position, to control the image-generating device in such a way that the aberration is minimized. Of course, the control of the image generating device can also take place as a function of a viewing direction such that the aberration is minimized. The viewing direction may, for example, be determined as the direction of a vector from the viewing position to a midpoint of the virtual display plane. Of course, an alternative determination of the viewing direction is possible.

Beispielsweise kann eine Koordinate eines anzuzeigenden Elements im von der Bilderzeugungseinrichtung erzeugten Bild derart verändert werden, dass der Abbildungsfehler minimiert wird. Zusammenfassend wird also eine Steuerung der Bilderzeugungseinrichtung derart ermöglicht, dass in Abhängigkeit einer Betrachtungsposition und gegebenenfalls einer Betrachtungsrichtung ein Abbildungsfehler minimiert und somit eine möglichst verzerrungsfreie Darstellung erfolgt. For example, a coordinate of an element to be displayed in the image generated by the image generator can be changed in such a way that the aberration is minimized. In summary, therefore, a control of the image generating device is made possible such that depending on a viewing position and optionally a viewing direction Minimized aberrations and thus a possible distortion-free representation takes place.

Somit wird zur Laufzeit eine betrachterlage- und betrachterorientierungsabhängige Korrektur des Abbildungsfehlers ohne erneute Kalibrierung ermöglicht. Thus, a viewing position and observer orientation-dependent correction of the aberration is made possible at runtime without recalibration.

Durch die Steuerung der Bilderzeugungseinrichtung derart, dass der Abbildungsfehler minimiert wird, erfolgt somit eine betrachtungspositions- und lageabhängige Entzerrung des in der virtuellen Darstellungsebene anzuzeigenden Elements. By controlling the image generating device such that the aberration is minimized, there is thus a viewing position and position-dependent equalization of the element to be displayed in the virtual representation plane.

Für das vorgeschlagene Verfahren kann es erforderlich sein, die Betrachtungsposition und gegebenenfalls auch eine Blickrichtung des Betrachters, insbesondere des Fahrzeugführers, zu erfassen oder zu bestimmen. Beispielsweise kann eine Kopfposition und/oder Kopforientierung des Betrachters durch ein geeignetes Erfassungssystem, beispielsweise ein optisches Erfassungssystem, erfasst werden, wobei in Abhängigkeit der Kopfposition und/oder Kopforientierung eine Betrachtungsposition und gegebenenfalls eine Blickrichtung des Betrachters im Referenzkoordinatensystem bestimmt werden kann. For the proposed method, it may be necessary to detect or determine the viewing position and possibly also a viewing direction of the viewer, in particular of the vehicle driver. For example, a head position and / or head orientation of the observer can be detected by a suitable detection system, for example an optical detection system, wherein depending on the head position and / or head orientation a viewing position and optionally a line of sight of the observer in the reference coordinate system can be determined.

Alternativ ist es auch möglich, ein Entzerrungsmodell rechnerisch aus Konstruktionsdaten des Head-Up-Displays und des Fahrzeugs zu bestimmen. Hierzu können beispielsweise Parameter des Head-Up-Displays und des Fahrzeugs, wie z.B. eine Spiegelkrümmung des Projektionselements des Head-up-Displays und eine Scheibenkrümmung der Windschutzscheibe des Fahrzeugs, berücksichtigt werden. Dies ermöglicht somit eine modellbasierte Steuerung der Bilderzeugungseinrichtung derart, dass der Abbildungsfehler in Abhängigkeit der Betrachtungsposition und der Koordinate des zumindest einen Elements minimiert wird. Allerdings können bei einer solchen rechnerischen Bestimmung Abweichungen durch Fertigungstoleranzen und Einbaufehler nicht erfasst werden. Diese können aber in vorteilhafter Weise durch das vorgeschlagene Verfahren bestimmt werden. Alternatively, it is also possible to computationally determine an equalization model from design data of the head-up display and of the vehicle. For this purpose, for example, parameters of the head-up display and of the vehicle, such as e.g. a mirror curvature of the projection element of the head-up display and a disc curvature of the windshield of the vehicle, are taken into account. This thus enables a model-based control of the image generation device such that the imaging error is minimized depending on the viewing position and the coordinate of the at least one element. However, deviations due to manufacturing tolerances and installation errors can not be detected in such a mathematical determination. However, these can be determined advantageously by the proposed method.

Somit wird in vorteilhafter Weise die Anzahl von erzeugten Abbildern genutzt, um eine bildbasierte Entzerrung bei einem späteren Einsatz des Head-Up-Display zu ermöglichen. Thus, advantageously, the number of images generated is used to enable image-based equalization in later use of the head-up display.

Dies ermöglicht wiederum, zu jeder beliebigen Betrachtungsposition ein verzerrungsfreies Bild zu generieren, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn der Betrachter seine Betrachtungsposition verändert, insbesondere kontinuierlich verändert. This in turn makes it possible to generate a distortion-free image at any viewing position, which is particularly advantageous when the viewer changes his viewing position, in particular changes it continuously.

In einer weiteren Ausführungsform wird ein Zusammenhang zwischen der Betrachtungsposition, der Lage des anzuzeigenden Elements und dem in der jeweiligen Betrachtungsposition vorhandenen Abbildungsfehler als parametrisiertes Modell bestimmt, wobei die Parameter des parametrisierten Modells derart bestimmt werden, dass der Abbildungsfehler für eine Mehrzahl von Lagen der Bilderfassungseinrichtung und/oder eine Mehrzahl von Elementen des Referenzmusters minimal ist. Hierbei entspricht die Lage der Bilderfassungseinrichtung einer möglichen Betrachtungsposition eines Betrachters. In a further embodiment, a relationship between the viewing position, the position of the element to be displayed and the aberration present in the respective viewing position is determined as a parameterized model, wherein the parameters of the parametric model are determined such that the aberration for a plurality of layers of the image capture device and / or a plurality of elements of the reference pattern is minimal. Here, the position of the image capture device corresponds to a possible viewing position of a viewer.

Beispielsweise können die Parameter derart bestimmt werden, dass die Summe von quadrierten Abbildungsfehlern für eine Mehrzahl von Lagen der Bilderfassungseinrichtung und/oder für eine Mehrzahl von Elementen des Referenzmusters minimal ist. Selbstverständlich können jedoch auch andere Kostenfunktionen zur Optimierung verwendet werden. For example, the parameters may be determined such that the sum of squared aberrations for a plurality of layers of the image capture device and / or for a plurality of elements of the reference pattern is minimal. Of course, however, other cost functions can be used for optimization.

Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass zur Laufzeit des Verfahrens eine möglichst zeitlich schnelle und einfache Berechnung des Abbildungsfehlers und somit auch eine möglichst schnelle Anpassung der Steuerung der Bilderzeugungseinrichtung erfolgen kann. In anderen Worten bedeutet dies, dass ein Entzerrungsmuster, welches für eine bestimmte Betrachtungsposition die Abbildungsfehler für eine Mehrzahl oder alle Bildpunkte des in der virtuellen Darstellungsebene dargestellten Abbilds beschreibt, in Abhängigkeit des parametrisierten Modells generiert werden kann. In Abhängigkeit des Entzerrungsmusters kann dann wiederum die Bilderzeugungseinrichtung derart angesteuert werden, dass der Abbildungsfehler minimiert wird. The proposed method makes it possible in an advantageous manner for a calculation of the aberration that is as fast as possible in terms of time to be possible and thus also the fastest possible adaptation of the control of the image generation device to take place as quickly as possible. In other words, this means that an equalization pattern, which describes the aberrations for a particular viewing position for a plurality or all pixels of the image displayed in the virtual representation plane, can be generated as a function of the parameterized model. Depending on the equalization pattern, the image generation device can in turn be controlled in such a way that the aberration is minimized.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das parametrisierte Modell durch ein Polynom mit einer vorbestimmten Anzahl von unabhängigen Variablen gegeben. Die Variablen können insbesondere die Koordinaten der Betrachtungsposition sein (x-Position, y-Position, z-Position des Kopfes) sowie eine horizontale Koordinate und eine vertikale Koordinate des betrachteten Bildpunkts in der virtuellen Bildebene. In a preferred embodiment, the parameterized model is given by a polynomial having a predetermined number of independent variables. In particular, the variables may be the coordinates of the viewing position (x-position, y-position, z-position of the head) as well as a horizontal coordinate and a vertical coordinate of the considered pixel in the virtual image plane.

Dieser Grad ist zur Laufzeit dann vorbestimmt, aber zum Zeitpunkt der Kalibrierung beliebig wählbar. This degree is then predetermined at runtime, but arbitrary at the time of calibration.

Der Grad des Polynoms kann jedoch beliebig sein. Je höher er ist, desto besser kann die Nichtlinearität der Verzerrung abgebildet werden. Allerdings sind dann mehr Messungen erforderlich, um alle Koeffizienten hinreichend genau bestimmen zu können. However, the degree of the polynomial can be arbitrary. The higher it is, the better the nonlinearity of the distortion can be mapped. However, then more measurements are required in order to determine all coefficients with sufficient accuracy.

Durch die Verwendung von Polynomen ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Approximierung der nichtlinearen Verzerrung mit einer gewünschten Genauigkeit. Weiter lassen sich Polynome mit geringem Rechenaufwand auswerten und sind daher rechentechnisch effizient. The use of polynomials advantageously results in an approximation of the nonlinear distortion with a desired one Accuracy. Furthermore, polynomials can be evaluated with little computational effort and are therefore computationally efficient.

In einer weiteren Ausführungsform wird der Abbildungsfehler als Koordinatendifferenz zwischen theoretisch korrekten Koordinaten eines Elements des Referenzmusters in der virtuellen Darstellungsebene in einem Koordinatensystem der virtuellen Darstellungsebene und Koordinaten eines aus dem Abbild der Bilderfassungseinrichtung in die virtuelle Darstellungsebene transformierten korrespondierenden Elements bestimmt. Dies wurde vorhergehend erläutert. Die Koordinatendifferenz kann auch als Abstand zwischen einer theoretisch korrekten Lage des Elements und der Lage eines transformierten Elements bestimmt werden. In a further embodiment, the aberration is determined as a coordinate difference between theoretically correct coordinates of an element of the reference pattern in the virtual representation plane in a coordinate system of the virtual representation plane and coordinates of a corresponding element transformed from the image of the image acquisition device into the virtual representation plane. This has been explained previously. The coordinate difference can also be determined as the distance between a theoretically correct position of the element and the position of a transformed element.

Die Transformation vom Abbild der Bilderfassungseinrichtung in die virtuelle Darstellungsebene bezeichnet hierbei eine Berechnung von Koordinaten eines transformierten Bildpunkts im Koordinatensystem der virtuellen Darstellungsebene in Abhängigkeit von Koordinaten eines Bildpunkts im Koordinatensystem der Bilderfassungseinrichtung. Der Bildpunkt im Koordinatensystem der Bilderfassungseinrichtung und der ins Koordinatensystem der virtuellen Darstellungsebene transformierte Bildpunkt korrespondieren hierbei zueinander. Die Transformation kann insbesondere durch die vorhergehend erläuterte weitere Abbildungsvorschrift beschrieben werden. The transformation from the image acquisition device's image into the virtual representation plane hereby designates a calculation of coordinates of a transformed pixel in the coordinate system of the virtual representation plane as a function of coordinates of a pixel in the coordinate system of the image acquisition device. The pixel in the coordinate system of the image acquisition device and the pixel transformed into the coordinate system of the virtual representation plane correspond to one another here. The transformation can be described in particular by the previously explained further mapping rule.

Dies erlaubt eine möglichst einfache Bestimmung des Abbildungsfehlers. This allows the simplest possible determination of the aberration.

In einer weiteren Ausführungsform weist das Referenzmuster eine Vielzahl von in einer Matrixform angeordneten verschwommenen Tropfen auf. Verschwommene Tropfen bezeichnen hierbei kreisförmige Elemente, die jedoch keinen eindeutig identifizierbaren Objektrand aufweisen. Ein eindeutig identifizierbarer Rand ist beispielsweise gegeben, falls ein Betrag einer Intensitätsdifferenz zwischen Bildpunkten des Objekts und Bildpunkten außerhalb des Objekts größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist oder falls ein Betrag eines Intensitätsgradienten zwischen zwei benachbarten Bildpunkten oder zwischen zwei mit einem vorbestimmten Abstand beabstandeten Bildpunkten größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist. In a further embodiment, the reference pattern has a plurality of blurred drops arranged in a matrix form. Blurred drops here denote circular elements which, however, do not have a clearly identifiable object edge. A uniquely identifiable edge is given, for example, if an amount of an intensity difference between pixels of the object and pixels outside the object is greater than a predetermined threshold, or if an amount of intensity gradient between two adjacent pixels or between two pixels spaced apart by a predetermined distance is greater than one is predetermined threshold.

In Matrixform bedeutet hierbei, dass Mittelpunkte der verschwommenen Tropfen in einer horizontalen und vertikalen Bildrichtung jeweils untereinander bzw. nebeneinander angeordnet sind. In matrix form, this means that centers of the blurred drops are arranged in a horizontal and vertical image direction with each other or side by side.

Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine möglichst einfache bildbasierte Bestimmung einer Bezugskoordinate eines Elements des Referenzmusters, wobei die Bezugskoordinate insbesondere einem Mittelpunkt eines verschwommenen Tropfens entspricht. This advantageously makes possible the simplest possible image-based determination of a reference coordinate of an element of the reference pattern, the reference coordinate in particular corresponding to a center point of a blurred drop.

Weiter vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Steuerung einer Bilderzeugungseinrichtung eines Head-up-Displays in einem Fahrzeug. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Steuereinrichtung. Further proposed is a device for controlling an image generation device of a head-up display in a vehicle. The device comprises at least one control device.

Mittels einer Bilderzeugungseinrichtung ist ein zweidimensionales Referenzmuster erzeugbar und mittels eines Projektionselements des Head-up-Displays als projiziertes Referenzmuster darstellbar. Hierbei können die Bilderzeugungseinrichtung und das Projektionselement Teil der vorgeschlagenen Vorrichtung sein. By means of an image generating device, a two-dimensional reference pattern can be generated and represented by means of a projection element of the head-up display as a projected reference pattern. In this case, the image generating device and the projection element can be part of the proposed device.

Weiter ist mittels mindestens einer Bilderfassungseinrichtung eine Mehrzahl von zweidimensionalen Abbildern mit jeweils voneinander verschiedenen Lagen und/oder Orientierungen der Bilderfassungseinrichtung erzeugbar und zu jedem Abbild die entsprechende Lage und/oder Orientierung der mindestens einen Bilderfassungseinrichtung in einem Referenzkoordinatensystem erfassbar oder bestimmbar. Hierbei kann die mindestens eine Bilderfassungseinrichtung Teil der vorgeschlagenen Vorrichtung sein. Furthermore, a plurality of two-dimensional images with mutually different layers and / or orientations of the image acquisition device can be generated by means of at least one image acquisition device and the corresponding position and / or orientation of the at least one image acquisition device can be detected or determined for each image in a reference coordinate system. In this case, the at least one image capture device may be part of the proposed device.

Weiter ist in jedes Abbild der Mehrzahl von zweidimensionalen Abbildern das projizierte Referenzmuster zumindest teilweise abbildbar. Furthermore, in each image of the plurality of two-dimensional images, the projected reference pattern can be at least partially imaged.

Weiter sind mittels der Steuereinrichtung oder einer weiteren Steuer- und Auswerteeinrichtung in einem Abbild Koordinaten zumindest eines abgebildeten Elements des Referenzmusters bestimmbar. Weiter sind Koordinaten des mindestens einen abgebildeten Elements zumindest in Abhängigkeit von mindestens einem Abbildungsparameter einer ersten Abbildungsfunktion und in Abhängigkeit einer zweiten Abbildungsfunktion schätzbar, wobei die erste Abbildungsfunktion eine Abbildung von einem Koordinatensystem einer virtuellen Darstellungsebene des Head-Up-Displays in das Referenzkoordinatensystem beschreibt, wobei die zweite Abbildungsfunktion eine Abbildung von dem Referenzkoordinatensystem in ein Koordinatensystem der Bilderfassungseinrichtung in Abhängigkeit von der Lage und/oder Orientierung der mindestens einen Bilderfassungseinrichtung beschreibt. Furthermore, coordinates of at least one imaged element of the reference pattern can be determined by means of the control device or a further control and evaluation device in an image. Furthermore, coordinates of the at least one imaged element can be estimated at least as a function of at least one imaging parameter of a first imaging function and as a function of a second imaging function, wherein the first imaging function describes an image of a coordinate system of a virtual representation plane of the head-up display in the reference coordinate system the second mapping function describes an image from the reference coordinate system into a coordinate system of the image capture device as a function of the position and / or orientation of the at least one image capture device.

Der mindestens eine Abbildungsparameter der ersten Abbildungsfunktion ist derart bestimmbar, dass eine Abweichung, insbesondere ein Abstand, zwischen den bestimmten und geschätzten Koordinaten des abgebildeten Elements minimiert wird. Weiter ist in Abhängigkeit des mindestens einen Abbildungsparameters eine Lage und/oder Orientierung der virtuellen Darstellungsebene des Head-Up-Displays im Referenzkoordinatensystem bestimmbar. The at least one imaging parameter of the first imaging function can be determined in such a way that a deviation, in particular a distance, between the determined and estimated coordinates of the imaged element is minimized. Furthermore, as a function of the at least one imaging parameter, a position and / or orientation of the virtual representation plane of the head-up display in the reference coordinate system can be determined.

Auch die weitere Steuer- und Auswerteeinrichtung kann Teil der vorgeschlagenen Vorrichtung sein. The further control and evaluation device may also be part of the proposed device.

Mittels der Steuereinrichtung erfolgt in Abhängigkeit der Lage und/oder Orientierung der virtuellen Darstellungsebene die Steuerung der Bilderzeugungseinrichtung. By means of the control device, the control of the image generation device takes place as a function of the position and / or orientation of the virtual presentation plane.

Mittels der vorgeschlagenen Vorrichtung ist in vorteilhafter Weise eines der vorhergehend erläuterten Verfahren durchführbar. Somit kann die vorgeschlagene Vorrichtung insbesondere derart ausgebildet sein, dass eines der vorhergehend erläuterten Verfahren mittels der Vorrichtung durchführbar ist. By means of the proposed device, one of the previously explained methods can be carried out in an advantageous manner. Thus, the proposed device may in particular be designed such that one of the previously explained methods by means of the device is feasible.

In einer weiteren Ausführungsform ist ein Zusammenhang zwischen einem Abbildungsfehler, einer Betrachtungsposition und einer Lage eines anzuzeigenden Elements bestimmbar. Dies kann beispielsweise, wie vorhergehend erläutert, erfolgen, indem für mehrere, insbesondere jedes, Abbild(er) ein Abbildungsfehler zumindest eines Elements des Referenzmusters bestimmt wird, wobei in Abhängigkeit einer Lage des Elements und einer Lage und/oder Orientierung der Bilderzeugungseinrichtung der Zusammenhang zwischen dem Abbildungsfehler, einer Betrachtungsposition und einer Lage eines anzuzeigenden Elements bestimmt wird. In a further embodiment, a relationship between an aberration, a viewing position and a position of an element to be displayed can be determined. This can be done, for example, as explained above, by determining an aberration of at least one element of the reference pattern for several, in particular each, image, the relationship between a dependence of a position of the element and a position and / or orientation of the image generation device the aberration, a viewing position and a position of an element to be displayed is determined.

Dann ist, insbesondere zu einem späteren Zeitpunkt, insbesondere zur Laufzeit, mittels der Steuereinrichtung in Abhängigkeit der Lage eines anzuzeigenden Elements und der Betrachtungsposition der Abbildungsfehler bestimmbar, wobei die Steuerung der Bilderzeugungseinrichtung in Abhängigkeit des Abbildungsfehlers erfolgt. Die Steuerung erfolgt insbesondere derart, dass ein Abbildungsfehler minimiert wird. Then, in particular at a later point in time, in particular at runtime, the aberration can be determined by means of the control device as a function of the position of an element to be displayed and the viewing position, the control of the image generating device taking place as a function of the aberration. The control is in particular such that an aberration is minimized.

Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine möglichst verzerrungsfreie Darstellung für eine Vielzahl von Betrachtungspositionen. This advantageously makes possible a distortion-free representation for a plurality of viewing positions.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. The figures show:

1 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zur Steuerung einer Bilderzeugungseinrichtung, 1 a schematic side view of a vehicle with a device for controlling an image forming device,

2 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs und 2 a perspective view of a vehicle and

3 ein beispielhaftes Referenzmuster. 3 an exemplary reference pattern.

Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen. Hereinafter, like reference numerals designate elements having the same or similar technical features.

In 1 ist eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs 1 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung einer Bilderzeugungseinrichtung 2 eines Head-Up-Displays in dem Fahrzeug 1 dargestellt. Die Vorrichtung umfasst eine Steuereinrichtung 3 zur Steuerung der Bilderzeugungseinrichtung 2. Die Bilderzeugungseinrichtung 2 erzeugt in Abhängigkeit von Steuersignalen der Steuereinrichtung 3 ein Bild, welches auf einen gekrümmten, semitransparenten Spiegel 4 projiziert wird. Der Spiegel 4 reflektiert Lichtstrahlen 5, die von der Bilderzeugungseinrichtung 2 erzeugt werden, in einen Erfassungsbereich einer Bilderfassungseinrichtung 6. In 1 ist der Spiegel 4 als separates Bauteil dargestellt. Selbstverständlich kann der Spiegel 4 jedoch auch Teil der Windschutzscheibe sein oder von dieser ausgebildet werden. Die Steuereinrichtung 3 steuert hierbei die Bilderzeugungseinrichtung 2 derart an, dass ein Bildobjekt im von der Bilderzeugungseinrichtung 2 erzeugten Bild für einen nicht dargestellten Betrachter, insbesondere einen Fahrzeugführer, in einer virtuellen Darstellungsebene 7 erscheint. In 1 is a schematic side view of a vehicle 1 with a device according to the invention for controlling an image generating device 2 a head-up display in the vehicle 1 shown. The device comprises a control device 3 for controlling the image forming device 2 , The image forming device 2 generated in response to control signals of the control device 3 an image pointing to a curved, semitransparent mirror 4 is projected. The mirror 4 reflects light rays 5 coming from the imaging device 2 are generated in a detection area of an image capture device 6 , In 1 is the mirror 4 shown as a separate component. Of course, the mirror 4 However, also be part of the windshield or be formed by this. The control device 3 controls the image generating device 2 such that an image object is im in the from the image forming device 2 generated image for a viewer, not shown, in particular a driver, in a virtual display plane 7 appears.

Weiter dargestellt ist ein Fahrzeugkoordinatensystem FK, welches ortsfest in Bezug auf das Fahrzeug 1 angeordnet ist. Ein Ursprung des Fahrzeugkoordinatensystems FK kann beispielsweise ein Mittelpunkt einer Vorderachse des Fahrzeugs 1 sein. Also shown is a vehicle coordinate system FK which is stationary with respect to the vehicle 1 is arranged. An origin of the vehicle coordinate system FK may be, for example, a center of a front axle of the vehicle 1 be.

Weiter dargestellt ist ein Koordinatensystem BK der Bilderfassungseinrichtung 6. In ein zweidimensionales Abbild, welches von der Bilderfassungseinrichtung 6 erzeugt wird, abgebildete Objekte können beispielsweise in diesem Koordinatensystem BK der Bilderfassungseinrichtung 6 referenziert werden. Weiter dargestellt ist ein Koordinatensystem DK der virtuellen Darstellungsebene. Objekte, die in der virtuellen Darstellungsebene 7 dargestellt werden, können beispielsweise in diesem Koordinatensystem BK der virtuellen Darstellungsebene 7 referenziert werden. Also shown is a coordinate system BK of the image capture device 6 , In a two-dimensional image, which of the image capture device 6 is generated, mapped objects, for example, in this coordinate system BK of the image capture device 6 be referenced. Also shown is a coordinate system DK of the virtual representation level. Objects in the virtual presentation layer 7 can be represented, for example, in this coordinate system BK of the virtual representation level 7 be referenced.

Es ist ein Ziel der Erfindung, die Lage und Orientierung der virtuellen Darstellungsebene 7 im Fahrzeugkoordinatensystem FK zu bestimmen. It is an object of the invention, the location and orientation of the virtual presentation plane 7 in the vehicle coordinate system FK.

Hierzu erzeugt die Bilderzeugungseinrichtung 2 ein zweidimensionales Referenzmuster RM, welches beispielsweise in 3 dargestellt ist. Dieses erscheint in der virtuellen Darstellungsebene 7. Weiter erzeugt die Bilderfassungseinrichtung 6 aus verschiedenen Lagen und mit verschiedenen Orientierungen im Fahrzeugkoordinatensystem FK jeweils Abbilder der virtuellen Darstellungsebene 7, in der das projizierte Referenzmuster RM erscheint. For this purpose, the image generating device generates 2 a two-dimensional reference pattern RM, which, for example, in 3 is shown. This appears in the virtual presentation layer 7 , Next, the image capture device generates 6 from different layers and with different orientations in the vehicle coordinate system FK images of the virtual representation plane 7 in which the projected reference pattern RM appears.

Gleichzeitig werden in die Abbilder der Mehrzahl von Abbildungen Elemente des Fahrzeugs, insbesondere des Fahrzeuginnenraums, beispielsweise ein Lenkrad 8 und ein Lüftungsgitter 9, abgebildet. Eine Lage und gegebenenfalls eine Orientierung des Lenkrads 8 und des Lüftungsgitters 9 im Fahrzeugkoordinatensystem FK ist vorbekannt, beispielsweise aus einem im Fahrzeugkoordinatensystem FK referenzierten CAD-Modell. At the same time, in the images of the plurality of images, elements of the vehicle, in particular of the vehicle interior, for example a steering wheel 8th and a ventilation grille 9 , pictured. A position and possibly an orientation of the steering wheel 8th and the ventilation grille 9 in the vehicle coordinate system FK is already known, for example, from a referenced in the vehicle coordinate system FK CAD model.

Weiter kann eine Abbildungsfunktion der Bilderfassungseinrichtung 6 bekannt sein, die eine Abbildung von Objekten im Erfassungsbereich der Bilderfassungseinrichtung 6 in ein zweidimensionales Abbild der Bilderfassungseinrichtung 6 beschreibt. Diese kann z.B. in Abhängigkeit der vorhergehend erläuterten Abbildungsparameter der Bilderfassungseinrichtung 6 beschrieben werden, wobei insbesondere intrinsische Abbildungsparameter z.B. durch eine entsprechende Kalibrierung der Bilderfassungseinrichtung 6 bestimmt werden. Insbesondere kann die Abbildungsvorschrift der Bilderfassungseinrichtung 6 als perspektivische Projektion beschrieben werden. Furthermore, an imaging function of the image capture device 6 be known, the an image of objects in the detection range of the image capture device 6 in a two-dimensional image of the image capture device 6 describes. This can, for example, in dependence on the previously explained imaging parameters of the image capture device 6 in particular intrinsic imaging parameters, for example by a corresponding calibration of the image capture device 6 be determined. In particular, the mapping rule of the image capture device 6 be described as a perspective projection.

In Abhängigkeit der im Fahrzeugkoordinatensystem FK bekannten Koordinaten des Lenkrads 8 und des Lüftungsgitters 9 sowie in Abhängigkeit der Abbildungsvorschrift der Bilderfassungseinrichtung 6 kann dann eine Lage und/oder Orientierung der Bilderfassungseinrichtung 6 im Fahrzeugkoordinatensystem FK bestimmt werden, aus/mit der die Bilderfassungseinrichtung 6 das entsprechende Abbild erzeugt hat. Depending on the known in the vehicle coordinate system FK coordinates of the steering wheel 8th and the ventilation grille 9 as well as in dependence of the mapping regulation of the image capture device 6 can then be a location and / or orientation of the image capture device 6 be determined in the vehicle coordinate system FK, from / with the image capture device 6 has generated the corresponding image.

Ist eine Lage und Orientierung der Bilderfassungseinrichtung 6 bekannt, so kann in Abhängigkeit der vorhergehend erläuterten Abbildungsvorschrift der Bilderfassungseinrichtung 6 auch eine Abbildungsvorschrift bzw. Transformation vom Fahrzeugkoordinatensystem FK in das Koordinatensystem BK der Bilderfassungseinrichtung 6 bzw. vom Koordinatensystem BK der Bilderfassungseinrichtung 6 ins Fahrzeugkoordinatensystem FK bestimmt werden. Is a location and orientation of the image capture device 6 As is known, depending on the previously explained mapping rule of the image capture device 6 also a mapping rule or transformation of the vehicle coordinate system FK in the coordinate system BK of the image capture device 6 or from the coordinate system BK of the image capture device 6 be determined in the vehicle coordinate system FK.

Gesucht wird eine Abbildungsvorschrift von dem Koordinatensystem DK der virtuellen Darstellungsebene 7 in das Fahrzeugkoordinatensystem FK. We are looking for a mapping rule from the coordinate system DK of the virtual representation plane 7 in the vehicle coordinate system FK.

Beispielsweise können Elementen des in der virtuellen Darstellungsebene 7 erscheinenden oder in die virtuelle Darstelungsebene 7 abgebildeten Referenzmusters RM normalisierte Koordinaten im Koordinatensystem DK der virtuellen Darstellungsebene 7 zugeordnet werden. Die gesuchte Abbildungsvorschrift beschreibt dann die Transformation vom Koordinatensystem DK der virtuellen Darstellungsebene 7 in das Fahrzeugkoordinatensystem FK. Die gesuchte Abbildungsvorschrift kann beispielsweise in Form einer skalierten euklidischen Transformation beschrieben werden, welche jedem Punkt im Referenzmuster RM, also im Referenzbild, in der virtuellen Darstellungsebene 7 einen Punkt im Fahrzeugkoordinatensystem FK zuordnet. For example, elements of the virtual representation layer can be used 7 appearing or in the virtual presentation level 7 mapped reference pattern RM normalized coordinates in the coordinate system DK of the virtual representation plane 7 be assigned. The sought-after mapping rule then describes the transformation of the coordinate system DK of the virtual representation plane 7 in the vehicle coordinate system FK. The sought-after mapping rule can be described, for example, in the form of a scaled Euclidean transformation which corresponds to each point in the reference pattern RM, that is to say in the reference image, in the virtual representation plane 7 assigns a point in the vehicle coordinate system FK.

Weiter kann angenommen werden, dass auch die Punkte der virtuellen Darstellungsebene 7 durch die vorhergehend erläuterte Abbildungsvorschrift der Bilderfassungseinrichtung 6 in eine zweidimensionale Abbildung der Bilderfassungseinrichtung 6 abgebildet werden. Further, it can be assumed that also the points of the virtual representation plane 7 by the previously explained mapping rule of the image capture device 6 in a two-dimensional image of the image capture device 6 be imaged.

Im Abbild der Bilderfassungseinrichtung 6 können Bildkoordinaten von Elementen des Referenzmusters RM im Koordinatensystem BK der Bilderfassungseinrichtung 6 bildbasiert bestimmt werden. Diese können auch als erfasste Koordinaten bezeichnet werden. Weiter können in Abhängigkeit der, wie vorhergehend erläutert, bekannten Abbildungsvorschrift für eine Abbildung vom Fahrzeugkoordinatensystem FK in das Koordinatensystem BK der Bilderfassungseinrichtung 6 und der gesuchten Abbildungsvorschrift von dem Koordinatensystem DK der virtuellen Darstellungsebene 7 in das Fahrzeugkoordinatensystem FK berechnete Bildkoordinaten von Elementen des Referenzmusters RM im Koordinatensystem BK der Bilderfassungseinrichtung 6 bestimmt werden. In the image of the image capture device 6 can image coordinates of elements of the reference pattern RM in the coordinate system BK of the image capture device 6 be determined image-based. These can also be referred to as detected coordinates. Furthermore, in dependence on the mapping rule known for a mapping from the vehicle coordinate system FK into the coordinate system BK of the image capture device, as explained above 6 and the desired mapping rule of the coordinate system DK of the virtual representation plane 7 in the vehicle coordinate system FK calculated image coordinates of elements of the reference pattern RM in the coordinate system BK of the image capture device 6 be determined.

Die Parameter der gesuchten Abbildungsvorschrift von dem Koordinatensystem DK der virtuellen Darstellungsebene 7 in das Fahrzeugkoordinatensystem FK können insbesondere als Parameter bestimmt werden, die die Summe der quadrierte Differenz oder des Abstands zwischen den bildbasiert bestimmten und berechneten Bildkoordinaten der Elemente des Referenzmusters RM minimieren. The parameters of the desired mapping rule from the coordinate system DK of the virtual representation plane 7 in the vehicle coordinate system FK can be determined in particular as parameters that minimize the sum of the squared difference or the distance between the image-based determined and calculated image coordinates of the elements of the reference pattern RM.

Somit können in vorteilhafter Weise Parameter der gesuchten Abbildungsvorschrift vom Koordinatensystem DK der virtuellen Darstellungsebene 7 in das Fahrzeugkoordinatensystem FK bestimmt werden. Hieraus ergibt sich dann eine auch eine Lage und Orientierung der virtuellen Darstellungsebene 7 im Fahrzeugkoordinatensystem FK. Thus, in an advantageous manner, parameters of the sought mapping rule from the coordinate system DK of the virtual representation plane 7 be determined in the vehicle coordinate system FK. This then also results in a location and orientation of the virtual presentation level 7 in the vehicle coordinate system FK.

Das Koordinatensystem DK der virtuellen Darstellungsebene 7 kann beispielsweise derart aufgebaut sein, dass den vier äußeren Eckpunkte xTL, xTR, xBL, xBR des Referenzmusters RM (siehe 3) die (nominierten) Koordinaten (–1, 1), (1, 1), (–1, –1), (1, –1) in diesem Koordinatensystem DK zugeordnet werden. Um Berechnungen bei einer Transformation zu vereinfachen kann eine dritte Koordinate eines Punktes in der virtuellen Darstellungsebene als vorbestimmter Wert, beispielsweise 1, angenommen werden. Somit kann das Koordinatensystem DK der virtuellen Darstellungsebene 7 ein durch das Referenzmuster RM, insbesondere einen geometrischen Aufbau des Referenzmusters RM, eindeutig festgelegtes Koordinatensystem sein. The coordinate system DK of the virtual representation plane 7 For example, it may be constructed such that the four outer vertices x TL , x TR , x BL , x BR of the reference pattern RM (see FIG 3 ) the (nominated) coordinates (-1, 1), (1, 1), (-1, -1), (1, -1) in this coordinate system DK are assigned. To simplify calculations in a transformation, a third coordinate of a point in the virtual representation plane may be taken as a predetermined value, for example 1. Thus, the coordinate system DK of the virtual representation level 7 a by the reference pattern RM, in particular a geometric structure of the reference pattern RM, uniquely determined coordinate system.

Weiter kann für jede Lage und Orientierung der Bilderfassungseinrichtung 6 ein Abbildungsfehler bestimmt werden. Der Abbildungsfehler ist hierbei abhängig von der Betrachtungsposition, die der Lage der Bilderfassungseinrichtung 6 bei Erzeugung eines Abbildes entspricht. Weiter ist der Abbildungsfehler abhängig von einer Koordinate eines betrachteten Punktes in der virtuellen Darstellungsebene 7. Further, for each location and orientation of the image capture device 6 an aberration can be determined. The aberration is dependent on the viewing position, the position of the image capture device 6 when generating an image corresponds. Furthermore, the aberration is dependent on a coordinate of a considered point in the virtual representation plane 7 ,

Der Abbildungsfehler kann somit als Koordinatendifferenz oder Abstand zwischen der Bildkoordinate eines im Abbild der Bilderfassungseinrichtung 6 abgebildeten und in das Koordinatensystem DK der virtuellen Darstellungsebene 7 transformierten Bildpunkts und einer theoretisch korrekten Bildkoordinate dieses Bildpunktes in dem Koordinatensystem DK der virtuellen Darstellungsebene 7 bestimmt werden. The aberration can thus as a coordinate difference or distance between the image coordinate of an image of the image capture device 6 imaged and in the coordinate system DK of the virtual representation level 7 transformed pixel and a theoretically correct image coordinate of this pixel in the coordinate system DK of the virtual representation plane 7 be determined.

Beispielsweise kann angenommen werden, dass ein linker oberer Punkt xTL im Koordinatensystem DK der virtuellen Darstellungsebene 7 die theoretisch korrekten Bildkoordinaten (–1) aufweist. In der zweidimensionalen Abbildung der Bilderfassungseinrichtung 6 kann dann der korrespondierende, abgebildete obere linke Eckpunkt bildbasiert identifiziert werden, wobei auch dessen Bildkoordinaten im Koordinatensystem BK der Bilderfassungseinrichtung 6 bestimmt werden. Diese Koordinaten können dann mittels der entsprechenden Abbildungsvorschrift, die vorhergehend bestimmt wurde, vom Koordinatensystem BK der Bilderfassungseinrichtung 6 in das Koordinatensystem DK der virtuellen Darstellungsebene 7 transformiert werden. For example, it may be assumed that a left upper point x TL in the coordinate system DK of the virtual representation plane 7 has the theoretically correct image coordinates (-1). In the two-dimensional image of the image capture device 6 then the corresponding, depicted upper left vertex can be identified image-based, whereby also its image coordinates in the coordinate system BK of the image capture device 6 be determined. These coordinates can then be determined from the coordinate system BK of the image capture device by means of the corresponding mapping rule that was previously determined 6 in the coordinate system DK of the virtual representation level 7 be transformed.

Dieser Abbildungsfehler kann insbesondere als Polynom mit fünf unabhängigen Variablen beschrieben werden, wobei Koeffizienten dieser Variablen des Polynoms derart bestimmt werden, dass z.B. eine quadrierter Abbildungsfehler oder ein Abstand für alle Elemente des Referenzmusters über alle erzeugten Abbilder der Bilderfassungseinrichtung 6 minimiert wird. Die Variablen umfassen die drei Raumkoordinaten der Kopfposition des Betrachters und die zwei Bildkoordinaten des betrachteten Punktes in der virtuellen Darstellungsebene 7 im Koordinatensystem DK der virtuellen Darstellungsebene 7. In particular, this aberration can be described as a polynomial with five independent variables, where coefficients of these variables of the polynomial are determined such that, for example, a squared aberration or a distance for all elements of the reference pattern over all images generated by the imaging device 6 is minimized. The variables include the three spatial coordinates of the viewer's head position and the two image coordinates of the viewed point in the virtual presentation plane 7 in the coordinate system DK of the virtual representation plane 7 ,

Die derart bestimmten Parameter können dann zur Laufzeit verwendet werden, um eine einfache und zeitlich schnelle Berechnung des Abbildungsfehlers für eine bestimmte Betrachtungsposition und einen bestimmten Bildpunkt in der virtuellen Darstellungsebene 7 zu ermöglichen. Dann wiederum kann die Steuereinrichtung 3 die Bilderzeugungseinrichtung 2 derart ansteuern, dass der berechnete Abbildungsfehler minimiert wird. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs 1 mit den verschiedenen Koordinatensystemen. So ist ein Fahrzeugkoordinatensystem FK dargestellt. Weiter ist ein Koordinatensystem BK einer Bilderfassungseinrichtung 6 (siehe 1) dargestellt. The parameters determined in this way can then be used at runtime in order to calculate the aberration for a specific viewing position and a specific pixel in the virtual representation plane in a simple and timely manner 7 to enable. Then turn, the control device 3 the image forming device 2 such that the calculated aberration is minimized. 2 shows a perspective view of a vehicle 1 with the different coordinate systems. Thus, a vehicle coordinate system FK is shown. Next is a coordinate system BK of an image capture device 6 (please refer 1 ).

Ebenfalls dargestellt ist ein Koordinatensystem DK der virtuellen Darstellungsebene 7. Ebenfalls dargestellt sind Eckpunkte xBL, xTL, xTR, xBR, die jeweils Eckpunkte eines Referenzmusters RM (siehe 3) darstellen. Diese Eckpunkte xTL, xTR, xBL, xBR weisen die vorhergehend erläuterten Koordinaten im Koordinatensystem DK der virtuellen Darstellungsebene 7 auf. Also shown is a coordinate system DK of the virtual representation plane 7 , Also shown are corner points x BL , x TL , x TR , x BR , each corner points of a reference pattern RM (see 3 ). These corner points x TL , x TR , x BL , x BR have the previously explained coordinates in the coordinate system DK of the virtual representation plane 7 on.

In 3 ist exemplarisch ein Referenzmuster RM dargestellt, welches in die virtuelle Darstellungsebene 7 projiziert ist. Ebenfalls ist ein entsprechendes Koordinatensystem DK der virtuellen Darstellungsebene 7 dargestellt. Ferner dargestellt sind die Eckpunkte xTL, xTR, xBL, xBR. Das Referenzmuster RM umfasst oder enthält eine Anzahl von verschwommenen Tropfen 10, wobei der Einfachheit halber nur ein Tropfen mit einem Bezugszeichen 10 versehen ist. Verschwommen bedeutet hierbei, dass eine Objektgrenze des verschwommenen Tropfens 10 nicht eindeutig identifizierbar ist. Dies ist durch eine gepunktete Kreislinie um den verschwommenen Tropfen 10 herum angedeutet. Ein c bildet hierbei ein Element des Referenzmusters RM. In 3 exemplarily a reference pattern RM is shown, which in the virtual representation level 7 is projected. Likewise, a corresponding coordinate system DK of the virtual representation level 7 shown. Also shown are the corner points x TL , x TR , x BL , x BR . The reference pattern RM comprises or contains a number of blurred drops 10 , wherein for the sake of simplicity only one drop with a reference numeral 10 is provided. Blurred here means that an object boundary of the blurred drop 10 is not clearly identifiable. This is indicated by a dotted circle around the blurred drops 10 indicated around. A c forms an element of the reference pattern RM.

Eine Koordinate eines solchen Elements entspricht einer Koordinate eines geometrischen Mittelpunktes eines verschwommenen Tropfens 10. Eine Koordinate eines abgebildeten verschwommenen Tropfens 10 im Koordinatensystem BK der Bilderfassungseinrichtung 6 kann beispielsweise durch Minimierung einer Differenz zwischen einem koordinatenabhängigen tatsächlichen Intensitätsverlauf und einem angenommenen gaußförmigen Intensitätsverlauf erfolgen, wobei eine Lage eines Maximalwerts der Gaußverteilung verändert wird, bis die vorhergehend erläuterte Differenz minimal ist. Die Lage des Mittelpunkts entspricht dann der Lage des Maximalwerts, die die vorhergehend erläuterte Differenz minimiert. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise die Bestimmung der Lagen der Mittelpunkte mit Subpixelgenauigkeit. A coordinate of such an element corresponds to a coordinate of a geometric center of a blurred drop 10 , A coordinate of an imaged blurred drop 10 in the coordinate system BK of the image capture device 6 For example, by minimizing a difference between a coordinate-dependent actual intensity curve and an assumed Gaussian intensity curve, a position of a maximum value of the Gaussian distribution is varied until the difference explained above is minimal. The location of the center then corresponds to the location of the maximum value, which minimizes the difference explained above. This advantageously makes it possible to determine the positions of the centers with subpixel accuracy.

Hierfür kann in einem ersten Schritt eine Grobdetektion eines Elements erfolgen. In einem weiteren Schritt kann dann die vorhergehend erläuterte Bestimmung der Lage nur in dem in der Grobdetektion bestimmten Bereich erfolgen. For this purpose, a rough detection of an element can be carried out in a first step. In a further step, the previously explained determination of the position can then take place only in the area determined in the coarse detection.

Sind die Koordinaten verschwommenen Tropfen 10, also der Elemente des Referenzmusters RM, bestimmt, so können in Abhängigkeit der vorbekannten geometrischen Eigenschaften des Referenzmusters RM, beispielsweise der Abstände zwischen den Koordinaten der verschwommenen Tropfen 10 und deren Abstände zu den Eckpunkten xTL, xTR, xBL, xBR, die Koordinaten der Eckpunkte xTL, xTR, xBL, xBR bestimmt werden. Sind diese Koordinaten der Eckpunkte xTL, xTR, xBL, xBR bestimmt, so kann auch eine Größe der virtuellen Darstellungsebene 7 bestimmt werden. Are the coordinates blurred drops 10 , Thus, the elements of the reference pattern RM, so may, depending on the known geometric properties of the reference pattern RM, for example, the distances between the coordinates of the blurred drops 10 and their distances to the vertices x TL , x TR , x BL , x BR , the coordinates of the vertices x TL , x TR , x BL , x BR be determined. If these coordinates of the corner points x.sub.TL , x.sub.TR , x.sub.BL , x.sub.BR are determined, then a size of the virtual representation plane can also be determined 7 be determined.

Insgesamt ergeben sich somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Bilderzeugungseinrichtung 2 eines Head-up-Displays in einem Fahrzeug 1, welche eine Kalibrierung des Head-up-Displays ohne Vorkenntnisse ermöglicht. Insbesondere ist es somit möglich, Fehler, die aufgrund von Fertigungs- und Produktionsungenauigkeiten entstehen, zu kompensieren. Overall, this results in a method and a device for controlling an image forming device 2 a head-up display in a vehicle 1 , which allows a calibration of the head-up display without prior knowledge. In particular, it is thus possible to compensate for errors that arise due to manufacturing and production inaccuracies.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Fahrzeug vehicle
2 2
Bilderzeugungseinrichtung Imaging device
3 3
Steuereinrichtung control device
4 4
Spiegel mirror
5 5
Lichtstrahl beam of light
6 6
Bilderfassungseinrichtung Image capture device
7 7
virtuelle Darstellungsebene virtual presentation layer
8 8th
Lenkrad steering wheel
9 9
Lüftungsgitter ventilation grille
10 10
verschwommener Tropfen blurred drops
DK DK
Koordinatensystem der virtuellen Darstellungsebene Coordinate system of the virtual representation layer
BK BK
Koordinatensystem der Bilderfassungseinrichtung Coordinate system of the image capture device
FK FK
Fahrzeugkoordinatensystem Vehicle coordinate system
xTL x TL
Eckpunkt vertex
xTR x TR
Eckpunkt vertex
xBL x BL
Eckpunkt vertex
xBR x BR
Eckpunkt vertex
RM RM
Referenzmuster reference pattern

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 7835592 B2 [0004] US 7835592 B2 [0004]
  • US 2008/0088526 A1 [0005] US 2008/0088526 A1 [0005]

Claims (11)

Verfahren zur Steuerung einer Bilderzeugungseinrichtung (2) eines Head-Up-Displays in einem Fahrzeug (1), wobei mittels der Bilderzeugungseinrichtung (2) ein zweidimensionales Referenzmuster (RM) erzeugt und mittels eines Projektionselements des Head-Up-Displays als projiziertes Referenzmuster (RM) dargestellt wird, wobei mittels mindestens einer Bilderfassungseinrichtung (6) eine Mehrzahl von zweidimensionalen Abbildern aus jeweils voneinander verschiedenen Lagen und/oder mit voneinander verschiedenen Orientierungen erzeugt wird, wobei in jedes Abbild der Mehrzahl von zweidimensionalen Abbildern das projizierte Referenzmuster (RM) zumindest teilweise abgebildet wird, wobei in einem Abbild jeweils Koordinaten zumindest eines abgebildeten Elements des Referenzmusters (RM) bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem Abbild die entsprechende Lage und/oder Orientierung der mindestens einen Bilderfassungseinrichtung (6) in einem Referenzkoordinatensystem erfasst oder bestimmt wird, wobei Koordinaten des mindestens einen abgebildeten Elements zumindest in Abhängigkeit von mindestens einem Abbildungsparameter einer ersten Abbildungsfunktion und in Abhängigkeit einer zweiten Abbildungsfunktion geschätzt werden, wobei die erste Abbildungsfunktion eine Abbildung von einem Koordinatensystem (DK) einer virtuellen Darstellungsebene (7) des Head-Up-Displays in das Referenzkoordinatensystem beschreibt, wobei die zweite Abbildungsfunktion eine Abbildung von dem Referenzkoordinatensystem in ein Koordinatensystem (BK) der Bilderfassungseinrichtung (6) in Abhängigkeit von der Lage und/oder Orientierung der mindestens einen Bilderfassungseinrichtung (6) beschreibt, wobei der mindestens eine Abbildungsparameter der ersten Abbildungsfunktion derart bestimmt wird, dass eine Abweichung zwischen den bestimmten und geschätzten Koordinaten des abgebildeten Elements minimiert wird, wobei in Abhängigkeit des mindestens einen Abbildungsparameters eine Lage und/oder Orientierung der virtuellen Darstellungsebene (7) des Head-Up-Displays im Referenzkoordinatensystem bestimmt wird, wobei in Abhängigkeit der Lage und/oder Orientierung der virtuellen Darstellungsebene (7) die Steuerung der Bilderzeugungseinrichtung (2) erfolgt. Method for controlling an image forming device ( 2 ) of a head-up display in a vehicle ( 1 ), whereby by means of the image generating device ( 2 ) generates a two-dimensional reference pattern (RM) and is represented by means of a projection element of the head-up display as a projected reference pattern (RM), wherein by means of at least one image capture device ( 6 ) a plurality of two-dimensional images of mutually different layers and / or mutually different orientations is generated, wherein in each image of the plurality of two-dimensional images, the projected reference pattern (RM) is at least partially mapped, wherein in an image in each case coordinates of at least one imaged Elements of the reference pattern (RM) are determined, characterized in that for each image, the corresponding position and / or orientation of the at least one image capture device ( 6 ) is detected or determined in a reference coordinate system, where coordinates of the at least one imaged element are estimated at least as a function of at least one imaging parameter of a first imaging function and in dependence on a second imaging function, wherein the first imaging function is an image of a coordinate system (DK) of a virtual representation plane ( 7 ) of the head-up display into the reference coordinate system, wherein the second mapping function maps an image from the reference coordinate system into a coordinate system (BK) of the image capture device (FIG. 6 ) as a function of the position and / or orientation of the at least one image capture device ( 6 ), wherein the at least one imaging parameter of the first imaging function is determined in such a way that a deviation between the determined and estimated coordinates of the imaged element is minimized, a position and / or orientation of the virtual imaging plane depending on the at least one imaging parameter ( 7 ) of the head-up display is determined in the reference coordinate system, wherein, depending on the position and / or orientation of the virtual representation plane ( 7 ) the control of the image generating device ( 2 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzkoordinatensystem ein Fahrzeugkoordinatensystem (FK) ist. A method according to claim 1, characterized in that the reference coordinate system is a vehicle coordinate system (FK). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in jedes Abbild der Mehrzahl von zweidimensionalen Abbildern zumindest ein Teil des Fahrzeugs (1) abgebildet wird, wobei die Lage und/oder Orientierung der Bilderfassungseinrichtung (6) in Abhängigkeit des abgebildeten Teils des Fahrzeugs (1) und einem im Referenzkoordinatensystem referenzierten Modell des Fahrzeugs (1) bestimmt wird. Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that in each image of the plurality of two-dimensional images at least a part of the vehicle ( 1 ), wherein the position and / or orientation of the image capture device ( 6 ) depending on the imaged part of the vehicle ( 1 ) and a model of the vehicle referenced in the reference coordinate system ( 1 ) is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine weitere Abbildungsvorschrift bestimmt wird, wobei die weitere Abbildungsvorschrift eine Abbildung von dem Koordinatensystem (DK) der virtuellen Darstellungsebene (7) in das Koordinatensystem (BK) der Bilderfassungseinrichtung (6) beschreibt. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that in addition a further mapping rule is determined, wherein the further mapping rule is an image of the coordinate system (DK) of the virtual representation plane ( 7 ) in the coordinate system (BK) of the image capture device ( 6 ) describes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für mehrere Abbilder ein Abbildungsfehler zumindest eines Elements des Referenzmusters (RM) bestimmt wird, wobei in Abhängigkeit einer Lage des Elements und einer Lage und/oder Orientierung der Bilderzeugungseinrichtung (6) ein Zusammenhang zwischen dem Abbildungsfehler, einer Betrachtungsposition und einer Lage eines anzuzeigenden Elements bestimmt wird. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that for a plurality of images an aberration of at least one element of the reference pattern (RM) is determined, wherein, depending on a position of the element and a position and / or orientation of the image generating device ( 6 ) a relationship between the aberration, a viewing position and a position of an element to be displayed is determined. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusammenhang zwischen der Betrachtungsposition, der Lage des anzuzeigenden Elements und dem in der jeweiligen Betrachtungsposition vorhandenen Abbildungsfehler als parametrisiertes Modell bestimmt wird, wobei die Parameter des parametrisierten Modells derart bestimmt werden, dass der Abbildungsfehler für eine Mehrzahl von Lagen der Bilderfassungseinrichtung (6) und/oder eine Mehrzahl von Elementen des Referenzmusters (RM) minimal ist. Method according to Claim 5, characterized in that the relationship between the viewing position, the position of the element to be displayed and the aberration present in the respective viewing position is determined as a parameterized model, the parameters of the parametric model being determined such that the aberration for a plurality of layers of the image capture device ( 6 ) and / or a plurality of elements of the reference pattern (RM) is minimal. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das parametrisierte Modell durch ein Polynom mit einer vorbestimmten Anzahl von unabhängigen Variablen gegeben ist. A method according to claim 6, characterized in that the parameterized model is given by a polynomial having a predetermined number of independent variables. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abbildungsfehler als Koordinatendifferenz zwischen theoretisch korrekten Koordinaten eines Elements des Referenzmusters (RM) in der virtuellen Darstellungsebene (7) in einem Koordinatensystem der virtuellen Darstellungsebene (7) und Koordinaten eines aus dem Abbild der Bilderfassungseinrichtung (6) in die virtuelle Darstellungsebene (7) transformierten korrespondierenden Elements bestimmt wird. Method according to one of claims 5 to 7, characterized in that the aberration as a coordinate difference between theoretically correct coordinates of an element of the reference pattern (RM) in the virtual representation plane ( 7 ) in a coordinate system of the virtual representation plane ( 7 ) and coordinates from the image of the image capture device ( 6 ) into the virtual presentation level ( 7 ) transformed corresponding element. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzmuster (RM) eine Vielzahl von in einer Matrixform angeordneten verschwommenen Tropfen (10) aufweist. Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the reference pattern (RM) a plurality of arranged in a matrix form blurred drops ( 10 ) having. Vorrichtung zur Steuerung einer Bilderzeugungseinrichtung (2) eines Head-Up-Displays in einem Fahrzeug (1), wobei die Vorrichtung mindestens eine Steuereinrichtung (3) umfasst, wobei mittels einer Bilderzeugungseinrichtung (2) ein zweidimensionales Referenzmuster (RM) erzeugbar und mittels eines Projektionselements des Head-Up-Displays als projiziertes Referenzmuster (RM) darstellbar ist, wobei mittels mindestens einer Bilderfassungseinrichtung (6) eine Mehrzahl von zweidimensionalen Abbildern mit jeweils voneinander verschiedenen Lagen und/oder Orientierungen der Bilderfassungseinrichtung (6) erzeugbar ist, wobei in jedes Abbild der Mehrzahl von zweidimensionalen Abbildern das projizierte Referenzmuster (RM) zumindest teilweise abbildbar ist, wobei mittels der Steuereinrichtung (3) oder einer weiteren Steuer- und Auswerteeinrichtung in einem Abbild jeweils Koordinaten zumindest eines abgebildeten Elements des Referenzmusters (RM) bestimmbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem Abbild die entsprechende Lage und/oder Orientierung der mindestens einen Bilderfassungseinrichtung (6) in einem Referenzkoordinatensystem erfassbar oder bestimmbar ist, wobei Koordinaten des mindestens einen abgebildeten Elements zumindest in Abhängigkeit von mindestens einem Abbildungsparameter einer ersten Abbildungsfunktion und in Abhängigkeit einer zweiten Abbildungsfunktion schätzbar sind, wobei die erste Abbildungsfunktion eine Abbildung von einem Koordinatensystem (DK) einer virtuellen Darstellungsebene (7) des Head-Up-Displays in das Referenzkoordinatensystem beschreibt, wobei die zweite Abbildungsfunktion eine Abbildung von dem Referenzkoordinatensystem in ein Koordinatensystem (BK) der Bilderfassungseinrichtung (6) in Abhängigkeit von der Lage und/oder Orientierung der mindestens einen Bilderfassungseinrichtung (6) beschreibt, wobei der mindestens eine Abbildungsparameter der ersten Abbildungsfunktion derart bestimmbar ist, dass eine Abweichung zwischen den bestimmten und geschätzten Koordinaten des abgebildeten Elements minimiert wird, wobei in Abhängigkeit des mindestens einen Abbildungsparameters eine Lage und/oder Orientierung der virtuellen Darstellungsebene (7) des Head-Up-Displays im Referenzkoordinatensystem bestimmbar ist, wobei mittels der Steuereinrichtung (3) in Abhängigkeit der Lage und/oder Orientierung der virtuellen Darstellungsebene (7) die Steuerung der Bilderzeugungseinrichtung (2) erfolgt. Device for controlling an image forming device ( 2 ) of a head-up display in a vehicle ( 1 ), wherein the device has at least one control device ( 3 ), wherein by means of an image generating device ( 2 ) Can be generated and by means of a two-dimensional reference pattern (RM) a projection element of the head-up display can be represented as a projected reference pattern (RM), wherein by means of at least one image capture device ( 6 ) a plurality of two-dimensional images with mutually different layers and / or orientations of the image capture device ( 6 ) is producible, wherein in each image of the plurality of two-dimensional images, the projected reference pattern (RM) is at least partially imageable, wherein by means of the control device ( 3 ) or another control and evaluation device in an image coordinates of at least one imaged element of the reference pattern (RM) can be determined, characterized in that for each image, the corresponding position and / or orientation of the at least one image capture device ( 6 ) can be detected or determined in a reference coordinate system, wherein coordinates of the at least one imaged element can be estimated at least as a function of at least one imaging parameter of a first imaging function and as a function of a second imaging function, wherein the first imaging function is an image of a coordinate system (DK) of a virtual representation plane ( 7 ) of the head-up display into the reference coordinate system, wherein the second mapping function maps an image from the reference coordinate system into a coordinate system (BK) of the image capture device (FIG. 6 ) as a function of the position and / or orientation of the at least one image capture device ( 6 ), wherein the at least one imaging parameter of the first imaging function is determinable such that a deviation between the determined and estimated coordinates of the imaged element is minimized, wherein depending on the at least one imaging parameter a position and / or orientation of the virtual imaging plane ( 7 ) of the head-up display in the reference coordinate system can be determined, wherein by means of the control device ( 3 ) depending on the position and / or orientation of the virtual presentation plane ( 7 ) the control of the image generating device ( 2 ) he follows. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zusammenhang zwischen einem Abbildungsfehler, einer Betrachtungsposition und einer Lage eines anzuzeigenden Elements bestimmbar ist, wobei mittels der Steuereinrichtung (3) in Abhängigkeit der Lage eines anzuzeigenden Elements und der Betrachtungsposition der Abbildungsfehler bestimmbar ist, wobei die Steuerung der Bilderzeugungseinrichtung (2) in Abhängigkeit des Abbildungsfehlers erfolgt. Apparatus according to claim 10, characterized in that a relationship between an aberration, a viewing position and a position of an element to be displayed can be determined, wherein by means of the control device ( 3 ) can be determined depending on the position of an element to be displayed and the viewing position of the aberrations, wherein the control of the image generating device ( 2 ) takes place as a function of the aberration.
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