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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines virtuellen Bilds und ein System zum Einstellen eines virtuellen Bilds.
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Für ein Kraftfahrzeug kann ein sogenanntes Head-up-Display (HuD) als Anzeigesystem vorgesehen sein, das dazu ausgebildet ist, ein Bild auf einer Innenseite einer Windschutzscheibe abzubilden, wobei dieses Bild für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs sichtbar wird. Dabei ist es erforderlich, dass dieses Bild von dem Anzeigesystem korrekt eingestellt und somit dargestellt wird.
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Eine Head-up-Display-Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug ist aus der Druckschrift
DE 10 2017 202 228 A1 bekannt.
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Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe, eine tatsächliche Position eines virtuellen Bilds genau zu bestimmen und weiterhin einzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und ein System mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen des Verfahrens und des Systems gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Einstellen eines virtuellen Bilds vorgesehen, das von einem Anzeigesystem eines Fahrzeugs erzeugt wird, wobei das Anzeigesystem eine Abbildungseinheit aufweist, der in einem Innenraum des Fahrzeugs angeordnet ist, mit der eine Vorlage für das virtuelle Bild auf einer Sichtscheibe, bspw. auf einer Innenseite der Sichtscheibe, des Fahrzeugs abgebildet wird, das von einem Betrachter, bspw. einer Person und/oder einer Kombination aus einer Hilfs-Kamera mit einer Recheneinheit, im Innenraum des Fahrzeugs als sichtbares virtuelles Bild außerhalb des Fahrzeugs erfasst wird. Bei dem Verfahren werden die Recheneinheit, eine Haupt-Kamera bzw. Fahrzeug-Kamera und eine Lichtquelle verwendet. Dabei wird die Lichtquelle in dem Innenraum des Fahrzeugs angeordnet. Außerdem wird für das virtuelle Bild mindestens ein Markierungspunkt, dem eine Soll-Position zugeordnet ist, vorgesehen, wobei dieser mindestens eine Markierungspunkt in dem virtuellen Bild dargestellt wird. Von der Lichtquelle wird mindestens ein Lichtstrahl erzeugt, der üblicherweise von dem Betrachter auf den mindestens einen Markierungspunkt in dem virtuellen Bild gerichtet wird, wobei an mindestens einer Ist-Position des mindestens einen Markierungspunkts auf einer Fläche, bspw. einer Wand, außerhalb des Fahrzeugs mindestens ein Lichtpunkt erzeugt wird, der von der Haupt-Kamera erkannt und aufgenommen wird. Weiterhin wird anhand des mindestens einen aufgenommenen Lichtpunkts die Ist-Position des mindestens einen Markierungspunkts mit der vorgesehenen Soll-Position des mindestens einen Markierungspunkts verglichen, wobei für den Fall, dass die Ist-Position von der vorgesehenen Soll-Position des mindestens einen Markierungspunkts um einen Offset abweicht, die Abbildungseinheit von der Recheneinheit unter Berücksichtigung des Offsets angepasst wird, wobei es möglich ist, dass die Ist-Position des mindestens einen Markierungspunkts zu der vorgesehenen Soll-Position verschoben wird.
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Das virtuelle Bild umfasst einen Inhalt, der durch den mindestens einen Markierungspunkt definiert ist. Ein Rahmen des virtuellen Bilds, der das virtuelle Bild umschließt, ist üblicherweise konstruktionsbedingt „unverrückbar“. Bei dem Verfahren kann der Inhalt des virtuellen Bilds gemäß dem mindestens einen evtl. verschobenen Markierungspunkts entsprechend innerhalb des Rahmens verschoben werden. Der Inhalt des virtuellen Bilds wird ausgehend von der Vorlage für den Inhalt über den mindestens einen Markierungspunkt auch in dem sichtbaren virtuellen Bild dargestellt.
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Außerdem werden Informationen über den Offset an die Recheneinheit, bspw. an eine Software der Recheneinheit, übermittelt, wobei die Abbildungseinheit, die eine bildgebende Einheit, ein Optikmodul und eine spiegelnde und zumindest teildurchlässige Scheibe als Projektionsfläche aufweisen kann, von der Recheneinheit unter Berücksichtigung der Informationen über den Offset eingestellt und somit angepasst wird. Es ist denkbar, dass das darzustellende virtuelle Bild bzw. die Vorlage auf einem TFT-Display, mittels Laser, mit einer lichtstarken Displaytechnik dargestellt und von dort über Linsen- und Spiegelsysteme auf der Sichtscheibe, insbesondere der Windschutzscheibe, des Fahrzeugs abgebildet bzw. auf die Sichtscheibe projiziert wird.
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Bei dem Verfahren wird dem Betrachter mit bzw. in dem sichtbaren virtuellen Bild der mindestens eine Markierungspunkt dargestellt. Außerdem wird der Lichtstrahl von dem Betrachter, bspw. von der Hilfs-Kamera und der Recheneinheit, die die Lichtquelle steuert, unter Berücksichtigung von Aufnahmen der Hilfs-Kamera automatisch und/oder von der Person manuell auf den mindestens einen Markierungspunkt, d. h. dessen Ist-Position, in dem virtuellen Bild auf der Fläche gerichtet.
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Hierbei ist es optional möglich, dass der mindestens eine Lichtpunkt von dem Lichtstrahl der Lichtquelle, bspw. zunächst, an mindestens einer Test-Position auf der Fläche außerhalb des Fahrzeugs erzeugt wird. Falls die mindestens eine Test-Position des Lichtpunkts von der mindestens einen Ist-Position des mindestens einen Markierungspunkts, dem der mindestens eine Lichtpunkt zugeordnet wird, abweicht, wird zumindest der Lichtstrahl und ggf. auch die Lichtquelle von der Recheneinheit neu ausgerichtet und die mindestens eine Test-Position zu der mindestens einen Ist-Position des mindestens einen Markierungspunkts verschoben. Hierbei ist vorgesehen, dass die Test-Position mit der Ist-Position deckungsgleich eingestellt wird bzw. einzustellen ist. Dann wird die Ist-Position des mindestens einen Markierungspunkts aus der mit dem Markierungspunkt deckungsgleichen Test-Position des mindestens einen zugeordneten Lichtpunkts abgeleitet, wobei die Ist-Position des mindestens einen Markierungspunkts von der Haupt-Kamera anhand der mit der Ist-Position des Markierungspunkts deckungsgleichen Test-Position des mindestens einen zugeordneten Lichtpunkts erkannt wird. Die Ist-Position wird von der Recheneinheit anhand der von der Haupt-Kamera erkannten Test-Position des mindestens einen zugeordneten Lichtpunkts, die zu der Ist-Position des mindestens einen Markierungspunkts im Fall einer Abweichung verschoben wird, mit der Soll-Position des mindestens einen Markierungspunkts verglichen.
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In Ausgestaltung weist das virtuelle Bild mehrere Markierungspunkte auf, wobei der mindestens eine von der Lichtquelle erzeugte Lichtstrahl, insbesondere ein Laserstrahl eines Lasers, nacheinander auf die Markierungspunkte, d. h. deren Ist-Positionen, des virtuellen Bilds auf der Fläche gerichtet wird. Somit ist es möglich, eine bspw. geometrische Konstellation und/oder Relation von mehreren Markierungspunkten, die in das virtuelle Bild an mehreren Ist-Positionen eingeblendet werden, anhand von mehreren für die Haupt-Kamera sichtbaren Lichtpunkten zu ermitteln und mit einer vorgesehenen Konstellation, in der Regel Soll-Konstellation, die in der Recheneinheit abrufbar hinterlegt ist, zu vergleichen.
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Somit ist es möglich, nicht nur eine aktuelle absolute Ist-Position des sichtbaren virtuellen Bilds um bspw. einen Mittelpunkt als Markierungspunkt herum sondern auch eine etwaige Form und/oder ein mögliches Aussehen des virtuellen Bilds anhand einer Mehrzahl von Markierungspunkten zu ermitteln. Es ist vorgesehen, dass das sichtbare virtuelle Bild an seiner Ist-Position aus einer Transformation der Vorlage für das virtuelle Bild hervorgeht, wobei die Vorlage mit dem real eingestellten Anzeigesystem, insbesondere der real eingestellten Abbildungseinheit, und der Sichtscheibe zu dem sichtbaren virtuellen Bild an seine Ist-Position transformiert wird. Die Vorlage ist in der Recheneinheit gespeichert bzw. hinterlegt. Weiterhin ist vorgesehen, dass der Inhalt des virtuellen Bilds an seiner vorgesehenen Soll-Position ebenfalls aus einer Transformation der Vorlage für den Inhalt des virtuellen Bilds hervorgeht, wobei der Inhalt in diesem Fall mit dem ideal eingestellten Anzeigesystem und der Sichtscheibe zu dem virtuellen Bild an seine Soll-Position transformiert wird.
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In der Regel weist jeder Markierungspunkt eine Soll-Position auf, wobei dabei eine absolute Lage mindestens einer Soll-Position mindestens eines Markierungspunkts, zusätzlich relative Lagen der Soll-Positionen der anderen Markierungspunkte zu dem mindestens einen Markierungspunkt und/oder eine jeweilige absolute Lage auch der jeweiligen anderen Markierungspunkte vorgesehen und zum Vergleich hinterlegt sind. Falls mehrere Soll-Positionen von entsprechend mehreren Markierungspunkten berücksichtigt werden, kann somit sowohl die Soll-Position des Inhalts des virtuellen Bilds als auch eine Soll-Form des Inhalts des virtuellen Bilds ermittelt werden.
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Wie bereits erwähnt, geht die Ist-Position des sichtbaren virtuellen Bilds aus einer tatsächlichen Transformation der Vorlage für das virtuelle Bild hervor. Dabei hängt diese tatsächliche Transformation bspw. von einer realen Einstellung des Anzeigesystems, insbesondere der Abbildungseinheit, und/oder einer Form der Sichtscheibe, bspw. ihrer Innenseite, ab. Entsprechend geht eine Ist-Position eines jeweiligen Markierungspunkts des sichtbaren virtuellen Bilds aus der Vorlage für das virtuelle Bild hervor, die sich durch die Transformation mit dem aktuell eingestellten Anzeigesystem ergibt.
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Dagegen geht die Soll-Position des sichtbaren virtuellen Bilds aus einer Transformation der Vorlage, bspw. einer CAD-Vorlage, für das virtuelle Bild mit dem ideal eingestellten Anzeigesystem hervor. Entsprechend geht eine Soll-Position eines jeweiligen Markierungspunkts des virtuellen Bilds aus der Transformation der Vorlage für das virtuelle Bild hervor, wenn das Anzeigesystem, insbesondere die Abbildungseinheit, ideal eingestellt ist.
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Bei dem Verfahren kann die Ist-Position des Inhalts des sichtbaren virtuellen Bilds anhand mindestens einer Ist-Position eines Markierungspunkts, in der Regel mehrerer Ist-Positionen von jeweiligen Markierungspunkten bzw. zugeordneter Lichtpunkte ermittelt werden. Ergänzend kann auch die Form des sichtbaren Inhalts des virtuellen Bilds ermittelt werden, die bspw. durch eine Rotation und/oder Verzerrung beeinflusst wird bzw. ist.
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Unter Berücksichtigung der Ist-Position des mindestens einen Markierungspunkts wird die tatsächliche Position, insbesondere Ist-Position bzw. Ist-Lage, des Inhalts des virtuellen Bilds über die Ist-Position des mindestens einen Markierungspunkts ermittelt. Dabei werden Informationen über die tatsächliche Ist-Position des sichtbaren Inhalts des virtuellen Bilds an die Software der Recheneinheit als Steuergerät zum Steuern des Anzeigesystems übermittelt bzw. übergeben.
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Bei dem Verfahren zum Einstellen des Inhalts des virtuellen Bilds wird der Offset zwischen der vorgesehenen Soll-Position des mindestens einen Markierungspunkts in dem vorgesehenen virtuellen Bild mit der Ist-Position in dem sichtbaren virtuellen Bild ermittelt und mit einem Grenzwert, bspw. 0, verglichen. Falls der Offset größer als der Grenzwert ist, wird die ursprüngliche Vorlage für das virtuelle Bild von dem Anzeigesystem, bspw. von der Recheneinheit des Anzeigesystems, neu berechnet.
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Weiterhin ist es möglich, für das virtuelle Bild mehrere Markierungspunkte vorzusehen, bspw. darin einzublenden, wobei für jeden Markierungspunkt eine Soll-Position in dem Bild bzw. innerhalb des Bilds vorgesehen wird bzw. ist. Durch das Anzeigesystem, insbesondere die Abbildungseinheit, und/oder eine Form, bspw. der Innenseite, der Sichtscheibe wird ein Markierungspunkt in der Regel nicht an seiner Soll-Position für das virtuelle Bild sondern an einer sich durch die aktuelle Einstellung des Anzeigesystems ergebenden Ist-Position in dem tatsächlich sichtbaren virtuellen Bild angezeigt.
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Zum Einstellen der vorzusehenden Soll-Position des Inhalts des virtuellen Bilds unter Berücksichtigung und/oder ausgehend von der ermittelten tatsächlichen Ist-Position des Inhalts des sichtbaren virtuellen Bilds, werden in Ausgestaltung neben absoluten Soll-Positionen und absoluten Ist-Positionen der Markierungspunkte auch Relationen bzw. relative Lagen der Soll-Positionen zueinander und Relationen bzw. relative Lagen der Ist-Positionen zueinander berücksichtigt. In Ausgestaltung wird das Anzeigesystem, insbesondere dessen Abbildungseinheit, derart eingestellt, dass eine tatsächliche Ist-Position jedes Markierungspunkts seiner vorgesehenen Soll-Position entspricht. Dabei werden auch die Relationen von Ist-Positionen von mehreren Markierungspunkten zueinander entsprechend der Relationen der Soll-Positionen dieser Markierungspunkte zueinander eingestellt. Falls das Anzeigesystem ideal eingestellt ist, wird ein Markierungspunkt an seiner vorgesehenen Soll-Position in dem virtuellen Bild dargestellt.
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Das erfindungsgemäße System ist zum Einstellen einer Darstellung eines Inhalts eines virtuellen Bilds, das von einem Anzeigesystem eines Fahrzeugs erzeugt wird, ausgebildet. Das Anzeigesystem weist eine Abbildungseinheit auf, die in einem Innenraum des Fahrzeugs angeordnet ist, mit der eine Vorlage für das Bild auf einer Sichtscheibe des Fahrzeugs, bspw. auf ihrer Innenseite, abgebildet wird, das von einem Betrachter im Innenraum des Fahrzeugs als sichtbares virtuelles Bild außerhalb des Fahrzeugs erfasst wird. Das System weist eine Recheneinheit, eine Haupt-Kamera und eine Lichtquelle auf, die in dem Innenraum des Fahrzeugs anzuordnen ist. In dem virtuellen Bild ist mindestens ein Markierungspunkt, dem eine Soll-Position zugeordnet ist, vorzusehen, wobei dieser mindestens eine Markierungspunkt in dem sichtbaren virtuellen Bild dargestellt wird und den Inhalt des virtuellen Bilds definiert. Die Lichtquelle ist dazu ausgebildet, mindestens einen Lichtstrahl zu erzeugen, der von dem Betrachter auf den mindestens einen Markierungspunkt in dem virtuellen Bild zu richten bzw. auszurichten ist, wobei an mindestens einer Ist-Position des mindestens einen Markierungspunkts auf einer Fläche, bspw. einer Wand, außerhalb des Fahrzeugs, die ebenfalls als Komponente des Systems ausgebildet sein und/oder verwendet werden kann, mindestens ein Lichtpunkt zu erzeugen ist. Die Haupt-Kamera ist dazu ausgebildet, den Lichtpunkt außerhalb des Fahrzeugs zu erkennen und aufzunehmen. Die Recheneinheit ist dazu ausgebildet, anhand des mindestens einen aufgenommenen Lichtpunkts die Ist-Position mit der vorgesehenen Soll-Position des mindestens einen Markierungspunkts zu vergleichen und für den Fall, dass die Ist-Position von der vorgesehenen Soll-Position des mindestens einen Markierungspunkts um einen Offset abweicht, die Abbildungseinheit unter Berücksichtigung des Offsets anzupassen. Dabei ist bzw. sind die Abbildungseinheit und/oder die Recheneinheit dazu ausgebildet, die Ist-Position des mindestens einen Markierungspunkts zu der vorgesehenen Soll-Position zu verschieben.
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Die Lichtquelle ist bspw. als Laser dazu ausgebildet, einen Laserstrahl als Lichtstrahl zu erzeugen, den Laserstrahl auf den mindestens einen Markierungspunkt des virtuellen Bilds bzw. dessen Ist-Position auf der Fläche zu richten und an der Ist-Position einen dem mindestens einen Markierungspunkt zugeordneten mindestens einen Laserpunkt als Lichtpunkt zu erzeugen.
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Die Haupt-Kamera bzw. Fahrzeug-Kamera ist in dem Innenraum des Fahrzeugs angeordnet und/oder installiert. In Ausgestaltung ist hierbei ein Objektiv der Haupt-Kamera in dem Innenraum hinter der Sichtscheibe angeordnet und dazu ausgebildet, eine Umgebung des Fahrzeugs außerhalb des Innenraums zu erfassen bzw. zu erkennen. Dabei kann die Haupt-Kamera lediglich die Fläche außerhalb des Fahrzeugs jedoch nicht die auf der Sichtscheibe abgebildete Vorlage für das virtuelle Bild erkennen.
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In möglicher Ausgestaltung weist das System eine Hilfs-Kamera als Betrachter auf, die in dem Innenraum des Fahrzeugs anzuordnen bzw. anordenbar ist. Die Hilfs-Kamera ist dazu ausgebildet, wie eine Person als Betrachter, das virtuelle Bild und den mindestens einen Lichtpunkt auf der Fläche außerhalb des Fahrzeugs zu erkennen. In Ausgestaltung des Systems sind die Hilfs-Kamera und die Lichtquelle starr verbunden.
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Die Recheneinheit ist dazu ausgebildet, die Lichtquelle anzusteuern und auf Grundlage einer Aufnahme der Hilfskamera bzw. einer Erkennung durch einen menschlichen Betrachter zu veranlassen, den mindestens einen von der Lichtquelle erzeugbaren, zu erzeugenden bzw. erzeugten Lichtstrahl auf die Ist-Position des mindestens einen Markierungspunkts auf der Fläche außerhalb des Fahrzeugs zu richten bzw. auszurichten, und dabei bspw. die Test-Position des Lichtpunkts bei einer möglichen Abweichung an die Ist-Position des Markierungspunkts anzupassen.
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Weiterhin ist die Haupt-Kamera dazu ausgebildet, eine Abbildung, die den mindestens einen Lichtpunkt zeigt und/oder umfasst, aufzunehmen. Die Recheneinheit ist dazu ausgebildet, die Ist-Position des mindestens einen Lichtpunkts zu ermitteln, bspw. zu berechnen.
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Die Vorlage für das virtuelle Bild, die mindestens eine Soll-Position des mindestens einen Markierungspunkts und der Grenzwert für den Offset sind in einem Speicher der Recheneinheit oder in einem für die Recheneinheit zugänglichen Speicher abrufbar gespeichert bzw. hinterlegt.
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Das Anzeigesystem des Fahrzeugs ist als sogenanntes Head-up-Display ausgebildet und/oder zu bezeichnen und wird zur Bereitstellung einer erweiterten Realität (Augmented Reality) für Insassen des Fahrzeugs verwendet. Dabei umfasst das Anzeigesystem die Abbildungseinheit, mit der zunächst die ursprüngliche Vorlage für das virtuelle Bild auf die Innenseite der Sichtscheibe, üblicherweise der Windschutzscheibe, des Kraftfahrzeugs gesendet, bspw. darauf abgebildet bzw. darin eingeblendet, zumindest teilweise in den Innenraum des Fahrzeugs reflektiert und von dem darin befindlichen Betrachter als Insassen als das sichtbare virtuelle Bild außerhalb des Fahrzeugs erfasst und somit wahrgenommen wird. Weiterhin ist es möglich, einen oder mehrere spezielle Bildpunkte als Markierungspunkte durch die Lichtquelle als Leuchteinheit anzustrahlen und somit in dem virtuellen Bild zu markieren. Hierbei ist es weiterhin möglich, die Position des Inhalts des virtuellen Bilds invers zu ermitteln.
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Die Vorlage für das virtuelle Bild des Anzeigesystems entsteht durch die teilweise Reflektion von Licht, das aus der Abbildungseinheit kommt, an der Windschutzscheibe. Dieses Licht wird dadurch in Richtung des Fahrers des Fahrzeugs als Betrachter gelenkt. Da eine Ausbreitung von Licht vom Betrachter immer als geradlinig angenommen wird, wird das resultierende virtuelle Bild üblicherweise in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug erkannt und/oder gesehen. Demnach kann das virtuelle Bild nur ausgehend von einem bestimmten Bereich innerhalb des Fahrzeugs erkannt werden und ist demnach für Personen oder Kameras außerhalb des Fahrzeugs nicht sichtbar.
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Üblicherweise ist es erforderlich, das Anzeigesystem genau einzustellen, wobei die exakte tatsächliche Position und somit Lage des Inhalts des virtuellen Bilds bekannt sein muss, um den virtuellen Inhalt, der von dem virtuellen Bild dargestellt wird, mit realen Objekten kontaktanalog zu überlagern. Derartige reale Objekte in einer Umgebung bzw. Umwelt werden beim Gebrauch des Fahrzeuges im Straßenverkehr berücksichtigt, wobei es sich um andere Fahrzeuge, Fußgänger, Straßenschilder, Fahrbahnmarkierungen usw. handeln kann. Diese realen Objekte werden von dem Anzeigesystem, bspw. von einem Augmented Reality HUD, für einen Fahrer in virtuellen Bildern markiert und somit hervorgehoben. Da durch toleranzbehaftete Produktions- und Montageprozesse und mögliche Abweichungen die Ist-Lage des virtuellen Bilds von seiner Soll-Position bzw. Soll-Lage abweichen kann, werden ohne weitere Kalibrierung auch die Markierungen für die realen Objekte an falschen Stellen angezeigt. Mit dem Verfahren und dem System wird ermöglicht, dass die Ist-Position des mindestens einem Markierungspunkts, womit innerhalb des virtuellen Bilds ein virtueller Inhalt darstellbar ist, bei Vorliegen des Offsets verschoben wird, so dass der mindestens eine Markierungspunkt bzw. das diesem zugeordnete virtuelle Bild bzw. der von dem virtuellen Bild umfasste virtuelle Inhalt zu den realen Objekten in der Umwelt passt.
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In Ausgestaltung ist eine einmalige Kalibrierung und/oder Einstellung des Anzeigesystems erforderlich, bei der die tatsächliche Position bzw. Ist-Position des sichtbaren virtuellen Bilds bzw. von dessen Inhalt unter Berücksichtigung der Ist-Position des mindestens einen Markierungspunkts an die Software des Anzeigesystems übergeben wird.
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Aufgrund von Bauteil- und/oder Einbautoleranzen des Anzeigesystems kann die Position des sichtbaren virtuellen Bilds in einem gewissen Bereich streuen. Außerdem können die von der Haupt-Kamera erkannten Objekte von einer Software des Anzeigesystems zum Bereitstellen der erweiterten Realität markiert und von dem Anzeigesystem angezeigt werden, wobei die Haupt-Kamera die Umgebung des Fahrzeugs jedoch nicht das virtuelle Bild erkennen bzw. sehen kann. Somit existiert üblicherweise kein Feedback darüber, ob der Markierungspunkt, der als Markierung in das virtuelle Bild zusätzlich eingeblendet wird, auch an der richtigen Stelle bzw. Position angezeigt wird.
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Das Anzeigesystem zeigt einen oder mehrere Markierungspunkte an, der bzw. die in das virtuelle Bild eingeblendet ist bzw. sind. Somit wird mindestens ein Markierungspunkt mit der Lichtquelle als Leuchtmittel, die bspw. als Laserpointer ausgebildet ist, aus dem Innenraum des Fahrzeugs angeleuchtet. Dabei ergibt sich ein Lichtpunkt, bspw. Laserpunkt, der für die Haupt-Kamera in dem Fahrzeug im Gegensatz zu dem virtuellen Bild sichtbar ist. Mit der Haupt-Kamera und/oder der Recheneinheit wird der mindestens eine Lichtpunkt als Leuchtpunkt erkannt und eine Information über seine Ist-Position an die Software des Anzeigesystems gegeben, wobei die Ist-Position des Lichtpunkts mit der rechnerischen Soll-Position des Markierungspunkts verglichen wird. Werden bei dem Verfahren mehrere Markierungspunkte mit mehreren Lichtpunkten verglichen, ist es unter anderem möglich, eine Rotation und Verzerrung des Inhalts des virtuellen Bilds zu erfassen.
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Die Hilfs-Kamera, die als Betrachter mit dem Laserpointer als Lichtquelle verbunden sein kann, kann einem Werker bzw. Monteur des Anzeigesystems helfen, exakt jenen Moment abzufangen, in dem die Test-Position des Lichtpunkts bzw. Leuchtpunkts mit der Ist-Position des Markierungspunkts im virtuellen Bild übereinstimmt. Diese Hilfs-Kamera kann in einen Computer, z. B. in ein Tablet, integriert sein.
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Die Haupt-Kamera, die zum Erkennen des Lichtpunkts ausgebildet ist, ist bspw. in einem Spiegelfuß eines Innenspiegels im Innenraum des Fahrzeugs ohnehin fest montiert, wobei der Spiegelfuß auf bzw. an der Innenseite der Sichtscheibe montiert sein kann, wobei die Haupt-Kamera die Umgebung ausgehend von dem Spiegelfuß durch die Sichtscheibe hindurch erfasst. Da die Haupt-Kamera nur in die Umgebung des Fahrzeugs gerichtet ist, kann sie das von dem Anzeigesystem erzeugte virtuelle Bild üblicherweise nicht erkennen. Durch Anleuchten des Markierungspunkts mit der Lichtquelle aus dem Innenraum des Fahrzeugs kann die Ist-Position des Inhalts des virtuellen Bilds für die Haupt-Kamera anhand des Lichtpunkts visualisiert werden.
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Die Ist-Position des virtuellen Bilds kann durch verschiedene Fertigungstoleranzen von der Soll-Position abweichen. Bei Augmented Reality Funktionen werden mit dem Anzeigesystem reale Objekte markiert. Bei Durchführung des Verfahrens werden dem Anzeigesystem, d. h. zumindest der Recheneinheit, Informationen über den genauen Offset bzw. eine genaue Abweichung der Ist-Position von der Soll-Position des Markierungspunkts bereitgestellt, um den Inhalt des virtuellen Bilds entsprechend verschoben anzeigen zu können. Dabei wird der Inhalt in einem zur Verfügung stehenden Bereich des virtuellen Bilds, wobei dieser Inhalt mehrere Markierungspunkte umfassen kann, an der Ist-Position angezeigt. In diesem Fall wird die Haupt- bzw. Fahrzeug-Kamera zu dem Anzeigesystem bzw. Head-Up Display kalibriert. Es ist weiterhin denkbar, die Abbildungseinheit, bspw. optische Elemente der Abbildungseinheit, mechanisch zu verstellen.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
- 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Anzeigesystem, für das eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird.
- 2 zeigt in schematischer Darstellung ein erstes Detail zur Durchführung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- 3 zeigt in schematischer Darstellung ein zweites Detail zur Durchführung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- 4 zeigt in schematischer Darstellung ein Detail einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems.
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Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleichen Bezugsziffern sind dieselben Komponenten zugeordnet.
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1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform des Anzeigesystems 2 für einen Innenraum eines Fahrzeugs 4, wobei das Anzeigesystem 2 eine Abbildungseinheit 6 aufweist, die hier in einem Armaturenbrett unterhalb einer hier als Windschutzscheibe ausgebildeten Sichtscheibe 8 des Fahrzeugs 4 angeordnet ist. Von der Abbildungseinheit 6 wird ein ursprünglicher Anzeigelichtstrahl 10 erzeugt, der eine ursprüngliche Vorlage für ein virtuelles Bild 16 bereitstellt, und auf einer Innenseite bzw. Innenwand der Sichtscheibe 8 abgebildet wird. Dabei wird einerseits ein realer Sichtstrahl 12 von der Sichtscheibe 8 in den Innenraum des Fahrzeugs 4 reflektiert. Außerdem wird ein virtueller Sichtstrahl 14 erzeugt. Für den Betrachter im Innenraum des Fahrzeugs 4 ist ausgehend von der ursprünglichen Vorlage für das virtuelle Bild 16 dieses virtuelle Bild 16, üblicherweise außerhalb des Fahrzeugs 4, sichtbar, da es dem Betrachter optisch erscheint, als ob sich das virtuelle Bild 16 außerhalb des Fahrzeugs 4 befindet. Dabei wird die Vorlage für das virtuelle Bild 16 mit dem Anzeigesystem 2 und bspw. abhängig von einer Form der Innenseite der Sichtscheibe 8 zu dem tatsächlich sichtbaren Bild 16 transformiert.
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Außerdem zeigt 1 eine hier als Frontkamera ausgebildete Haupt-Kamera 18, die auch in dem Innenraum an der Innenseite der Sichtscheibe 8, bspw. in einem Spiegelfuß eines Rückspiegels, der an der Innenseite befestigt ist, angeordnet ist, und einen hier kegelförmigen Sichtbereich 20 erzeugt, der in eine Umgebung des Fahrzeugs 4 orientiert ist. Hierbei liefert die Haupt-Kamera 18 Positionen von Objekten außerhalb des Fahrzeugs 4 an eine Software zum Steuern des Anzeigesystems 2. Allerdings kann die Haupt-Kamera 18 das virtuelle Bild 16 nicht sehen bzw. erkennen, um eine Überdeckung von einem realen Objekt und dem virtuellen Bild 16 zu überprüfen. Weiterhin zeigt 1 eine Recheneinheit 9 des Anzeigesystems 2.
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Bei der Ausführungsform des Verfahrens wird die in 2 schematisch dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 22 verwendet, das neben der Haupt-Kamera 18 auch einen Laserpointer als Lichtquelle 24 aufweist. Ferner wird in einem Mittelpunkt des virtuellen Bilds 16 eine Ist-Position 28 eines Markierungspunkts angezeigt. Ein hier als Laserstrahl ausgebildeter Lichtstrahl 26 der Lichtquelle 24 wird auf die Ist-Position 28 des Markierungspunkts des virtuellen Bilds gerichtet und es wird durch den Lichtstrahl 26 an einer Test-Position 29 in dem virtuellen Bild 16 ein Lichtpunkt erzeugt, wobei hierbei die Lichtquelle 24 an einer Mittelposition einer Eyebox angeordnet wird, die einen räumlichen Bereich darstellt, in dem sich mindestens ein Auge eines Betrachters befinden muss, um das virtuelle Bild 16 sehen zu können. Weiterhin wird dieser Lichtpunkt in einer Ebene des virtuellen Bilds 16 auch für eine in 4 dargestellte Hilfs-Kamera 38 angezeigt, die hier ebenfalls in der Eyebox angeordnet wird.
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3 zeigt in schematischer Darstellung das Fahrzeug 4 mit dem darin befindlichen Anzeigesystem 2 und der Ausführungsform des Systems 22 aus einer weiteren Perspektive. Dabei ist hier vorgesehen, dass vor der als Windschutzscheibe ausgebildeten Sichtscheibe 8 in Front des Fahrzeugs 4 eine feststehende Wand 30 mit einer Fläche angeordnet ist. Außerdem zeigt 3 eine tatsächliche Position, hier Ist-Position 32 bzw. Ist-Lage, eines Inhalts des sichtbaren virtuellen Bilds 16. Dabei sind in dem sichtbaren virtuellen Bild 16 auch die Ist-Position 28 des Markierungspunkts und die Test-Position 29 des Lichtpunkts dargestellt, wobei der Markierungspunkt den Inhalt des virtuellen Bilds 16 definiert. 3 zeigt weiterhin auch eine vorgesehene, in der Recheneinheit 9 hinterlegte Position, d. h. Soll-Position 34 bzw. Soll-Lage, des Inhalts des virtuellen Bilds 16, wobei in diesem eine Soll-Position 35 des Markierungspunkts angezeigt bzw. dargestellt ist. Dabei ergibt sich die Soll-Position 34 des Inhalts des virtuellen Bilds 16 durch Transformation der Vorlage für den Inhalt des virtuellen Bilds 16 mit dem ideal eingestellten Anzeigesystem 2. Dagegen ergibt sich die Ist-Position 32 für den Inhalt des virtuellen Bilds 16 durch Transformation der Vorlage für den Inhalt des virtuellen Bilds 16 mit dem real eingestellten Anzeigesystem 2.
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Dabei ist hier vorgesehen, dass der Inhalt des virtuellen Bilds 16 idealerweise die Soll-Position 34 statt der Ist-Position 32 und der darin eingeblendete Markierungspunkt, der den Inhalt definiert, entsprechend die Soll-Position 35 statt der Ist-Position 28 aufweisen sollte, so dass die Ist-Position 32 des Inhalts des virtuellen Bilds 16 auch seiner vorgesehenen Soll-Position 34 entspricht.
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Bei dem Verfahren wird der Lichtstrahl 26 auf den Markierungspunkt bzw. dessen Ist-Position 28 im sichtbaren virtuellen Bild 16 auf der Fläche der Wand 30 gerichtet. Hierbei wird der Lichtstrahl 26 bei Bedarf so lange ausgerichtet und/oder bewegt, bis sich die Test-Position 29 des von dem Lichtstrahl 26 erzeugten Lichtpunkts mit der Ist-Position 28 des Markierungspunkts überdeckt. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Haupt-Kamera 18 lediglich den Lichtpunkt bzw. dessen Test-Position 29 auf der Fläche der Wand 30 erkennen und/oder erfassen kann. Informationen zu der Test-Position 29 des Lichtpunkts werden an die Recheneinheit 9 übermittelt, wobei von der Recheneinheit 9 die Test-Position 29 des Lichtpunkts und somit auch die Ist-Position 28 des Markierungspunkts mit der eigentlichen Soll-Position 35 des Markierungspunkts verglichen wird.
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Anhand eines Offsets der tatsächlichen Ist-Position 28 des Markierungspunkts mit der eigentlich vorgesehenen Soll-Position 35 ist es möglich, eine Abweichung der Ist-Position 32 des Inhalts für das virtuelle Bild 16 von der Soll-Position 34 zu ermitteln. Unter Berücksichtigung einer derartigen Abweichung bzw. eines entsprechenden Offsets ist zum Einstellen des Anzeigesystems 2 hier vorgesehen, dass von der Recheneinheit 9 hier eine Einstellung von optischen Elementen der Abbildungseinheit 6 und somit das Anzeigesystem 2 eingestellt und/oder korrigiert wird, entsprechend wird die Ist-Position 28 des Markierungspunkts eingestellt und/oder korrigiert, wobei die Ist-Position 28 der Soll-Position 35 angenähert und/oder angeglichen und der Markierungspunkt als Inhalt des virtuellen Bilds 16 verschoben wird.
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Zum Überprüfen einer vorgenommenen Korrektur wird, wie bereits voranstehend beschrieben, für das virtuelle Bild 16 der Markierungspunkt in seiner vorgesehenen Soll-Position 35 berücksichtigt. Außerdem wird der Lichtstrahl 26 auf die Ist-Position 28 des Markierungspunkts auf der Fläche gerichtet und ggf. bewegt, bis die Test-Position 29 des von dem Lichtstrahl 26 erzeugten Lichtpunkts der Ist-Position 28 des Markierungspunkts entspricht. Weiterhin wird die Test-Position 29 des Lichtpunkts und somit die Ist-Position 28 des Markierungspunkts, wenn die Test-Position 29 und die Ist-Position 28 zuvor miteinander in Deckung gebracht wurden, mit der vorgesehenen Soll-Position 35 des Markierungspunkts verglichen. Falls die Abweichung bzw. der Offset zwischen der Ist-Position 28 bzw. Test-Position 29 und der Soll-Position 35 kleiner als ein vorgesehener Grenzwert, idealerweise gleich Null, ist, ist das Anzeigesystem 2 korrekt eingestellt. Das Einstellen des Anzeigesystems 2 wird in Ausgestaltung so lange fortgesetzt, bis die Abweichung der Ist-Position 29 des Lichtpunkts und somit die Abweichung der Ist-Position 28 des zugeordneten Markierungspunkts von der Soll-Position 35 des Markierungspunkts maximal so groß wie ein vorgegebener Grenzwert ist.
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4 zeigt in vergrößerter Darstellung eine Hilfs-Kamera 38, die Recheneinheit 9 und die Lichtquelle 24 als Komponenten des erfindungsgemäßen Systems 22, wobei die Hilfs-Kamera 38 und die Lichtquelle 24 hier über ein Gestell 36 miteinander starr verbunden sind. Dabei wird die Hilfs-Kamera 38 als Betrachter verwendet und von der Recheneinheit 9 automatisch gesteuert. Die in Ausgestaltung des Verfahrens in dem Innenraum angeordnete Hilfs-Kamera 38 kann im Unterschied zu der Haupt-Kamera 18 neben der Umgebung des Fahrzeugs 4 und der darin angeordneten Wand 30 auch das virtuelle Bild 16 erkennen, wie eine Person, die sich in dem Innenraum befindet. Dabei erkennt die Hilfs-Kamera 38 auch den Markierungspunkt, der an der Ist-Position 28 dargestellt wird. Abbildungen der Hilfs-Kamera 38 werden an die Recheneinheit 9 übermittelt und ausgewertet. Auf Grundlage dessen wird der Lichtstrahl 26 der Lichtquelle 24 auf die Ist-Position 28 des Markierungspunkts in dem virtuellen Bild 16 gerichtet. Der von der Lichtquelle 24 erzeugte Lichtpunkt an der Ist-Position 28 wird von der Haupt-Kamera 18 erkannt bzw. erfasst. Üblicherweise wird der Lichtpunkt von der Lichtquelle 24 zunächst an der Test-Position 29 erzeugt, die von der Ist-Position 28 abweichen kann, was von der Hilfs-Kamera 38 und der Recheneinheit 9 erkannt wird. In diesem Fall wird die Lichtquelle 24 von der Recheneinheit 9 angesteuert und die Test-Position 29 des Lichtpunkts zu der Ist-Position 28 des Markierungspunkts verschoben. Die Recheneinheit 9 kann als Steuergerät ausgebildet sein und/oder bezeichnet werden, wobei mit der Recheneinheit 9 das Anzeigesystem 2 und/oder das System 22 bzw. das Verfahren gesteuert wird bzw. werden. Die Hilfs-Kamera 38 wird dazu verwendet, die Überlagerung des angezeigten Markierungspunkts und des Lichtpunkts bzw. eines entsprechenden Leuchtpunkts zu erkennen, und im richtigen Moment ein bspw. als Triggersignal bzw. Auslösesignal ausgebildetes Signal an die Recheneinheit 9 des Head-up Displays und somit des Anzeigesystems 2 zu senden.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Anzeigesystem
- 4
- Fahrzeug
- 6
- Abbildungseinheit
- 8
- Sichtscheibe
- 9
- Recheneinheit
- 10
- Anzeigelichtstrahl
- 12
- realer Sichtstrahl
- 14
- virtueller Sichtstrahl
- 16
- virtuelles Bild
- 18
- Haupt-Kamera
- 20
- Sichtbereich
- 22
- System
- 24
- Lichtquelle
- 26
- Lichtstrahl
- 28
- Ist-Position
- 29
- Test-Position
- 30
- Wand
- 32
- Ist-Position
- 34
- Soll-Position
- 35
- Soll-Position
- 36
- Gestell
- 38
- Hilfs-Kamera
