DE102021103754A1 - Method and device for checking an augmented reality display on a head-up display device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewerten eines Blickfeldanzeigesystems für die augmentierte kontaktanaloge Darstellung eines Informationsobjektes in einem Fahrzeug, mit folgenden Schritten:- Bereitstellen einer kontaktanalogen Anzeige eines Informationsobjektes bezüglich einer Umgebungsposition, die einem Umgebungsobjekt zugeordnet ist, durch das Blickfeldanzeigesystem;- Erfassen eines Kamerabildes durch eine Blickfeldkamera, die an einer möglichen Augenposition angeordnet und auf einen Anzeigebereich des Blickfeldanzeigesystems ausgerichtet ist;- Extrahieren eines Umgebungsbildes und eines Bildes des Informationsobjektes aus dem Kamerabild;- Ermitteln einer tatsächlichen Darstellung des Informationsobjektes aus dem Bild des Informationsobjektes und Vorgeben einer gewünschten Darstellung des Informationsobjektes- Ermitteln eines Bewertungsmaßes für das Blickfeldanzeigesystem abhängig von einer Darstellungsgenauigkeit, die sich aus der tatsächlichen Darstellung und der gewünschten Darstellung ergibt.The invention relates to a method for evaluating a visual field display system for the augmented contact-analogous representation of an information object in a vehicle, with the following steps: - providing a contact-analogous display of an information object with respect to an environmental position that is assigned to an environmental object, by the visual field display system; - capturing a camera image by a visual field camera, which is arranged at a possible eye position and is aligned with a display area of the visual field display system;- extracting an environment image and an image of the information object from the camera image;- determining an actual representation of the information object from the image of the information object and specifying a desired representation of the information object - Determining an evaluation measure for the field of view display system depending on a representation accuracy, which results from the actual representation and the desired th representation results.
Description
Technisches Gebiettechnical field
Die Erfindung betrifft Blickfeldanzeigevorrichtungen und insbesondere Blickfeldanzeigevorrichtungen mit Einrichtungen zum kontaktanalogen Anzeigen von Informationsobjekten mit Bezug auf Umgebungsobjekte bzw. Umgebungspositionen. Die Erfindung betrifft weiterhin Maßnahmen zur Überprüfung der Korrektheit der Anzeige von kontaktanalog anzuzeigenden Informationsobjekten auf einer Blickfeldanzeigevorrichtung.The invention relates to field of view display devices and in particular to field of view display devices with devices for contact-analog display of information objects in relation to objects in the environment or positions in the environment. The invention also relates to measures for checking the correctness of the display of information objects to be displayed in a contact-analog manner on a visual field display device.
Technischer HintergrundTechnical background
Blickfeldanzeigevorrichtungen kommen insbesondere in Kraftfahrzeugen zum Einsatz und sind insbesondere unter der Bezeichnung Head-up-Display (HUD) bekannt. Damit kann ein gewünschter Anzeigeinhalt, beispielsweise eine Angabe über eine Geschwindigkeitsbegrenzung oder andere nützliche Navigations- und Fahrzeugbedienungshinweise, in Form eines virtuellen Anzeigebilds dem vom Fahrer beobachteten realen Umgebungsbild vor dem Fahrzeug überlagert werden. Hierzu umfasst eine Blickfeldanzeigevorrichtung eine in der Regel in einer Instrumententafel des Kraftfahrzeugs eingebaute Projektionseinheit, die ein Projektionslichtstrahlenbündel mit dem gewünschten Anzeigeinhalt erzeugt und es mittels der Frontscheibe des Fahrzeugs oder mittels einer zusätzlich davor vorgesehenen transparenten Combinerscheibe, von der es zum Fahrer hin reflektiert wird, in sein Blickfeld projiziert.Head-up display devices are used in particular in motor vehicles and are known in particular under the name head-up display (HUD). A desired display content, for example information about a speed limit or other useful navigation and vehicle operating instructions, can thus be superimposed in the form of a virtual display image on the real image of the surroundings in front of the vehicle observed by the driver. For this purpose, a visual field display device comprises a projection unit, which is usually installed in an instrument panel of the motor vehicle and which generates a projection light beam with the desired display content and transmits it by means of the windscreen of the vehicle or by means of an additional transparent combiner screen provided in front of it, from which it is reflected towards the driver projected his field of vision.
Die Implementierung von Augmented Reality Anzeigen von virtuellen Informationsobjekten auf einer Blickfeldanzeigeeinrichtung erfordert ein sehr genaues und sehr schnelles Trackingverfahren für die Augenpose des Fahrers bzw. des Fahrzeuginsassen. Auch müssen während der Anzeige von Informationsobjekten Ausgleichsbewegungen vorgesehen werden, die durch Störeinflüsse auf das Fahrzeug entlang der gefahrenen Trajektorie einwirken, um die angezeigten kontaktanalogen Informationsobjekte stabil ortsfest bezogen auf ein Umgebungsobjekt oder eine Umgebungsposition anzuzeigen.The implementation of augmented reality displays of virtual information objects on a visual field display device requires a very accurate and very fast tracking method for the eye pose of the driver or the vehicle occupant. During the display of information objects, compensatory movements must also be provided, which act on the vehicle along the trajectory driven by disruptive influences, in order to display the displayed contact-analog information objects in a stable, stationary manner in relation to a surrounding object or a surrounding position.
Die Qualität einer kontaktanalogen Anzeige auf einer Blickfeldanzeigevorrichtung hängt maßgeblich von einer Darstellungstreue und einer Nachführgeschwindigkeit auf der Anzeigefläche ab. Welche Darstellungsgenauigkeit, d. h. welche Positionsabweichungen, Größenabweichungen und/oder Orientierungsabweichungen des angezeigten Informationsobjektes im Vergleich zur Soll-Darstellung, und welche Nachführgeschwindigkeiten tolerierbar sind und welche nicht, bestimmt die Qualität der Blickfeldanzeigevorrichtung, die im Vorfeld der Implementierung nicht oder nur unzuverlässig vorhergesagt werden kann. Zur korrekten Bewertung einer Darstellung eines kontaktanalogen Informationsobjekts auf einer Anzeigefläche einer Blickfeldanzeigevorrichtung kann aufgrund eines fehlenden Rückkopplungsfalles nicht genau bestimmt werden, da die tatsächliche Augenposition aufgrund zahlreicher Einflussfaktoren nur mit einer entsprechenden Unsicherheit bestimmt werden kann.The quality of a contact-analog display on a head-up display device depends to a large extent on display fidelity and tracking speed on the display surface. Which display accuracy, i. H. which position deviations, size deviations and/or orientation deviations of the displayed information object compared to the target representation, and which tracking speeds are tolerable and which are not, determines the quality of the field of view display device, which cannot be predicted before implementation or can only be predicted unreliably. The correct evaluation of a representation of a contact-analogous information object on a display surface of a field of vision display device cannot be determined precisely due to a lack of feedback, since the actual eye position can only be determined with a corresponding degree of uncertainty due to numerous influencing factors.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bewerten einer kontaktanalogen Darstellung eines Informationsobjektes auf einer Anzeigefläche einer Blickfeldanzeigevorrichtung bereitzustellen, mit der ungeachtet von bestehenden Ungenauigkeiten und Toleranzen des Anzeigesystems die tatsächliche Qualität der kontaktanalogen Darstellung bewertet werden kann.The object of the present invention is to provide a method for evaluating a contact-analog representation of an information object on a display surface of a field of view display device, with which the actual quality of the contact-analog representation can be evaluated regardless of existing inaccuracies and tolerances of the display system.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Ermitteln einer Qualität einer Darstellung eines kontaktanalog anzuzeigenden Informationsobjekts auf einer Anzeigefläche einer Blickfeldanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung und ein Qualitätsbewertungssystem gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.This object is achieved by the method for determining a quality of a representation of an information object to be displayed contact-analogously on a display surface of a visual field display device according to claim 1 and by a device and a quality assessment system according to the independent claims.
Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further developments are specified in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Bewerten eines Blickfeldanzeigesystems für die augmentierte kontaktanaloge Darstellung eines Informationsobjektes in einem Fahrzeug vorgesehen, mit folgenden Schritten:
- - Bereitstellen einer kontaktanalogen Anzeige eines Informationsobjektes bezüglich einer Umgebungsposition, die einem Umgebungsobjekt zugeordnet ist, durch das Blickfeldanzeigesystem;
- - Erfassen eines Kamerabildes durch eine Blickfeldkamera, die an einer möglichen Augenposition angeordnet und auf einen Anzeigebereich des Blickfeldanzeigesystems ausgerichtet ist;
- - Extrahieren eines Umgebungsbildes und eines Bildes des Informationsobjektes aus dem Kamerabild;
- - Ermitteln einer tatsächlichen Darstellung des Informationsobjektes aus dem Bild des Informationsobjektes und Vorgeben einer gewünschten Darstellung des Informationsobjektes
- - Ermitteln eines Bewertungsmaßes für das Blickfeldanzeigesystem abhängig von einer Darstellungsgenauigkeit, die sich aus der tatsächlichen Darstellung des Informationsobjekts und der gewünschten Darstellung des Informationsobjekts ergibt.
- - providing a contact-analogous display of an information object with respect to an environmental position, which is assigned to an environmental object, by the head-up display system;
- - capturing a camera image by a head-up camera placed at a possible eye position and aligned with a display area of the head-up display system;
- - extracting an environment image and an image of the information object from the camera image;
- - Determining an actual representation of the information object from the image of the information object and specifying a desired representation of the information object
- - Determination of an evaluation measure for the field of view display system depending on a representation accuracy, which results from the actual representation of the information object and the desired representation of the information object.
Es kann vorgesehen sein, dass das Vorgeben der gewünschten Darstellung des Informationsobjektes abhängig von einer Erkennung eines oder mehrerer Umgebungsobjekte, die dem Informationsobjekt zugeordnet sind, aus dem Umgebungsbild erfolgt. Alternativ kann die gewünschte Darstellung des Informationsobjektes auch unabhängig von einem Umgebungsobjekt vorgesehen sein.It can be provided that the specification of the desired representation of the information object takes place depending on a detection of one or more surrounding objects, which are assigned to the information object, from the surrounding image. Alternatively, the desired representation of the information object can also be provided independently of an environment object.
Hierin umfasst die Darstellung des Informationsobjekts die Anzeigeposition, die Anzeigegröße und/oder die Anzeigeorientierung. Die Darstellungsgenauigkeit kann die Positionsabweichungen, Größenabweichungen und/oder Orientierungsabweichungen des angezeigten Informationsobjektes im Vergleich zur Soll-Darstellung bzw. in Bezug zu vorgegebenen Positionsabweichungen, Größenabweichungen und/oder Orientierungsabweichungen angeben.Herein the representation of the information object includes the display position, the display size and/or the display orientation. The representation accuracy can indicate the positional deviations, size deviations and/or orientation deviations of the displayed information object compared to the target representation or in relation to specified positional deviations, size deviations and/or orientation deviations.
Eine Idee des obigen Verfahrens besteht darin, eine Blickfeldkamera so anzuordnen, dass der Sichtbereich der Blickfeldkamera im Wesentlichen dem Sichtbereich eines oder mehrerer Augen eines Benutzers der Blickfeldanzeigevorrichtung entspricht. Beispielsweise kann dazu die Blickfeldkamera an einer Brille des Benutzers angeordnet sein. Durch geeignete optische Einrichtungen kann die Blickfeldkamera ein Sichtfeld erfassen, das sich um die optische Blickachse eines Auges des Benutzers erstreckt bzw. dem Sichtfeld des Benutzers entspricht.An idea of the above method is to arrange a head-up camera such that the field of view of the head-up camera substantially corresponds to the field of view of one or more eyes of a user of the head-up display device. For example, the visual field camera can be arranged on the user's glasses. By means of suitable optical devices, the field of view camera can capture a field of view that extends around the optical line of sight of an eye of the user or corresponds to the field of view of the user.
Blickt der Benutzer auf eine Anzeigefläche einer Blickfeldanzeigevorrichtung, auf der ein kontaktanaloges Informationsobjekt dargestellt wird, so erfasst die Blickfeldkamera ein gesamtes Kamerabild, das sich aufgrund der Überlagerung der Umgebung mit dem angezeigten virtuellen Informationsobjekt ergibt.If the user looks at a display area of a visual field display device on which a contact-analogous information object is displayed, then the visual field camera captures an entire camera image that results from the superimposition of the environment with the displayed virtual information object.
Ein Informationsobjekt kann einen Text, ein Symbol, eine Objektumrandung, eine Abbildung, einen Code, wie z. B. einen QR-Code, oder dergleichen umfassen.An information object can be a text, a symbol, an object border, an image, a code such as e.g. B. include a QR code, or the like.
Weiterhin kann das Extrahieren des Umgebungsbildes und des Bildes des Informationsobjektes aus dem Kamerabild durchgeführt werden, indem das Informationsobjekt in einer vorgegebenen Darstellungsart angezeigt wird, und der Bildanteil, der durch die Blickfeldkamera in der vorgegebenen Darstellungsart erfasst wird, als Bild des Informationsobjekts bestimmt wird.Furthermore, the environmental image and the image of the information object can be extracted from the camera image by displaying the information object in a specified display type and determining the image portion that is captured by the visual field camera in the specified display type as an image of the information object.
Durch Vorsehen einer bestimmten Darstellungsart der Anzeige des kontaktanalogen Informationsobjekts kann die Identifikation des angezeigten Informationsobjekts in dem Kamerabild der Blickfeldkamera erleichtert werden. Die Darstellungsart entspricht einer bestimmten Anzeigeeigenschaft.By providing a specific type of representation of the display of the contact-analog information object, the identification of the information object displayed in the camera image of the visual field camera can be facilitated. The representation type corresponds to a specific display property.
Die vorgegebene Darstellungsart kann mindestens eine der folgenden Darstellungsarten bzw. Anzeigeeigenschaften umfassen:
- - eine periodische oder regelmäßige Variation der Anzeigehelligkeit des Informationsobjekts;
- - eine periodische oder regelmäßige Variation einer Farbänderung des Informationsobjekts, insbesondere einer periodischen oder regelmäßigen Anzeige eines Inversbildes des Informationsobjekts oder einer periodischen oder regelmäßigen Anzeige eines farbverfremdeten Bilds des Informationsobjekts,
- - ein periodisches oder regelmäßiges Ausblenden der Anzeige des Informationsobjekts;
- - eine sich periodisch oder regelmäßig verändernde Polarisation des Informationsobjekts,
- - eine sich periodisch ändernde Position, Größe und/oder Orientierung des Informationsobjekts und dergleichen dargestellt werden;
- - eine Anzeige eines vorbestimmten Musters als das Informationsobjekt, das durch Vergleich mit einem Objektkatalog erkannt werden kann und sich von natürlichen Objekten der Fahrzeugumgebung ausreichend unterscheidet, und
- - eine Anzeige des Informationsobjekts mit Licht einer bestimmten Polarisation. (Es ist üblich, Frontscheiben auszubilden, die bevorzugt s-polarisiertes Licht reflektieren.)
- - a periodic or regular variation of the display brightness of the information object;
- - a periodic or regular variation of a color change of the information object, in particular a periodic or regular display of an inverse image of the information object or a periodic or regular display of a color-altered image of the information object,
- - a periodic or regular hiding of the display of the information object;
- - a periodically or regularly changing polarization of the information object,
- - a periodically changing position, size and/or orientation of the information object and the like are displayed;
- - a display of a predetermined pattern as the information object, which can be recognized by comparison with an object catalog and is sufficiently different from natural objects of the vehicle environment, and
- - a display of the information object with light of a certain polarization. (It is common practice to design windscreens that preferentially reflect s-polarized light.)
Weiterhin kann eine zeitliche Abfolge der tatsächlichen Darstellung des Informationsobjekts des Informationsobjektes und der gewünschten Darstellung des Informationsobjektes, insbesondere bei einer relativen Bewegung zwischen einem Umgebungsobjekt in der Umgebung des Fahrzeugs und dem Fahrzeug, erfasst werden, wobei eine Nachführgeschwindigkeit aus den entsprechenden Änderungen der tatsächlichen Darstellung des Informationsobjekts und den Änderungen der gewünschten Darstellung des Informationsobjektes mithilfe einer Autokorrelationsfunktion bestimmt wird, wobei das Bewertungsmaß abhängig von der ermittelten Nachführgeschwindigkeit bestimmt wird. Hier kann die zeitliche Verzögerung zwischen dem Echtzeit-Anzeigezeitpunkt der Soll- Darstellung des Informationsobjekts und dem tatsächlichen Anzeigezeitpunkt der Darstellung des Informationsobjekts ermittelt und bewertet werden.Furthermore, a chronological sequence of the actual representation of the information object and the desired representation of the information object, in particular in the event of a relative movement between a surrounding object in the vicinity of the vehicle and the vehicle, can be recorded, with a tracking speed being calculated from the corresponding changes in the actual representation of the Information object and the changes in the desired representation of the information object is determined using an autocorrelation function, with the assessment criterion being determined as a function of the tracking speed determined. The time delay between the real-time display time of the target display of the information object and the actual display time of the display of the information object can be determined and evaluated here.
In oben angegebener Weise ist es möglich, das Bild der Umgebung und das angezeigte Informationsobjekt voneinander zu trennen. Durch Auswertung des Bilds der Umgebung zur Detektion und Lokalisierung von Umgebungsobjekten und der Position des angezeigten Informationsobjekts in dem Kamerabild kann nun die Bewertung der Qualität der kontaktanalogen Anzeige des Informationsobjekts vorgenommen werden. Dabei können zumindest die Darstellungsgenauigkeit des angezeigten Informationsobjekts bezogen auf eine vorgegebene Soll-Darstellung des Informationsobjekts, mit der ein Umgebungsobjekt dargestellt werden soll, bewertet werden. Bei einer dynamischen Beobachtung über einen bestimmten Zeitraum kann zudem auch die Nachführgeschwindigkeit bewertet werden, wenn sich die relativen Positionen des Umgebungsobjekts, des Fahrzeugs und/oder des Kopfes zueinander ändern. Die Änderung der relativen Positionen tritt auf bei einer Bewegung des Umgebungsobjekts und/oder einer Bewegung des Fahrzeugs (Geradeausfahrt, Kurvenfahrt, Nicken, Kippen und dergleichen), einer Bewegung des Kopfes (wodurch ein Parallaxe-Ausgleich durchgeführt werden muss) und in anderen Fällen, in denen die Anzeige des Informationsobjekts angepasst werden muss. Ein sich aus der Darstellungsgenauigkeit und ggfs. der Nachführgeschwindigkeit ergebendes Bewertungsmaß kann zur Diagnose der Qualität eines Anzeigesystems mit einer Blickfeldanzeigevorrichtung verwendet werden.In the manner indicated above, it is possible to separate the image of the environment and the displayed information object from one another. By eval The quality of the contact-analogous display of the information object can now be assessed by processing the image of the environment for detecting and localizing objects in the environment and the position of the information object displayed in the camera image. At least the display accuracy of the displayed information object can be evaluated in relation to a specified target display of the information object with which a surrounding object is to be displayed. In the case of a dynamic observation over a certain period of time, the tracking speed can also be evaluated when the relative positions of the surrounding object, the vehicle and/or the head change. The change in relative positions occurs with movement of the surrounding object and/or movement of the vehicle (going straight, cornering, pitching, tilting and the like), movement of the head (which requires parallax compensation to be performed) and in other cases, in which the display of the information object has to be adjusted. An evaluation measure resulting from the display accuracy and possibly the tracking speed can be used to diagnose the quality of a display system with a visual field display device.
Die Nachführgeschwindigkeit kann die Verzögerung einer Positionsänderung, einer Größenänderung und/oder einer Orientierungsänderung des angezeigten Informationsobjekts berücksichtigen.The tracking speed can take into account the delay in a change in position, a change in size and/or a change in orientation of the displayed information object.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Bewertungssystem zum Bewerten eines Blickfeldanzeigesystems vorgesehen, umfassend:
- - eine Blickfeldkamera, die an einer möglichen Augenposition eines Benutzers angeordnet ist und auf einen Anzeigebereich des Blickfeldanzeigesystems ausgerichtet ist;
- - eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, um:
- ◯ das Blickfeldanzeigesystem zu veranlassen, eine kontaktanaloge Anzeige eines Informationsobjektes bezüglich einer Umgebungsposition, die einem Umgebungsobjekt zugeordnet ist, bereitzustellen;
- ◯ ein gesamtes Kamerabild mit der Blickfeldkamera zu erfassen;
- ◯ ein Umgebungsbild und ein Bild des Informationsobjektes aus dem Kamerabild zu extrahieren;
- ◯ eine tatsächliche Darstellung des Informationsobjektes aus dem Bild des Informationsobjektes zu ermitteln und eine gewünschte Darstellung des Informationsobjektes vorzugeben;
- ◯ ein Bewertungsmaß für das Blickfeldanzeigesystem abhängig von einer Darstellungsgenauigkeit, die sich aus der tatsächlichen Darstellung des Informationsobjekts und der gewünschten Darstellung des Informationsobjekts ergibt, zu ermitteln.
- - a head-up camera arranged at a possible eye position of a user and aligned with a display area of the head-up display system;
- - a control unit designed to:
- ◯ cause the head-up display system to provide a contact analog display of an information object related to a environmental position associated with a environmental object;
- ◯ capture an entire camera image with the line-of-sight camera;
- ◯ extract an image of the surroundings and an image of the information object from the camera image;
- ◯ determine an actual representation of the information object from the image of the information object and specify a desired representation of the information object;
- ◯ to determine an evaluation measure for the visual field display system depending on a representation accuracy that results from the actual representation of the information object and the desired representation of the information object.
Figurenlistecharacter list
Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Anzeigesystems einer Blickfeldanzeigevorrichtung in einem Kraftfahrzeug und eines Bewertungssystems zur Bewertung einer Anzeigequalität des Anzeigesystems; -
2 eine beispielhafte Darstellung eines Kamerabilds; und -
3 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Bewertung eines Anzeigesystems mit einer Blickfeldanzeigevorrichtung.
-
1 a schematic representation of a display system of a head-up display device in a motor vehicle and an evaluation system for evaluating a display quality of the display system; -
2 an exemplary representation of a camera image; and -
3 FIG. 12 shows a flow chart for illustrating a method for evaluating a display system with a head-up display device.
Beschreibung von AusführungsformenDescription of Embodiments
Die Abdeckung 22 dient dem Schutz der Projektionseinrichtung 21 vor äußeren Einflüssen, insbesondere vor Verschmutzung. Die Abdeckung 22 der Projektionseinrichtung 21 weist eine Deckscheibe 25 auf und ist vorzugsweise gekrümmt, um einfallendes Umgebungslicht zu bündeln und zielgerichtet zu reflektieren.The
Die Head-up-Display-Einrichtung 2 ist im Wesentlichen in eine Öffnung einer Oberseite 6 einer Instrumententafel 4 zwischen einem Lenkrad und einer Frontscheibe 5 eines Kraftfahrzeugs so eingesetzt, dass diese im Wesentlichen bündig mit der Oberseite 6 abschließt bzw. an diese angrenzt.The head-up display device 2 is essentially inserted into an opening in a top side 6 of an instrument panel 4 between a steering wheel and a windshield 5 of a motor vehicle in such a way that it ends essentially flush with the top side 6 or is adjacent to it.
Die Projektionseinrichtung 21 umfasst in bekannter Weise ein optisches System aus einem oder mehreren Spiegeln 23, gegebenenfalls Linsen (nicht gezeigt) und einen Projektor 24. Die von dem Projektor 24 ausgegebene Bildinformation wird als Projektionslichtstrahlenbündel P durch den einen oder die mehreren Spiegel 23 in die Projektionsrichtung ausgerichtet und auf den Anzeigebereich A projiziert. Das in dem Anzeigebereich A ins Auge des Fahrers reflektierte Projektionslichtstrahlenbündel P dient zur Darstellung einer entsprechenden Information für den Fahrer.The
Zum Bewerten des Blickfeldanzeigesystems mit der Blickfeldanzeigevorrichtung kann eine Augenposition eines Fahrzeuginsassen insbesondere in dem Augenbereich 8 eines auf einem Fahrzeugsitz sitzenden Fahrzeuginsassen (Fahrer), eine Blickfeldkamera 31 vorgesehen sein, die in Richtung des Anzeigebereichs A der Blickfeldanzeigevorrichtung 2 ausgerichtet ist. Die Blickfeldkamera 31 befindet sich dazu an einer möglichen Augenposition bzw. nahe einer möglichen Augenposition und erfasst somit ein gesamtes Kamerabild, das von einem Benutzer, der auf die Anzeigefläche blickt, wahrgenommen wird. Es kann zudem vorgesehen sein, dass sich die Kamera genau in der/den Augpositionen befindet. Hierfür kann ein Aufbau mit einer Datenbrille und einer daran angebrachten Blickfeldkamera 31 vorgesehen sein, wobei mittels mindestens einem halbdurchlässigen Spiegel die Erfassung der Blickfeldkamera 31 unmittelbar vor die Augenposition(en) gebracht wird.To evaluate the head-up display system with the head-up display device, an eye position of a vehicle occupant, in particular in the eye area 8 of a vehicle occupant (driver) sitting on a vehicle seat, a head-up
Die Blickfeldkamera 31 kann an einer entsprechenden Position in der Eyebox montiert oder an einer Datenbrille 32, die ein Benutzer trägt, der sich auf einem Sitz im Fahrzeug befindet, angebracht sein. Die Bewertung der Darstellungsqualität der kontaktanalogen Anzeige des Informationsobjekts in dem Anzeigebereich A erfolgt mit dem Bewertungssystem 30, das mit dem Blickfeldanzeigesystem 1 in Kommunikationsverbindung steht.The field of
Das Bewertungssystem 30 ist ausgebildet, um ein oder mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Kamerabilder der Blickfeldkamera 31 zu detektieren. Das von der Blickfeldkamera 31 aufgezeichnete Kamerabild entspricht einem gesamten Kamerabild aus einer Überlagerung der Wahrnehmung der Fahrzeugumgebung (Bild der Umgebung) mit dem kontaktanalog angezeigten Informationsobjekt. Das Bewertungssystem 30 ist ausgebildet, in dem gesamten Kamerabild das angezeigte Informationsobjekt zu erkennen und von dem Bild der Umgebung zu trennen. Dadurch ist es möglich, dass das erfasste gesamte Kamerabild in ein Umgebungsbild und ein Bild des Informationsobjektes aufgeteilt wird.The
Das Umgebungsobjekt befindet sich an einer Objektposition OP, während das Informationsobjekt U entsprechend an einer Anzeigeposition die Umgebung überlagernd angezeigt werden soll. Die Anzeigeposition kann zu der Objektposition versetzt sein oder das Umgebungsobjekt ganz oder teilweise überlagern oder ganz oder teilweise umgeben.The surrounding object is located at an object position OP, while the information object U is to be displayed correspondingly at a display position, superimposed on the environment. The display position may be offset from the object position or entirely or partially overlay or entirely or partially surround the surrounding object.
Das Bewertungssystem 30 bewertet nun die Darstellungstreue/ Darstellungsgenauigkeit des angezeigten Informationsobjekts O mit Bezug auf die Umgebung insbesondere mit Bezug auf ein oder mehrere Umgebungsobjekte O, die in dem gesamten Kamerabild G erkannt werden können. Durch wiederholtes Ausführen der Ermittlung der Darstellungsgenauigkeit des angezeigten Informationsobjektes O bezogen auf ein dem Informationsobjektes O zugeordneten Umgebungsobjekt U auf zeitlich nacheinander aufgezeichnete Kamerabilder kann eine Nachführgeschwindigkeit der Darstellung des angezeigten Informationsobjektes O zu der Darstellung m Umgebungsobjekt U bei einem sich bewegenden Fahrzeug und/oder einem sich bewegenden Umgebungsobjekt U beispielsweise durch Anwenden einer Autokorrelationsfunktion ebenfalls ermittelt werden.The
Die Autokorrelationsfunktion ergibt einen zeitlichen Versatz, der die Verzögerung angibt, mit der die Darstellung des Informationsobjekts bezüglich der gewünschten Darstellung des Informationsobjekts bezogen auf Echtzeit verzögert dargestellt wird.The autocorrelation function results in a time offset that specifies the delay with which the display of the information object is displayed with a delay in relation to the desired display of the information object in relation to real time.
Die Darstellungsgenauigkeit sowie die Nachführgeschwindigkeit können gemäß einer Bewertungsfunktion in ein Bewertungsmaß umgerechnet werden, das zur Diagnose und zur Qualitätsbewertung des Blickfeldanzeigesystems 1 verwendet werden kann.The representation accuracy and the tracking speed can be converted into an evaluation measure according to an evaluation function which can be used for diagnosis and quality assessment of the head-up display system 1.
Das Informationsobjekt O kann aus dem gesamten Kamerabild G mithilfe von herkömmlichen Mustererkennungsverfahren erkannt bzw. extrahiert werden. Um die Erkennung zu erleichtern, kann das Informationsobjekt O jedoch mit einer Bildeigenschaft dargestellt werden, die es dem Bewertungssystem in einfacher Weise ermöglicht, das Informationsobjekt O von dem Umgebungsbild zu trennen. Dazu kann das Bewertungssystem 30 das Blickfeldanzeigesystem 1 entsprechend ansteuern. So kann beispielsweise das Informationsobjekt O auch gemäß einem periodischen Anzeigemuster dargestellt werden. Beispielsweise können periodische Farbänderungen oder eine inverse Darstellung des Informationsobjekts eine eindeutige Unterscheidung zwischen dem Informationsobjekt O und dem einen oder den mehreren Umgebungsobjekten U bzw. dem Umgebungsbild ermöglichen. Auch kann eine periodische Helligkeitsänderung, insbesondere das periodische Unterbrechen der Anzeige des Informationsobjektes O, für einen kurzen, nicht von einem Betrachter wahrnehmbaren Zeitraum vorgenommen werden. Bildpunkte des gesamten Kamerabilds, die ein derartiges Anzeigemuster aufweisen, können dann dem Informationsobjekt O zugeordnet werden.The information object O can be recognized or extracted from the entire camera image G using conventional pattern recognition methods. However, in order to facilitate recognition, the information object O can be represented with an image property that enables the evaluation system to separate the information object O from the surrounding image in a simple manner. For this purpose, the
Auch kann das Informationsobjekt in polarisiertem Licht dargestellt werden, und durch eine separate Blickfeldkamera oder einen schaltbaren Polarisationsfilter vor der Blickfeldkamera 31 separat detektiert werden, sodass durch Subtraktion von Kamerabildern aus einer ohne Polarisationsfilter erzeugten Bildaufnahme und einer mit Polarisationsfilter erzeugten Bildaufnahme das Umgebungsbild und die Abbildung des Informationsobjekts erhalten werden können.The information object can also be displayed in polarized light and detected separately by a separate field of view camera or a switchable polarization filter in front of the field of
Insbesondere können zwei Blickfeldkameras vorgesehen sein, deren Blickwinkel mithilfe eines halbdurchlässigen Spiegels übereinandergelegt sind, wobei eine der Blickfeldkamera mit einem Polarisationsfilter versehen ist. Die Blickfeldkamera 31 ohne den Polarisationsfilter, kann dann das gesamte Kamerabild aufzeichnen, während die mit dem Polarisationsfilter (gleiche Polarisationsart wie das angezeigte Informationsobjekt) versehene Blickfeldkamera 31 das dargestellte Informationsobjekt nicht wahrnimmt und nur das Umgebungsbild aufzeichnet. Dadurch kann durch Subtraktion der beiden Kamerabilder die Darstellung des Informationsobjektes O von der Wahrnehmung der Umgebung extrahiert werden.In particular, two field of view cameras can be provided, the viewing angles of which are superimposed using a semi-transparent mirror, one of the field of view cameras being provided with a polarization filter. The
In
In Schritt S1 wird die kontaktanaloge Anzeige eines Informationsobjekts O in dem Anzeigebereich des Blickfeldanzeigesystems 1 gestartet. Für die kontaktanaloge Anzeige des Informationsobjektes wird durch die Steuereinheit 25 des Blickfeldanzeigesystems 1 eine Augenpose eines Benutzers erfasst und das Informationsobjekt an einer Anzeigeposition in dem Anzeigebereich A angezeigt, die sich aus der Augenposition des Benutzers und einer Umgebungsposition ergibt, die vorgegeben sein kann oder bezogen auf der Position eines erkannten Umgebungsobjekts ermittelt wird. Insbesondere wird aus der Umgebungsposition eine gewünschte Darstellung des Informationsobjekts O ermittelt, die beispielsweise zu der Umgebungsposition versetzt ist, um das kontaktanaloge Informationsobjekt O neben der betreffenden Umgebungsposition oder neben dem erkannten Umgebungsobjekt U anzuzeigen. Das Informationsobjekt O wird dann idealerweise an dem Schnittpunkt einer Sichtlinie zwischen der Augenposition und der Anzeigeposition in dem Anzeigebereich A angezeigt.In step S1, the contact-analog display of an information object O in the display area of the head-up display system 1 is started. For the contact-analogous display of the information object, an eye pose of a user is detected by the
Die Darstellung des Informationsobjektes O wird kontinuierlich aktualisiert, sodass bei einem sich bewegenden Fahrzeug und/oder einem sich bewegenden Umgebungsobjekt U und/oder einer sich ändernden Kopfpose bzw. Augenposition die Anzeigeposition des Informationsobjektes O auf dem Anzeigebereich A nachgeführt wird.The display of the information object O is continuously updated so that the display position of the information object O on the display area A is tracked when the vehicle and/or a moving surrounding object U and/or a changing head pose or eye position is moving.
In Schritt S2 wird zunächst durch die Blickfeldkamera 31 der Anzeigebereich A und das Kamerabild eines Bilds der Umgebung und eines dieses überlagernden Informationsobjekts O aufgezeichnet.In step S2, the field of
Mithilfe eines der oben beschriebenen Verfahren kann in Schritt S3 das Bild des Informationsobjektes O aus dem Kamerabild separiert bzw. extrahiert werden. Dies kann durch Erkennen einer Darstellungsart des Informationsobjektes O erfolgen. Das Bewertungssystem 30 steuert dazu die Steuereinheit 25 des Blickfeldanzeigesystems 1 entsprechend an, um das Informationsobjekt gemäß der Darstellungsart auszugeben. Aus dem Bild des Informationsobjektes O kann die tatsächliche Darstellung des Informationsobjektes O, d. h. zumindest dessen Anzeigeposition aber auch ggfs. dessen Anzeigegröße und Anzeigeorientierung ermittelt werden.Using one of the methods described above, the image of the information object O can be separated or extracted from the camera image in step S3. This can be done by recognizing a type of representation of the information object O. For this purpose, the
In Schritt S4 wird ein zu identifizierendes Umgebungsobjekt U, zu dem das Informationsobjekt O kontaktanalog angezeigt werden soll, mithilfe von an sich bekannten Mustererkennungsverfahren aus dem Umgebungsbild erkannt und die Objektposition des Umgebungsobjekts entsprechend mit an sich bekannten Verfahren ermittelt. Alternativ kann auch eine Umgebungsposition vorgegeben werden.In step S4, a surrounding object U to be identified, for which the information object O is to be displayed contact-analogously, is recognized from the surrounding image using known pattern recognition methods and the object position of the surrounding object is determined accordingly using known methods. Alternatively, a surrounding position can also be specified.
In Schritt S5 werden aus einer oder mehreren Objektpositionen bzw. aus einer Umgebungsposition die Anzeigeposition, und ggfs. die Anzeigegröße und/oder die Anzeigeorientierung des anzuzeigenden Informationsobjekts gemäß einer vorgegebenen Anzeigevorschrift bestimmt. Die Anzeigeposition kann eine der Objektpositionen oder die Umgebungsposition ganz oder teilweise überlagern oder einen vorbestimmten Versatz zu einer der Objektpositionen aufweisen.In step S5, the display position and, if necessary, the display size and/or the display orientation of the information object to be displayed are determined from one or more object positions or from a surrounding position according to a predefined display specification. The display position can completely or partially overlay one of the object positions or the environmental position or have a predetermined offset to one of the object positions.
In Schritt S6 wird basierend auf einer Augenposition, die das Bewertungssystem von der Steuereinheit 25 des Blickfeldanzeigesystems 1 erhalten kann, eine gewünschte Darstellung (Soll-Darstellung) des Informationsobjektes O ermittelt. Die gewünschte Darstellung kann mindestens eine der Angaben umfassen: die Soll- Anzeigeposition, die Soll-Anzeigegröße, die Soll-AnzeigeorientierungIn step S6, a desired representation (target representation) of the information object O is determined based on an eye position, which the evaluation system can obtain from the
In Schritt S7 wird die Abweichung der tatsächlichen Darstellung (Anzeigeposition, die Anzeigegröße, die Anzeigeorientierung) und der gewünschten Darstellung (Soll-Anzeigeposition, die Soll-Anzeigegröße, die Soll-Anzeigeorientierung) als eine Darstellungsgenauigkeit ermittelt und diese entsprechend mit einem Bewertungsmaß bewertet. Insgesamt kann die Qualität des Blickfeldanzeigesystems 1 umso besser bewertet werden, je geringer die Abweichungen bezüglich der Anzeigeposition, der Anzeigegröße und der Anzeigeorientierung von der gewünschten Darstellung ist.In step S7, the deviation of the actual display (display position, display size, display orientation) and the desired display (target display position, target display size, target display orientation) is determined as a display accuracy and this is evaluated accordingly with a rating. Overall, the quality of the field of view display system 1 can be assessed better the smaller the deviations from the desired representation with regard to the display position, the display size and the display orientation.
Durch wiederholtes Ausführen der Ermittlung der Abweichung von dem vorgegebenen Referenzwert kann ein Verlauf der Darstellungsgenauigkeit, insbesondere bei einem sich relativ zum Fahrzeug bewegenden Umgebungsobjekt bestimmt werden. Die Nachführgeschwindigkeit kann beispielsweise durch Anwenden einer Autokorrelationsfunktion zwischen der Änderung der tatsächlichen Darstellung und der Änderung der gewünschten Darstellung des betreffenden Informationsobjekts O bestimmt werden. Die Autokorrelationsfunktion ergibt einen zeitlichen Versatz (Nachlaufzeit), der die Verzögerung angibt, mit der die Darstellung des Informationsobjekts bezüglich der gewünschten Darstellung des Informationsobjekts O bezogen auf Echtzeit verzögert dargestellt wird.By repeatedly determining the deviation from the specified reference value, a course of the representation accuracy can be determined, in particular in the case of a surrounding object moving relative to the vehicle. The tracking speed can be determined, for example, by applying an autocorrelation function between the change in the actual representation and the change in the desired representation of the information object O in question. The autocorrelation function results in a time offset (delay time) which indicates the delay with which the display of the information object is displayed with a delay in relation to the desired display of the information object O in relation to real time.
Aus der Darstellungsgenauigkeit bei einem statischen Umgebungsobjekt U bzw. aus einem Mittelwert der Darstellungsgenauigkeiten bei einem sich bewegenden Umgebungsobjekt U und der ermittelten Nachführgeschwindigkeit kann mithilfe einer Bewertungsfunktion ein Bewertungsmaß ermittelt werden, das die Qualität des Blickfeldanzeigesystems 1 angibt. Das Bewertungsmaß kann mindestens eine der folgenden Größen, insbesondere gewichtet berücksichtigen: die Abweichungen der Anzeigeposition, die Abweichung der Anzeigegröße, die Abweichung der Anzeigeorientierung zu einem oder mehreren Zeitpunkten, der Höhe des Mittelwerts der obigen Abweichungen (real oder betragsmäßig), der zeitliche Versatz hinsichtlich Anzeigeposition, der Anzeigegröße und der Anzeigeorientierung.From the display accuracy for a static surrounding object U or from a mean value of the display accuracy for a moving surrounding object U and the determined tracking speed, an evaluation measure can be determined using an evaluation function, which indicates the quality of the visual field display system 1 . The evaluation measure can take into account at least one of the following variables, in particular weighted: the deviations in the display position, the deviation in the display size, the deviation in the display orientation at one or more points in time, the level of the mean value of the above deviations (real or absolute), the time offset with regard to display position, display size and display orientation.
Dieses Bewertungsmaß kann in Schritt S8 signalisiert werden und zudem für eine Diagnose des Anzeigesystems verwendet werden, sodass ein Fehler signalisiert wird, wenn das Bewertungsmaß eine zu große Abweichung der Darstellungsgenauigkeit und / oder der Nachführgeschwindigkeit angibt.This evaluation measure can be signaled in step S8 and can also be used for a diagnosis of the display system, so that an error is signaled if the evaluation measure indicates an excessive deviation in the display accuracy and/or the tracking speed.
Zur Automatisierung können sowohl Informationsobjekte als auch Umgebungsobjekte U mithilfe einer Computer-Vision-Software ausgewertet und miteinander verglichen werden.For automation, both information objects and environmental objects U can be evaluated and compared with one another using computer vision software.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Blickfeldanzeigesystemhead-up display system
- 22
- Head-up-Display EinrichtungHead-up display facility
- 2121
- Projektionseinrichtungprojection device
- 2222
- transparente Abdeckungtransparent cover
- 2323
- Spiegelmirror
- 2424
- Projektorprojector
- 2525
- Steuereinheitcontrol unit
- 44
- Instrumententafeldashboard
- 55
- Frontscheibewindscreen
- 66
- Oberseitetop
- 3030
- BewertungssystemRating System
- 3131
- Blickfeldkamerafield of view camera
- 3232
- Datenbrilledata glasses
- OO
- Informationsobjektinformation object
- Uu
- Umgebungsobjektenvironment object
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021103754.9A DE102021103754A1 (en) | 2021-02-17 | 2021-02-17 | Method and device for checking an augmented reality display on a head-up display device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021103754.9A DE102021103754A1 (en) | 2021-02-17 | 2021-02-17 | Method and device for checking an augmented reality display on a head-up display device |
Publications (1)
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---|---|
DE102021103754A1 true DE102021103754A1 (en) | 2022-08-18 |
Family
ID=82610546
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021103754.9A Pending DE102021103754A1 (en) | 2021-02-17 | 2021-02-17 | Method and device for checking an augmented reality display on a head-up display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021103754A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017220268A1 (en) | 2017-11-14 | 2019-05-16 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Detection and visualization of system uncertainty when displaying augmented image content in head-up displays |
DE102019208649B3 (en) | 2019-06-13 | 2020-01-02 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Control of a display of an augmented reality head-up display device for a motor vehicle |
DE102018130150A1 (en) | 2018-11-28 | 2020-05-28 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Head-Up Display |
-
2021
- 2021-02-17 DE DE102021103754.9A patent/DE102021103754A1/en active Pending
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