TW201520673A - 自動調整可視範圍之資訊顯示系統及其顯示方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種自動調整可視範圍之資訊顯示系統及其顯示方法，利用感測模組擷取駕駛者資訊並偵測感測模組與駕駛者之間的距離後，進一步辨識駕駛者的臉部特徵資訊，包括眼睛位置、人臉偏轉角度、駕駛注視位置等，以估算出行車資訊在前擋玻璃上的投影範圍，亦即駕駛者的可視範圍的位置，再依據投影範圍調整投影裝置的位置及角度，使其可將畫面投影在前擋玻璃的正確位置上。

Description

自動調整可視範圍之資訊顯示系統及其顯示方法
本發明係有關一種抬頭顯示器之技術，特別是指一種自動調整可視範圍之資訊顯示系統及其顯示方法。
隨著科技進展，生活富裕，車輛在各家庭中的普及率大幅提高，然而隨著車輛使用的頻繁，交通事故隨之增加，肇事原因大多以追撞為主。為提高車輛行駛安全，抬頭顯示裝置已是許多車輛的基本配備，可將一般儀表板顯示的行車資訊投影於車輛的前擋玻璃上，使駕駛者在行駛中可同時透過前擋玻璃注意車前路況，不需要再低頭分心觀看車內儀表板而發生意外，以增加行車安全。
目前市售車用抬頭顯示器以顯示車速為主，更高階的會顯示GPS道路資訊或本車與前車間的距離或警示圖示，提醒駕駛者目前車速是否過快，亦或與前車是否過近等有安全之虞的情況，讓駕駛者有充裕的時間作出適當的處置，如降低車速等等，以避免事故的發生，降低交通事故發生機率。但抬頭顯示器的顯示位置與駕駛者相關，若更換駕駛者或駕駛者調整坐姿，而抬頭顯示器依然將行車資訊投影在原本的位置，駕駛者可能無法看到完整的行車資訊，例如被方向盤擋住，或是行車資訊與駕駛者直視前方道路地面時的視線不在一直線上，不方便駕駛者將道路資訊與實際 路況相互對照，且在車輛行進時，駕駛可能會轉頭或轉移視線，此時現有抬頭顯示系統資訊無法動態隨著駕駛者臉部位置更動進行調整。
有鑑於此，本發明遂針對上述習知技術之缺失，提出一種自 動調整可視範圍之資訊顯示系統及其顯示方法，以有效克服上述之該等問題。
本發明之主要目的在提供一種自動調整可視範圍之資訊顯 示系統及其顯示方法，其自動調整行車資訊的投影範圍的位置，使駕駛者在不同的姿勢或高度下，皆可看到系統所提供的完整資訊畫面。
本發明之另一目的在提供一種自動調整可視範圍之資訊顯 示系統，其利用感測元件偵測駕駛者的頭部位置、眼睛位置等，以計算駕駛者的視線投射在擋風玻璃上之位置，算出當前駕駛狀態下所預期的可視範圍，亦即行車資訊的投影範圍。
為達上述之目的，本發明提供一種自動調整可視範圍之資訊 顯示系統，包括一感測模組擷取一駕駛者之影像並偵測與駕駛者之間的距離；一投影裝置，將複數行車資訊投射在駕駛者前方之投影範圍；一資料處理模組，連接感測模組，利用駕駛者之影像及距離辨識駕駛者的臉部特徵資訊，並記錄投影裝置之複數參數，再依據臉部特徵資訊及參數預估一投影資訊位移量；以及一控制器，連接資訊處理模組及投影裝置，依據投影資訊位移量估算投影裝置之調整參數，並依照調整參數驅動投影裝置移動或旋轉，使投影裝置將行車資訊投射在投影範圍。
本發明提供另一種自動調整可視範圍之資訊顯示方法，包括 下列步驟：利用一感測模組擷取一駕駛者之影像並偵測與駕駛者之間的距離；利用駕駛者之影像及距離辨識駕駛者的臉部特徵資訊，並記錄投影裝置之複數參數，再依據臉部特徵資訊及參數預估一投影資訊位移量；依據投影資訊位移量估算投影裝置之調整參數；以及依照調整參數驅動投影裝置移動或旋轉，使投影裝置將行車資訊投射在駕駛者前方之一投影範圍中。
10‧‧‧感測模組
102‧‧‧影像擷取裝置
104‧‧‧測距裝置
12‧‧‧資訊處理模組
14‧‧‧控制器
16‧‧‧投影裝置
17‧‧‧駕駛者
18‧‧‧眼睛
19‧‧‧擋風玻璃
20‧‧‧投影範圍
第1圖為本發明自動調整可視範圍之資訊顯示系統之方塊圖。
第2圖為本發明自動調整可視範圍之資訊顯示方法之流程圖。
第3圖為本發明中駕駛者與影像擷取裝置之距離及眼睛離地高度之示意圖。
第4A圖、第4B圖及第4C圖為本發明中臉部偏轉角度之示意圖。
第5A圖為駕駛者直視前方時投影範圍之示意圖。
第5B圖及第5C圖分別為駕駛者頭部移動及頭部偏轉時投影範圍之示意圖。
本發明是一種自動調整可視範圍之資訊顯示系統及其顯示方法，其可判斷駕駛者的臉部位置及視線的可視範圍，以調整投影裝置的位置及角度，將行車資訊投影到駕駛者的可視位置的投影範圍中，使駕駛者在不同的姿勢及高度下皆可看到完整的資訊畫面。
請參考第1圖，其為本發明自動調整可視範圍之資訊顯示系統之方塊圖，包括一感測模組10、一資料處理模組12、一控制器14及一投 影裝置16，其中感測模組10包括至少一影像擷取裝置102及一測距裝置104，影像擷取裝置102可為攝影機，用以擷取一駕駛者之影像，而測距裝置104則偵測感測模組10與駕駛者之間的距離，其可為紅外線測距裝置，但不侷限於此；資訊處理模組12連接感測模組10，利用駕駛者之影像及距離辨識駕駛者的臉部特徵資訊，此臉部特徵資訊可包含駕駛者之眼睛3D位置、眼睛開闔狀態、人臉偏轉角度或駕駛者注視位置等，並記錄投影裝置16之複數參數，包括投影裝置16之位置及角度，再依據臉部特徵資訊及參數以預估一投影資訊位移量；控制器14連接資訊處理模組12及投影裝置16，依據投影資訊位移量估算投影裝置16之調整參數，並依照調整參數驅動投影裝置16移動或旋轉，使投影裝置16將行車資訊投射在駕駛者前方的投影範圍中，例如擋風玻璃、黏貼於擋風玻璃上之反射率光學薄膜或可視平板上。
行車資訊係利用導航系統及至少一車身狀態感測器取得，包 括至少一導航地圖及行車速度，而投影裝置會將行車資訊投射在車輛的前擋玻璃上，且是駕駛者不論坐姿高低、頭部偏轉皆可完整看到的範圍。本發明之投影裝置可配合一可動式光學機構，此可動式光學機構設在投影裝置的前方以將投影出的畫面轉向，或是可動式光學機構設在投影裝置中，將光線偏折，來達到調整投影範圍的位置之目的。
本發明自動調整可視範圍之資訊顯示系統的資訊顯示方法 如第2圖所示之流程圖，在步驟S10中利用感測模組10中的影像擷取裝置102擷取駕駛者之影像，並利用感測模組10中的測距裝置104偵測感測模組與駕駛者之間的距離；步驟S12利用駕駛者之影像及距離辨識駕駛者的臉部特徵 資訊，並記錄投影裝置16之位置及角度等參數，再如步驟S14依據臉部特徵資訊及參數預估一投影資訊位移量；步驟S16依據投影資訊位移量估算投影裝置16之調整參數，包括投影裝置16之旋轉量或平移量；最後步驟S18中，依照調整參數驅動投影裝置16移動或旋轉，使投影裝置16將行車資訊投射在駕駛者前方之一投影範圍中。
步驟S12中駕駛者之臉部特徵資訊係利用測距模組104求得 駕駛者的眼睛與影像擷取裝置102的距離後，透過相似三角形關係估算出眼睛離地高度，如第3圖所示，測距裝置104可與影像擷取裝置102疊合以便於量測影像擷取裝置102與駕駛者眼睛18的距離Dc，影像擷取裝置102離地高度為Hc，而眼睛18與影像擷取裝置102的相對高度he=Dc*(hY/f)，因此可計算出眼睛18離地高度He=Hc+he。
步驟S14中臉部偏轉角度之估算請參考第4A圖及第4B圖，第 4A圖臉部未偏轉，第4B圖之臉部向右偏轉，如第4A圖中鼻子與臉部右邊界之距離為dr，鼻子與臉部左邊界之距離為dl，則臉部偏轉角度之計算公式如下式(1)： 公式(1)中，F為環境參數(如影像擷取裝置的焦距、人臉離影像擷取裝置的距離等資訊)，若dr為最小值時，則為右偏轉；dl為最小值時，則為左偏轉。 另第4C圖為注視方向向左上偏轉之示意圖，其中鼻子與臉部上方邊界之距離為du，鼻子與臉部下方邊界之距離為dd，注視方向的旋轉角度≒tan-1(上下偏轉/左右偏轉)。
第5A圖至第5C圖為隨著駕駛者頭部位置或視線方向計算投 影資訊位移量之示意圖，假設行車資訊投影在車輛的前方擋風玻璃19上，第5A圖中駕駛者17頭部在方向盤正前方，亦即在影像擷取裝置102正前方之位置，此時擋風玻璃19上之投影範圍20與影像擷取裝置102、駕駛者17的視線方向在同一直線上，假設此時的時間點為T；若下一時間點T+1時駕駛者17的頭部位置移動，如第5B圖所示頭部偏左，因此投影範圍20的位置亦隨之改變，而預計的投影範圍20在擋風玻璃19上的移動距離(即投影資訊位移量)△x1=r1．(Pt+1-Pt)+cshift，其中r1為比例調整參數，P為頭部位置座標，cshift為感測模組中之影像擷取裝置之安裝誤差修正量，t為時間。若如第4B圖中駕駛者17的頭部位置並未移動，但視線方向轉動時，如第5C圖所示，此時擋風玻璃19上之投影範圍20根據駕駛者17的頭部旋轉而隨之向左移動，預計的投影範圍20在擋風玻璃19上的投影資訊位移量△x2=r2．l．tan(△θ)+cshift，其中r2為比例調整參數，l為駕駛者17的眼睛與投影範圍20之距離，θ為該駕駛者之視線轉移角度，cshift為感測模組中之影像擷取裝置之安裝誤差修正量。而依據第5B圖及第5C圖計算出之投影資訊位移量△x1、△x2之後，便可依據投影資訊位移量估算去投影裝置之調整參數，使投影裝置16的投射方向平移或旋轉到適當的角度，以將行車資訊的影像投影到計算出的位置上。假如投影裝置16未移動到正確的位置，投影影像不在投影範圍中，或是超出投影範圍使行車資訊的影像不完整，則重新估算調整參數。
綜上所述，本發明提供之自動調整可視範圍之資訊顯示系統 及其顯示方法係偵測駕駛者的臉部特徵資訊，計算眼睛離地高度、與感測模組的距離、眼睛與上下、左右臉部邊界的距離，判斷駕駛者的坐姿高度、 頭部位置及臉是否有偏轉等等，加以算出駕駛者目前姿勢時視線投射在擋風玻璃上的位置，以得到行車資訊的投影範圍，再依據此投影範圍去調整投影裝置的參數、改變投射方向，即使駕駛者有大幅度的姿勢變動，仍可清楚看到完整的行車資訊。
唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

Claims (11)

  1. 一種自動調整可視範圍之資訊顯示系統，包括：一感測模組，擷取一駕駛者之影像並偵測與該駕駛者之間的距離；一投影裝置，將至少一行車資訊投射在該駕駛者前方之一投影範圍；一資料處理模組，連接該感測模組，利用該駕駛者之影像及該距離辨識該駕駛者的複數臉部特徵資訊，並記錄該投影裝置之複數參數，再依據該等臉部特徵資訊及該等參數預估一投影資訊位移量；以及一控制器，連接該資訊處理模組及該投影裝置，依據該投影資訊位移量估算該投影裝置之至少一調整參數，並依照該調整參數驅動該投影裝置移動或旋轉，使該投影裝置將該等行車資訊投射在該投影範圍。
  2. 如請求項1所述之自動調整可視範圍之資訊顯示系統，其中該感測模組中包括至少一影像擷取裝置以擷取該駕駛者之影像及一測距裝置偵測該感測模組與該駕駛者之間的距離。
  3. 如請求項2所述之自動調整可視範圍之資訊顯示系統，其中該測距裝置可為一紅外線測距裝置。
  4. 如請求項1所述之自動調整可視範圍之資訊顯示系統，其中該等臉部特徵資訊可包含該駕駛者之眼睛3D位置、眼睛開闔狀態、人臉偏轉角度或駕駛者注視位置等。
  5. 如請求項1所述之自動調整可視範圍之資訊顯示系統，其中該投影裝置之該等參數包括該投影裝置之位置及角度。
  6. 如請求項1所述之自動調整可視範圍之資訊顯示系統，其中該等調整參數包括該投影裝置之旋轉量或平移量。
  7. 一種自動調整可視範圍之資訊顯示方法，包括下列步驟：利用一感測模組擷取一駕駛者之影像並偵測與該駕駛者之間的距離；利用該駕駛者之影像及該距離辨識該駕駛者的複數臉部特徵資訊，並記錄一投影裝置之複數參數，再依據該等臉部特徵資訊及該等參數預估一投影資訊位移量；依據該投影資訊位移量估算該投影裝置之至少一調整參數；以及依照該調整參數驅動該投影裝置移動或旋轉，使該投影裝置將該等行車資訊投射在該駕駛者前方之一投影範圍中。
  8. 如請求項7所述之自動調整可視範圍之資訊顯示方法，其中該投影裝置之該等參數包括該投影裝置之位置及角度。
  9. 如請求項7所述之自動調整可視範圍之資訊顯示方法，其中該投影資訊位移量之估算方式係判斷該駕駛者的一頭部位置移動距離△x=r1．(pt+1-Pt)+cshift，其中r1為比例調整參數，p為頭部位置座標，cshift為該感測模組之安裝誤差修正量，t為時間。
  10. 如請求項7所述之自動調整可視範圍之資訊顯示方法，其中該投影資訊位移量之估算方式係判斷該駕駛者的視線轉動後所注視的該投影範圍與直視前方時的距離差距△x=r2．l．tan(△θ)+cshift，其中r2為比例調整參數，l為該駕駛者的眼睛與該投影範圍之距離，θ為該駕駛者之視線轉移角度，cshift為該感測模組之安裝誤差修正量。
  11. 如請求項7所述之自動調整可視範圍之資訊顯示方法，其中該投影裝置若未移動到正確的位置使投影影像在該投影範圍中，則重新估算該調整參數。
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