TWI777791B - 人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法及其系統 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法，包含下列步驟：建立測試底圖資料庫。藉由顯示元件顯示測試底圖資料庫中的第一測試底圖。藉由人機介面模組投影第一待測影像至疊像元件上，其中第一待測影像對應第一待測虛像顯示距離，第一待測虛像顯示距離與第一測試底圖對應的第一基準虛像顯示距離相同。藉由影像擷取模組擷取第一測試底圖及第一待測影像。藉由辨識模組針對第一待測影像及第一測試底圖進行可靠度評估。藉由處理模組針對第一待測影像及第一測試底圖進行疊合率計算，以驗證人機介面之第一待測虛像顯示距離的準確度。

Description

人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法及其系統

本發明係有關於一種虛像顯示距離驗證方法及其系統，特別是有關於一種人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法及其系統。

抬頭顯示器(HUD)係為目前許多使用者常用的車用設備之一，而對於抬頭顯示器而言，其針對不同虛像顯示距離下所投放的影像大小是否準確則關係到抬頭顯示器的精準度。現今的虛像顯示距離量測方法包含合焦法、推算法以及三角量測法，但其皆無法同時達到鏡頭測量距離範圍寬廣、量測速度快以及設備需求低的要求。

合焦法在技術上係以擷取的影像清晰度作為虛像顯示距離量測的判斷依據，然而，合焦法必須使用淺景深設備進行虛像顯示距離的量測，因而合焦法具有鏡頭測距範圍窄小的缺點。再者，由於合焦法使用的鏡組需要調整焦距以確認合焦，因而降低其量測虛像距離的速度。此外，由於合焦法對於鏡頭解析影像的能力以及鏡頭的數量需求也較高，對應不同的虛像顯示距離需要更換不同的焦段鏡頭，難以達到動態、連續的量測，亦即，合焦法的量測距離與鏡頭組需要1：1的對應，使得使用合焦法來量測抬頭顯示器的虛像顯示距離所需設備要求也較高。

推算法以及三角量測法則以設備距離以及量測角度推算影像性質的關係式，作為虛像顯示距離量測的判斷依據。然而，推算法以及三角量測法對於鏡頭解析影像的能力以及鏡頭的數量需求也較高，使得使用推算法以及 三角量測法來量測抬頭顯示器的虛像顯示距離所需設備要求也較高。此外，由於推算法的精準度會受限於影像像素的誤差，使得推算法的精準度較低。

據此，如何提供一種人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法及其系統已成為目前急需研究的課題。

鑑於上述問題，本發明提供一種人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法，包含下列步驟：建立測試底圖資料庫，其中測試底圖資料庫包含複數張測試底圖，複數張測試底圖分別對應複數個基準虛像顯示距離。藉由顯示元件顯示測試底圖資料庫中的第一測試底圖。藉由人機介面模組投影第一待測影像至疊像元件上，其中第一待測影像對應第一待測虛像顯示距離，第一待測虛像顯示距離與第一測試底圖對應的第一基準虛像顯示距離相同。藉由影像擷取模組擷取第一測試底圖及第一待測影像。藉由辨識模組針對第一待測影像及第一測試底圖進行可靠度評估。藉由處理模組針對第一待測影像及第一測試底圖進行疊合率計算，以驗證人機介面之第一待測虛像顯示距離的準確性。

本發明提供一種人機介面之動態虛像顯示距離驗證系統，包含一測試底圖資料庫、一影像擷取模組、一辨識模組以及一處理模組。測試底圖資料庫中包含分別在至少一基準虛像顯示距離下所顯示的至少一測試底圖，測試底圖係作為驗證一人機介面的一人機介面模組在一待測虛像顯示距離下所投放之一待測影像的基準。影像擷取模組擷取在測試底圖資料庫中之至少一測試底圖中的第一測試底圖，以及擷取一人機介面模組投影之第一待測影像；其中第一待測影像對應一第一待測虛像顯示距離，第一待測虛像顯示距離與第一測試底圖之第一基準虛像顯示距離相同。辨識模組針對第一待測影像及第一測試底圖進行一可靠度評估，其中辨識模組針對第一待測影像及第一測試底圖之大 小近似程度進行可靠度評估。辨識模組針對第一待測影像及第一測試底圖進行可靠度評估。處理模組針對第一待測影像及第一測試底圖進行疊合率計算，以驗證人機介面模組根據第一待測虛像顯示距離所投放之第一待測影像的準確性。

承上所述，本發明人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法及其系統藉由預先框選對應的虛像顯示距離，建立測試底圖資料庫，並可依據路況物件動態，更改虛像顯示距離的資訊，以對應不同距離之外的景物，並透過可靠度的評估以及疊合率的判斷，疊合不同的影像資訊，直接地顯示在人機介面上，可達到快速辨識影像的效果，進一步提升人機介面在精準度驗證上的穩定性。此外，透過比對待測影像與測試底圖的方法，不需設置額外的硬體裝置，無須更換鏡頭即可針對人機介面進行虛像顯示距離驗證，可降低測試成本，並且可動態地連續性量測，進一步提升驗證效率上以及達到人機介面自動化驗證的功效。

1:人機介面之動態虛像顯示距離驗證系統

11:測試底圖資料庫

12:影像擷取模組

13:辨識模組

14:處理模組

15:儲存模組

S10~S16:步驟

D:基準虛像顯示距離

Dn:基準虛像顯示距離

D1:基準虛像顯示距離

D2:基準虛像顯示距離

D3:基準虛像顯示距離

L:待測虛像顯示距離

L1:第一待測虛像顯示距離

An:測試物體

A1:測試物體

A2:測試物體

A3:測試物體

P1,P2,P3,P4:特徵頂點

P5,P6,P7,P8:特徵頂點

Q1,Q2,Q3,Q4:頂點

T:測試底圖

T1:測試底圖

T2:測試底圖

T3:測試底圖

I:待測影像

I1:第一待測影像

I2:第二待測影像

M:顯示元件

S:疊像元件

O1:待測物體

O2:待測物體

H:人機介面

H1:人機介面模組

圖1A係為本發明人機介面之動態虛像顯示距離驗證系統方塊圖；圖1B係為本發明投影待測影像以及測試底圖的示意圖；圖1C係為本發明影像擷取模組量測對應複數個基準虛像顯示距離下的複數個測試物體大小的示意圖；圖2A係為本發明第一可靠度評估的示意圖；圖2B係為本發明第二可靠度評估的示意圖；圖3A至圖3C係為本發明疊合率的示意圖；以及圖4係為本發明人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法的流程圖。

首先，需說明的是，本發明人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法及其系統係可針對人機介面在出廠前進行廠規的驗證，或者，亦可針對已經出廠後的人機介面進行廠規的量測，於本發明中並不限定。此外，本發明人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法係將人機介面作為待測系統，以測試、驗證人機介面動態虛像顯示距離的準確度。於本發明之實施中，人機介面包含抬頭顯示器。

請參閱圖1A及圖1B，圖1A係為本發明人機介面之動態虛像顯示距離驗證系統方塊圖，圖1B係為本發明根據第一待測虛像顯示距離投影第一待測影像，以及根據第一基準虛像顯示距離投影第一測試底圖的示意圖。人機介面之動態虛像顯示距離驗證系統1包含一測試底圖資料庫11、一影像擷取模組12、一辨識模組13以及一處理模組14。測試底圖資料庫11中包含分別在至少一基準虛像顯示距離D下所顯示的至少一測試底圖T，測試底圖T係作為驗證一人機介面H的一人機介面模組H1在一待測虛像顯示距離L下所投放之一待測影像I的基準。如圖1B所示，影像擷取模組12擷取在測試底圖資料庫11中，複數張測試底圖T中的第一測試底圖T1，以及擷取一人機介面模組H1投影之第一待測影像I1，其中第一待測影像I1對應第一待測虛像顯示距離L1，第一測試底圖T1對應第一基準虛像顯示距離D1，第一待測虛像顯示距離L1與第一基準虛像顯示距離D1相等。辨識模組13針對第一待測影像I1及第一測試底圖T1進行大小近似程度的可靠度評估。處理模組14針對第一待測影像I1及第一測試底圖T1進行疊合率計算，以驗證人機介面模組H1根據第一待測虛像顯示距離L1所投放之第一待測影像I1的準確性。

請參閱圖1C，其係為本發明影像擷取模組量測對應複數個基準虛像顯示距離下的複數個測試物體大小的示意圖。測試底圖資料庫11係透過影 像擷取模組12擷取對應第一基準虛像顯示距離D1下，第一測試底圖T1中的第一測試物體A1，擷取對應第二基準虛像顯示距離D2下，第二測試底圖T2中的第二測試物體A2，以及擷取對應第三基準虛像顯示距離D3下，第三測試底圖T3中的第三測試物體A3，並根據第一測試物體A1、第二測試物體A2及第三測試物體A3的大小建立測試底圖資料庫11。換句話說，在此實施例中，係根據測試底圖資料庫11係透過影像擷取模組12實際擷取到的測試物體大小產生。

請再參閱圖1A及圖1C，在本發明之一第一實施例中，人機介面之動態虛像顯示距離驗證系統1更包含儲存模組15，儲存一查找表，查找表係根據影像擷取模組12實際擷取到的第一測試物體A1、第二測試物體A2以及第三測試物體A3大小所建立。

在本發明之一第二實施例中，測試底圖資料庫11係透過影像擷取模組12擷取對應第一基準虛像顯示距離D1下，第一測試底圖T1中的第一測試物體A1大小，擷取對應第二基準虛像顯示距離D2下，第二測試底圖T2中的第二測試物體A2大小，以及擷取對應第三基準虛像顯示距離D3下，第三測試底圖T3中的第三測試物體A3大小，並根據第一測試物體A1的大小與第一基準虛像顯示距離D1、根據第二測試物體A2的大小與第二基準虛像顯示距離D2之間以及根據第三測試物體A3的大小與第三基準虛像顯示距離D3的比例關係，對應推算產生在複數個基準虛像顯示距離D下之複數個測試物體An(n=1,2,3...)的大小比例關係，並根據此比例關係建立測試底圖資料庫11。

需注意的是，不論上述的第一實施例或者第二實施例，數量僅作為舉例說明，並非用於限定本發明影像擷取模組12擷取的數量，而是可根據虛像顯示距離精準度的要求執行驗證的次數(擷取的數量)。

如圖1A及圖1B所示，人機介面模組H1設置於人機介面H中，人機介面H包含一光軸(未圖示)，並於光軸校正後，根據待測虛像顯示距離L投 影待測影像I至疊像元件S上。進一步而言，由於待測影像I係透過人機介面模組H1投影至疊像元件S上，因此，在投影待測影像I之前必須先校正人機介面H的光軸，以確保待測影像I可準確地投影至疊像元件S上。在本發明的實施例中，疊像元件S包含車輛的擋風玻璃或者人機介面H的疊像片。

請參閱圖2A及圖2B，其係為本發明第一可靠度評估及第二可靠度評估的示意圖。於圖2A中，辨識模組13辨識第一待測影像I1中的第一待測物體O1的複數特徵頂點P1,P2,P3,P4位置與第一測試底圖T1中的第一測試物體A1的複數頂點位置Q1,Q2,Q3,Q4的複數個第一距離值，並藉由處理模組14根據複數個第一距離值的大小判斷第一待測影像I1的第一可靠度。

於圖2B中，當圖2A的第一待測影像I1的第一可靠度為不可靠時，藉由人機介面模組H1投影第二待測影像I2至疊像元件S上，並藉由影像擷取模組12擷取第二待測影像I2及第一測試底圖T1，且藉由辨識模組13辨識第二待測影像I2中之第二待測物體O2的複數特徵頂點P5,P6,P7,P8位置與第一測試底圖T1中之第一測試物體A1的複數頂點位置Q1,Q2,Q3,Q4之複數個第二距離值，並藉由處理模組14根據複數個第二距離值判斷第二待測影像I2的第二可靠度，其中第二待測影像I2對應第一待測虛像顯示距離L1，亦即在相同的待測虛像顯示距離下，重新擷取不同的待測影像，以進行待測影像的可靠度評估。

承上所述，在圖2A及圖2B有關第一可靠度評估及第二可靠度評估的方法中，除了透過判斷距離值的大小作為可靠度高低的依據之外，更包含透過處理模組14判斷待測影像中待測物體的各個相鄰兩特徵頂點之間的梯度大小作為可靠度高低的判斷準則。進一步而言，以圖2A為例，第一待測物體O1的複數特徵頂點P1,P2,P3,P4位置雖然與第一測試底圖T1中的第一測試物體A1的複數頂點位置Q1,Q2,Q3,Q4的距離相近，但特徵頂點P1,P2,P3,P4可能會有歪斜分布的狀況出現。因此，透過判斷第一待測物體O1上的相鄰兩特徵頂點 P1,P2,P3,P4之間的梯度大小，包含X軸向的梯度以及Y軸向的梯度，例如特徵頂點P1與特徵頂點P2之間的X軸向梯度以及Y軸向梯度、特徵頂點P1與特徵頂點P3之間的X軸向梯度以及Y軸向梯度、特徵頂點P2與特徵頂點P4之間的X軸向梯度以及Y軸向梯度，以及特徵頂點P3與特徵頂點P4之間的X軸向梯度以及Y軸向梯度，若梯度越小，表示第一待測物體O1上的相鄰兩特徵頂點P1,P2,P3,P4之間在軸向上的位置越趨近於方形的形狀，因此可進一步判斷出第一待測物體O1的可靠度越高；若梯度越大，表示第一待測物體O1上的相鄰兩特徵頂點P1,P2,P3,P4之間在軸向上的位置越偏離方形的形狀，因此可進一步判斷出第一待測物體O1的可靠度越低。在另一種情況中，以圖2B為例，雖然第二待測物體O2的複數特徵頂點P5,P6,P7,P8位置與第一測試底圖T1中的第一測試物體A1的複數頂點位置Q1,Q2,Q3,Q4的距離較遠，但透過計算相鄰特徵頂點P5,P6,P7,P8之間的梯度大小以及各個特徵頂點P5,P6,P7,P8與各個頂點位置Q1,Q2,Q3,Q4的複數個第二距離值可知，由於相鄰特徵頂點之間的梯度為0，表示第二待測物體O2上的相鄰兩特徵頂點P5,P6,P7,P8之間在軸向上的位置越趨近於方形的形狀，因此，加重梯度參數的權重值，並減輕距離參數的權重值，使得梯度和距離值在可靠度整體參數的判斷上，仍可進一步判斷出第二待測物體O2的可靠度較高。

請參閱圖3A至圖3C，其係為本發明疊合率的示意圖。疊合率計算係藉由處理模組14計算第一待測影像I1與第一測試底圖T1之面積疊合比例。面積疊合比例係藉由計算第一待測影像I1中的第一待測物體O1面積與第一測試底圖T1中的第一測試物體A1面積重疊部分，除以第一測試底圖T1的第一測試物體A1面積產生。

請參閱圖4，其係為本發明人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法的流程圖。人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法包含下列步驟。於步驟 S11中，建立一測試底圖資料庫11，其中測試底圖資料庫11包含在至少一基準虛像顯示距離D下所對應顯示的至少一測試底圖T。於步驟S12中，藉由一顯示元件M顯示測試底圖資料庫11的至少一測試底圖T中之第一測試底圖T1。於步驟S13中，藉由一人機介面模組H1投影第一待測影像I1至疊像元件S上，其中在第一待測虛像顯示距離L1下對應顯示第一待測影像I1，且第一待測虛像顯示距離L1與第一測試底圖T1對應之第一基準虛像顯示距離D1相同。於步驟S14中，藉由一影像擷取模組12擷取第一測試底圖T1及第一待測影像I1。於步驟S15中，藉由一辨識模組13針對第一待測影像I1及第一測試底圖T1進行第一可靠度評估。於步驟S16中，藉由一處理模組14針對第一待測影像I1及第一測試底圖T1進行疊合率計算，以驗證人機介面H之第一待測虛像顯示距離L1的準確性，其中辨識模組13係針對第一待測影像I1中的第一待測物體O1及第一測試底圖T1中的第一測試物體A1大小近似程度進行可靠度評估。需注意的是，於本發明的說明中，所謂的「第一」僅用於對應說明本案人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法可進行驗證的次數，但並不限於此，而是可根據實際需求驗證一次以上，亦即，在測試底圖資料庫11包含例如第一測試底圖T1、第二測試底圖T2以及第三測試底圖T3的情況下，可分別針對3張測試底圖與3個待測影像進行3次的驗證，以提升驗證待測虛像顯示距離L的準確性。

請再參閱圖4，人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法更包含步驟S10，校正人機介面的光軸，使人機介面模組H1根據待測虛像顯示距離投影待測影像I至疊像元件S上。進一步而言，由於在步驟S13中，係由人機介面模組H1投影第一待測影像I1至疊像元件S上，因此，在投影第一待測影像I1之前必須先校正人機介面H的光軸，以確保第一待測影像I1可準確地投影至疊像元件S上。在本發明的實施例中，疊像元件S包含車輛的擋風玻璃或者人機介面H的疊像片。

請再參閱圖1C，其係為本發明影像擷取模組量測對應複數個虛像顯示距離下的複數個測試物體大小的示意圖。於建立測試底圖資料庫11的步驟S11中，包含透過影像擷取模組12紀錄及擷取對應複數個基準虛像顯示距離D1,D2,D3下的複數個測試物體A1,A2,A3大小，以根據複數個測試物體A1,A2,A3大小產生複數張測試底圖T1、T2、T3。於本發明之一第一實施例中，影像擷取模組12係為一攝影裝置，透過攝影裝置可擷取在不同基準虛像顯示距離D1,D2,D3下，實際的測試物體A1,A2,A3大小，並紀錄測試物體A1,A2,A3的大小作為測試底圖T1、T2、T3。此外，根據影像擷取模組12擷取的測試物體A1,A2,A3大小，可進一步建立在不同基準虛像顯示距離D1,D2,D3下所對應測試底圖T1、T2、T3的查找表(lookup table)，並透過演算法進行查表，以提升後續步驟的計算精準度。

於本發明之一第二實施例中，於建立測試底圖資料庫的步驟S11包含透過影像擷取模組12擷取對應基準虛像顯示距離D1,D2,D3下的測試物體A1,A2,A3大小，處理模組14根據測試物體A1,A2,A3大小與基準虛像顯示距離D1,D2,D3的比例關係產生複數張測試底圖T1、T2、T3。進一步而言，在第一實施例中，建立測試底圖資料庫11的步驟係實際透過影像擷取模組12針對不同基準虛像顯示距離D1,D2,D3下，紀錄及擷取測試底圖T1、T2、T3的實際測試物體A1,A2,A3，於第二實施例中，係以影像擷取模組12根據紀錄及擷取到的測試物體A1,A2,A3的大小，進一步依據比例推算出在其它基準虛像顯示距離Dn(n=1,2,3...)下的測試物體An(n=1,2,3...)大小，根據該比例建立出物體大小與顯示距離Dn的關係，並紀錄測試物體An的大小作為測試底圖。換句話說，由於物體影像呈現的大小係與距離成反比關係，距離越遠，物體影像越小，距離越近，物體影像越大，因此，透過此反比關係可建立各個測試物體A1,A2,A3大小對應各個基準虛像顯示距離D1,D2,D3的關係式，進一步建立測試底圖 資料庫11。而此關係式亦可透過上述方式，針對不同基準虛像顯示距離D1,D2,D3下所顯示的測試物體A1,A2,A3大小進行量測，以根據量測到的實際數值驗證此實施例中所建立的關係式是否準確。

藉由上述步驟S11建立測試底圖資料庫11後，於步驟S12中，選擇欲進行驗證的待測虛像顯示距離L，並對應該待測虛像顯示距離L選擇對應的基準虛像顯示距離D，並由測試底圖資料庫11中，選擇框選對應基準虛像顯示距離D的測試底圖T，以投影測試底圖T至顯示元件M上。於本發明之實施例中，顯示元件M包含顯示螢幕或投影屏幕。

請參閱圖1B，其係為本發明投影待測影像以及測試底圖的示意圖。於人機介面模組H1投影第一待測影像I1至疊像元件S的步驟S13中，係對應顯示元件M顯示第一測試底圖T1的步驟S12，由影像擷取模組12同時擷取第一待測影像I1及第一測試底圖T1，其中第一待測虛像顯示距離L1與第一基準虛像顯示距離D1相同。此外，於步驟13中，待測虛像顯示距離L係可由使用者選擇，並不限於單一個距離的驗證，而是可根據使用者需求驗證複數個待測虛像顯示距離L，以提升人機介面H投放虛像顯示距離的準確度。

請再參閱圖2A及圖2B，其係為本發明第一可靠度評估及第二可靠度評估的示意圖。於第一可靠度評估的步驟S15中，包含藉由辨識模組13辨識框選的第一待測影像I1中，第一待測物體O1的複數個特徵頂點P1,P2,P3,P4位置，以判斷第一待測影像I1中的第一待測物體O1是否為方形。在本發明的驗證方法中，係透過處理模組14計算第一待測影像I1中的第一待測物體O1大小，與對應第一基準虛像距離D1之第一測試底圖T1中的第一測試物體A1大小的符合程度，進一步驗證人機介面H根據第一待測虛像顯示距離L1所投放的第一待測影像I1大小是否準確。因此，在步驟15中，必須先確認第一待測影像I1的第一可靠度，其係透過辨識模組13辨識第一待測影像I1中框選的第一待測物體O1 影像是否為方形，以便於透過比對該第一待測物體O1與第一測試底圖T1中的第一測試物體A1進行後續的驗證步驟。進一步而言，由於第一測試物體A1係為方形形狀，因此，於步驟15中，藉由處理模組14計算第一待測物體O1的四個特徵頂點P1,P2,P3,P4位置對應第一測試底圖T1中第一測試物體A1之四個頂點Q1,Q2,Q3,Q4位置，以產生複數個第一距離值，進一步判斷第一待測物體O1是否為方形。計算的方式係根據第一待測物體O1的每一個特徵頂點P1,P2,P3,P4位置分別對應於第一測試底圖T1中第一測試物體A1每一個頂點Q1,Q2,Q3,Q4位置的第一距離差異值進行計算。實際的計算係透過基礎數學中，空間座標上兩點距離的計算公式進行計算，亦即計算P1-Q1、P2-Q2、P3-Q3以及P4-Q4的第一距離差異值。若計算出各個頂點之間的第一距離差異值越小，表示第一待測影像I1中框選的第一待測物體O1越符合第一測試物體A1方形的形狀，則第一待測影像I1的可靠度越高，若計算出的第一距離值越大，表示第一待測影像I1中框選的第一待測物體O1並不符合四方形的形狀，亦即第一待測影像I1的可靠度越低。

請參閱圖2B，其係為本發明第二可靠度評估的示意圖。於第一可靠度評估的步驟S15中，更包含步驟S151，調整擷取待測影像I的步驟，其係於判斷第一待測物體O1不近似方形時，表示第一待測影像I1的第一可靠度並不可靠，則進行第二可靠度評估。人機介面模組H1投影第二待測影像I2至顯示元件M上，由影像擷取模組12重新調整擷取第二待測影像I2中第二待測物體O2的四個特徵頂點P5,P6,P7,P8位置以及第一測試底圖T1中第一測試物體A1的四個頂點Q1,Q2,Q3,Q4位置，並由辨識模組13辨識第二待測影像I2中框選的第二待測物體O2的四個特徵頂點P5,P6,P7,P8位置，以及第一測試底圖T1中第一測試物體A1四個頂點Q1,Q2,Q3,Q4位置，並藉由處理模組14計算第二待測影像I2中第二待測物體O2的該些特徵頂點P5,P6,P7,P8位置與該第一測試底圖T1中的第 一測試物體A1之複數頂點Q1,Q2,Q3,Q4的複數個第二距離值，以判斷第二待測物體O2是否為方形。亦即，當辨識模組13辨識圖2A中第一待測影像I1中的第一待測物體O1不為方形時，可能表示第一待測物體O1的特徵頂點P1,P2,P3,P4擷取誤差較大，因而必須重新擷取物體的特徵頂點。此外，第一待測影像I1中第一待測物體O1的特徵頂點P1,P2,P3,P4擷取係由影像辨識演算法自動擷取，以調整可靠度評估的準確度。再者，重新調整系統環境或硬體的設置，例如調整環境光線的配置，調整影像擷取模組12位置的配置等亦有助於提升可靠度評估的準確度。此外。於步驟S15可靠度評估的步驟中，包含針對待測影像I進行影像性能量測，包含場曲計算、清晰度計算以及彩度計算，以進一步提升驗證待測虛像顯示距離L的準確度。再者，第一待測影像I1中第一待測物體O1的特徵頂點P1,P2,P3,P4辨識及擷取係根據比對第一待測影像I1與背景的像素灰階值差異決定，該技術領域中具有通常知識者應可了解其原理，於此不再贅述。

請參閱圖3A至圖3C，其係為本發明疊合率計算的示意圖。於步驟S16中，藉由處理模組14針對第一待測影像I1及第一測試底圖T1進行疊合率計算。疊合率的計算係藉由處理模組14計算第一待測影像I1中的第一待測物體O1與第一測試底圖T1中第一測試物體A1的面積疊合比例決定。疊合率越低，代表人機介面的第一待測虛像顯示距離L1與第一基準虛像顯示距離D1(目標值)誤差越大，反之，則代表第一待測虛像顯示距離L1越準確。如圖3A所示，第一待測影像I1僅部分與第一測試底圖T1重疊，表示疊合率較低。如圖3B所示，第一待測影像I1大部分與第一測試底圖T1重疊，表示疊合率較高。如圖3C所示，第一待測影像I1幾乎與第一測試底圖T1重疊，表示疊合率最佳。疊合率的計算式表示如下：疊合率=待測影像中的待測物體面積與測試底圖中測試物體面積重疊部分/測試物體面積

於步驟S16中，處理模組14根據疊合率計算結果產生人機介面H的待測虛像顯示距離L驗證結果，以驗證人機介面H之待測虛像顯示距離L的準確度。對於驗證結果，舉例而言，若待測影像I中的物體與測試底圖T中物體的面積疊合率為100%，表示在該待測虛像顯示距離L下，例如10公尺的待測虛像顯示距離L，人機介面H(待測系統)所投放出待測影像I的可信度為100%。若待測影像I中的物體與測試底圖中的物體面積疊合率為50%，表示在該待測虛像顯示距離L下，人機介面所投放出待測影像的可信度為50%。

承上所述，不論是步驟S15中的可靠度評估，或者是步驟S16中的疊合率計算，其計算出的容忍誤差大小取決於使用者對於人機介面H的精準度要求。亦即，若使用者對於人機介面H要求必須具有較高的虛像顯示距離L準確度，則對於可靠度評估以及疊合率的驗證結果必須具有較小的容忍誤差。若使用者對於人機介面H不須具有較高的虛像顯示距離L準確度，則對於可靠度評估以及疊合率的驗證結果則可容忍較大的誤差，於本發明中並不限定其容忍誤差數值。

此外，本發明人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法並不限定在本端(人機介面之動態虛像顯示距離驗證系統端的處理模組)進行驗證，而是亦可將影像擷取模組12擷取到的待測影像I以及測試底圖T一併傳送到雲端伺服器進行運算。

綜上所述，本發明人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法及其系統藉由預先框選對應的虛像顯示距離，建立測試底圖資料庫，並可依據路況物件動態，更改虛像顯示距離的資訊，以對應不同距離之外的景物，並透過可靠度的評估以及疊合率的判斷，疊合不同的影像資訊，直接地顯示在人機介面上，可達到快速辨識影像的效果，進一步提升在精準度驗證上的穩定性。此外，透過比對待測影像與測試底圖的方法，不需設置額外的硬體裝置，無須更 換鏡頭即可進行虛像顯示距離驗證，可降低測試成本，並且可動態地連續性量測，進一步提升驗證效率上以及達到可自動化驗證的功效。

S10~S16:步驟

Claims (20)

1. 一種人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法，包含下列步驟：建立一測試底圖資料庫；其中該測試底圖資料庫包含分別在至少一基準虛像顯示距離下所顯示的至少一測試底圖；藉由一顯示元件顯示該至少一測試底圖中之一第一測試底圖；藉由一人機介面模組投影一第一待測影像至一疊像元件上；其中該第一待測影像對應一第一待測虛像顯示距離，該第一待測虛像顯示距離與該第一測試底圖之一第一基準虛像顯示距離相同；藉由一影像擷取模組擷取該第一測試底圖及該第一待測影像；藉由一辨識模組針對該第一待測影像及該第一測試底圖進行大小近似程度的一第一可靠度評估；以及藉由一處理模組針對該第一待測影像及該第一測試底圖進行一第一疊合率計算，以驗證該人機介面模組之該第一待測虛像顯示距離之一準確性。
2. 如請求項1所述人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法，其中建立該測試底圖資料庫的步驟包含：透過該影像擷取模組擷取對應一第二基準虛像顯示距離下之一第二測試底圖，並根據該第一測試底圖及該第二測試底圖產生該複數張測試底圖。
3. 如請求項2所述人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法，其中該第一可靠度評估的步驟包含：透過一儲存模組儲存一查找表；其中該查找表係根據該影像擷取模組擷取之該第一測試底圖中的一第一測試物體及該第二測試底圖一第二測試物體的大小所建立。
4. 如請求項2所述人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法，其中建立該測試底圖資料庫的步驟包含：透過該影像擷取模組擷取對應該第一基 準虛像顯示距離下之該第一測試底圖的一第一測試物體，以及擷取對應該第二基準虛像顯示距離下之該第二測試底圖的一第二測試物體，並根據該第一測試物體與該第一基準虛像顯示距離以及根據該第二測試物體與該第二基準虛像顯示距離之間，產生對應在複數個基準虛像顯示距離下之複數個測試物體的一大小比例關係。
5. 如請求項1所述人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法，更包含：校正該人機介面之一光軸的步驟，使該人機介面模組根據該第一待測虛像顯示距離投影該第一待測影像至該疊像元件上。
6. 如請求項1所述人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法，其中該第一可靠度評估的步驟包含：藉由該辨識模組辨識該第一待測影像中之一第一待測物體的複數特徵頂點位置與該測試底圖中之一第一測試物體的複數頂點位置之複數個第一距離值，並藉由該處理模組根據該複數個第一距離值判斷該第一待測影像的該第一可靠度。
7. 如請求項6所述人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法，其中該第一可靠度評估的步驟更包含：當該第一待測影像的該第一可靠度為不可靠時，藉由該人機介面模組投影一第二待測影像至該疊像元件上，並藉由該影像擷取模組擷取該第二待測影像及一第二測試底圖，且藉由該辨識模組辨識該第二待測影像之一第二待測物體的複數特徵頂點位置與該第二測試底圖中之一第二測試物體的複數頂點位置之複數個第二距離值，並藉由該處理模組根據該複數個第二距離值判斷該第二待測影像的一第二可靠度，其中該第二待測影像對應該第一待測虛像顯示距離。
8. 如請求項1所述人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法，其中該第一疊合率計算的步驟更包含：藉由該處理模組計算該第一待測影像與該第一測試底圖之一面積疊合比例。
9. 如請求項8所述人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法，其中該面積疊合比例係藉由計算該第一待測影像中之一第一待測物體面積與該第一測試底圖之一第一測試物體面積重疊部分除以該第一測試底圖之該第一測試物體面積產生。
10. 如請求項6所述人機介面之動態虛像顯示距離驗證方法，其中該第一可靠度評估的步驟包含：透過該處理模組進一步針對該第一待測影像中之該第一待測物體的相鄰該複數特徵頂點計算複數個第一軸向梯度值及複數個第二軸向梯度值，並根據該複數個第一軸向梯度值及該複數個第二軸向梯度值進行該第一可靠度評估，其中當該複數個第一軸向梯度值及該複數個第二軸向梯度值越小，且該複數頂點位置之該複數個第一距離值越小時，該處理模組根據判斷該第一待測影像具有高第一可靠度。
11. 一種人機介面之動態虛像顯示距離驗證系統，包含：一測試底圖資料庫，包含分別在複數個基準虛像顯示距離下所顯示的複數張測試底圖；一影像擷取模組，擷取該測試底圖資料庫中之一第一測試底圖以及擷取一人機介面模組投影之一第一待測影像；其中該第一待測影像對應一第一待測虛像顯示距離，該第一待測虛像顯示距離與該第一測試底圖之一第一基準虛像顯示距離相同；一辨識模組，針對該第一待測影像及該第一測試底圖進行一第一可靠度評估；以及一處理模組，針對該第一待測影像及該第一測試底圖進行一疊合率計算，以驗證該人機介面模組之該第一待測虛像顯示距離之一準確性；其中該辨識模組針對該第一待測影像及該第一測試底圖之一大小近似程度進行該第一可靠度評估。
12. 如請求項11所述人機介面之動態虛像顯示距離驗證系統，其中該測試底圖資料庫係透過該影像擷取模組擷取對應一第二基準虛像顯示距離下之一第二測試底圖，並根據該第一測試底圖及該第二測試底圖產生該複數張測試底圖。
13. 如請求項12所述人機介面之動態虛像顯示距離驗證系統，更包含一儲存模組，儲存一查找表，其中該查找表係根據該影像擷取模組擷取之該第一測試底圖中的一第一測試物體及該第二測試底圖中的一第二測試物體的大小所建立。
14. 如請求項12所述人機介面之動態虛像顯示距離驗證系統，其中該測試底圖資料庫係透過該影像擷取模組擷取對應該第一基準虛像顯示距離下之該第一測試底圖的一第一測試物體，以及擷取對應該第二基準虛像顯示距離下之該第二測試底圖的一第二測試物體，並根據該第一測試物體與該第一基準虛像顯示距離以及根據該第二測試物體與該第二基準虛像顯示距離之間，產生對應在複數個基準虛像顯示距離下之複數個測試物體的一大小比例關係。
15. 如請求項11所述人機介面之動態虛像顯示距離驗證系統，其中該人機介面模組設置於一人機介面中，該人機介面包含一光軸，並於該光軸校正後，根據該第一待測虛像顯示距離投影該第一待測影像至該疊像元件上。
16. 如請求項11所述人機介面之動態虛像顯示距離驗證系統，其中該辨識模組辨識該第一待測影像中之一第一待測物體的複數特徵頂點位置與該第一測試底圖中之一第一測試物體的複數頂點位置之複數個第一距離值，並藉由該處理模組根據該複數個第一距離值判斷該第一待測影像的該第一可靠度。
17. 如請求項16所述人機介面之動態虛像顯示距離驗證系統，其中當該第一待測影像的該第一可靠度為不可靠時，藉由該人機介面模組投影一第二待測影像至該疊像元件上，並藉由該影像擷取模組擷取該第二待測影像及一第二測試底圖，且藉由該辨識模組辨識該第二待測影像之一第二待測物體的複數特徵頂點位置與該第二測試底圖中之一第二測試物體的複數頂點位置之複數個第二距離值，並藉由該處理模組根據該複數個第二距離值判斷該第二待測影像的一第二可靠度，其中該第二待測影像對應該第一待測虛像顯示距離。
18. 如請求項11所述人機介面之動態虛像顯示距離驗證系統，其中該疊合率計算係藉由該處理模組計算該第一待測影像與該第一測試底圖之一面積疊合比例。
19. 如請求項18所述人機介面之動態虛像顯示距離驗證系統，其中該面積疊合比例係藉由計算該第一待測影像中之一第一待測物體面積與該第一測試底圖之一第一測試物體面積重疊部分除以該第一測試底圖之該第一測試物體面積產生。
20. 如請求項16所述人機介面之動態虛像顯示距離驗證系統，其中該處理模組進一步針對該第一待測影像中之該第一待測物體的相鄰該複數特徵頂點計算複數個第一軸向梯度值及複數個第二軸向梯度值，並根據該複數個第一軸向梯度值及該複數個第二軸向梯度值進行該第一可靠度評估，其中當該複數個第一軸向梯度值及該複數個第二軸向梯度值越小，且該複數頂點位置之該複數個第一距離值越小時，該處理模組根據判斷該第一待測影像具有高第一可靠度。

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