本實用新型涉及電數據數字處理領域，具體涉及一種增強現實車載平視顯示器AR-HUD。

背景技術：

平視顯示器(HUD)通常使用在車輛中，用于將信息投射到駕駛者的眼睛。HUD是前顯示裝置，被設計成在車輛的前窗(即擋風玻璃)上呈現車輛的行駛信息。換言之，HUD裝置產生并顯示虛像，以使駕駛者看到諸如速度、燃油水平、溫度、警告、方向等各種類型的信息，這些信息過去通常顯示在車輛的儀表群上。

HUD最初是使用在飛行器上，為飛行員提供增大的視野。目前，HUD已開始使用在車輛中，為了在駕駛時顯示駕駛信息，并減少因駕駛者的目光從道路離開而造成的事故。例如，通過使用平視顯示器裝置，駕駛者可以使其注意力集中在前方(即，朝向道路)，從而減小事故風險。某些HUD裝置還提供夜視功能，使駕駛者能夠在黑暗中識別前方物體，同時顯示來源于儀表群的信息。

因此，HUD可以是一種通過顯示與車輛操作有關的信息的圖像來呈現信息，而無需駕駛者在駕駛時將其注意力從前方道路轉移的裝置。通常，HUD通過插入到前方擋風玻璃中的屏幕膠片來實現，以減少駕駛者的眼睛移動。這種HUD可包括用于產生圖像的圖像源(例如液晶顯示器(LCD)；光學系統(tǒng)，形成從圖像源產生并投射的圖像；以及用于駕駛者控制的接口。應該以離開擋風玻璃的最佳距離、有效的焦距，從圖像源投射圖像。

用于車輛的HUD能夠在前擋風玻璃上顯示來源于儀表群的信息，例如車速、英里數、每分鐘轉數(RPM)等，使得駕駛者能夠在駕駛時容易地獲得 駕駛信息。此外，當車輛停下來或者駕駛者將車輛從停車到換檔時，HUD通過將車輛的各種內部系統(tǒng)的信息表達成圖像，將虛像顯示在擋風玻璃上。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本實用新型的發(fā)明目的在于提供一種增強現實車載平視顯示器AR-HUD，實現了人車新對話形式，通過內部特殊設計的光學系統(tǒng)將圖像信息精確地結合于實際交通路況中,從而擴展了或者說增強了駕駛者對于實際駕駛環(huán)境的感知。

為實現上述發(fā)明目的，本實用新型提供以下的技術方案：一種增強現實車載平視顯示器AR-HUD，用于駕駛者在駕駛汽車時增強對于實際駕駛環(huán)境的感知，所述汽車配備有駕駛員輔助系統(tǒng)，所述增強現實車載平視顯示器AR-HUD包括：

資料處理單元，其與所述駕駛員輔助系統(tǒng)電連接，用于將汽車上各系統(tǒng)的資料整合處理之后，根據選擇的模式轉換成預先設定的符號或者圖形或者文字或者是數字形態(tài)并輸出汽車狀態(tài)信息；

近距離影像顯示單元，其與所述資料處理單元電連接，其在駕駛員前方的車體位置形成狀態(tài)投影面，用于顯示所述汽車狀態(tài)信息；

攝像頭組件，其包括分別安裝在汽車后視鏡位置的多個攝像頭，用于獲取汽車前方的物體和視覺場景的至少一個圖像；

傳感器組件，其包括分別安裝在汽車前保險杠位置、汽車后保險杠位置、汽車車身的側邊以及汽車車身的底部的多個傳感器，用于獲取汽車前方、后方、兩側以及下方的物體的運動速度、靜止距離以及所處角度；

增強現實控制器，其分別與所述攝像頭和所述傳感器電連接，用于分別根據所述攝像頭的數據繪制汽車前方道路幾何形狀、根據所述攝像頭和所述傳感器的數據確定汽車前方物體信息、以及將所述汽車前方道路幾何形狀數據和所述汽車前方物體信息數據編譯在所述駕駛員輔助系統(tǒng)的地圖框架中，然后將所 述汽車前方道路幾何形狀數據、所述汽車前方物體信息數據以及所述地圖框架進行融合后計算出駕駛員位置看到的汽車前方道路的幾何圖形；

遠距離影像顯示單元，其與所述增強現實控制器電連接，其投影在前方道路上，用于將所述汽車前方道路的幾何圖形與當前交通狀況相融合。

進一步的技術方案，所述增強現實車載平視顯示器AR-HUD還包括：

至少兩臺人臉攝像頭，其安裝在汽車座位前方，用于獲取人臉圖像；

至少兩臺顯示屏，其安裝在汽車座位前方，用于顯示人臉圖像；

攝像顯示控制器，其分別與所述人臉攝像頭和所述顯示屏電連接，用于根據聲音位置啟動相應的攝像頭和根據聲音方向啟動相應的顯示屏。

上述技術方案中，所述汽車狀態(tài)信息包括即時速度、有效距離限制以及ACC當前設置中的一種或多種信息。

上述技術方案中，所述汽車前方物體信息包括前方物體的大小、位置以及距離中的一個或多個信息。

上述技術方案中，所述汽車狀態(tài)信息的視域相對駕駛員的視線下傾3～9°，尺寸為210mm×42mm，投影距離2.0～3.0m。

上述技術方案中，所述汽車前方道路的幾何圖形的視域投影距離為7.0～8.0m。

上述技術方案中，所述駕駛輔助系統(tǒng)包括車道偏離警示系統(tǒng)LDW、自適應巡航控制系統(tǒng)ACC以及導航路線指示系統(tǒng)。

進一步的技術方案，所述增強現實車載平視顯示器AR-HUD還包括用于提示前方道路方向的聲音提示裝置，所述聲音提示裝置與所述增強現實控制器電連接。

進一步的技術方案，所述增強現實車載平視顯示器AR-HUD還包括用于提示前方道路方向錯誤的報警裝置，所述報警裝置與所述增強現實控制器電連接。

由于上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優(yōu)點：

(1)本實用新型公開的增強現實車載平視顯示器，將增強現實技術應用到車載平視顯示器中，實現了人車新對話形式，通過內部特殊設計的光學系統(tǒng)將圖像信息精確地結合于實際交通路況中,從而擴展了或者說增強了駕駛者對于實際駕駛環(huán)境的感知；

(2)本實用新型公開的增強現實車載平視顯示器，通過設置人臉攝像頭和顯示屏，駕駛員在與乘坐人員交談時，不需要回頭，根據交談人員的聲音位置和聲音方向即時啟動相應的人臉攝像頭和顯示屏，提高了駕駛乘坐的安全性；

(3)本實用新型公開的增強現實車載平視顯示器，通過設置聲音提示裝置，即時提醒駕駛人員；

(4)本實用新型公開的增強現實車載平視顯示器，通過設置報警裝置，當駕駛人員行駛偏離軌跡時，進行報警。

附圖說明

圖1為本實用新型公開的增強現實車載平視顯示器的組成方框圖。

其中，100、駕駛員輔助系統(tǒng)；200、資料處理單元；300、近距離影像顯示單元；410、攝像頭組件；420、傳感器組件；500、現實增強控制腔；600、遠距離影像顯示單元；610、聲音提示裝置；620、報警裝置；700、人臉攝像頭；800、攝像顯示控制器；900、顯示屏。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。

實施例一

參見圖1，如其中的圖例所示，一種增強現實車載平視顯示器AR-HUD，用于駕駛者在駕駛汽車時增強對于實際駕駛環(huán)境的感知，上述汽車配備有駕駛員輔助系統(tǒng)100，上述增強現實車載平視顯示器AR-HUD包括：

資料處理單元200，其與駕駛員輔助系統(tǒng)100電連接，用于將汽車上各系 統(tǒng)的資料整合處理之后，根據選擇的模式轉換成預先設定的符號或者圖形或者文字或者是數字形態(tài)并輸出汽車狀態(tài)信息；

近距離影像顯示單元300，其與資料處理單元200電連接，其在駕駛員前方的車體位置形成狀態(tài)投影面，用于顯示所述汽車狀態(tài)信息；

攝像頭組件410，其包括分別安裝在汽車后視鏡位置的多個攝像頭，用于獲取汽車前方的物體和視覺場景的至少一個圖像；

傳感器組件420，其包括分別安裝在汽車前保險杠位置、汽車后保險杠位置、汽車車身的側邊以及汽車車身的底部的多個傳感器，用于獲取汽車前方、后方、兩側以及下方的物體的運動速度、靜止距離以及所處角度；

增強現實控制器500，其分別與攝像頭組件410和傳感器組件420電連接，用于分別根據攝像頭的數據繪制汽車前方道路幾何形狀、根據攝像頭和傳感器的數據確定汽車前方物體信息、以及將汽車前方道路幾何形狀數據和汽車前方物體信息數據編譯在駕駛員輔助系統(tǒng)100的地圖框架中，然后汽車前方道路幾何形狀數據、汽車前方物體信息數據以及地圖框架進行融合后計算出駕駛員位置看到的汽車前方道路的幾何圖形；

遠距離影像顯示單元600，其與增強現實控制器500電連接，其投影在前方道路上，用于將汽車前方道路的幾何圖形與當前交通狀況相融合。

通過內部特殊設計的光學系統(tǒng)將圖像信息精確地結合于實際交通路況中,從而擴展了或者說增強了駕駛者對于實際駕駛環(huán)境的感知。

AR-HUD光學系統(tǒng)能夠在駕駛員的視野區(qū)域合理的疊加顯示駕駛員輔助系統(tǒng)的狀態(tài)以及這些信息的含義，作為人機界面新成員的AR-HUD在試生產階段就已與駕駛員輔助系統(tǒng)的環(huán)境傳感器以及GPS數據、地圖資料和駕駛動態(tài)數據建立密切的網絡聯系。

車輛在前保險杠和后視鏡上分別安裝有雷達傳感器和一個CMOS單攝像頭。為AR-HUD應用所選擇的高級駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)包括車道偏離 警示系統(tǒng)(LDW)、自適應巡航控制系統(tǒng)(ACC)和導航系統(tǒng)路線指示。

如果駕駛員輔助系統(tǒng)識別到重要情況，AR-HUD會將報警信息以虛擬圖像的方式呈遞給駕駛者，除了直接帶來安全好處外，這種對話形式還是未來自動化駕駛的一項關鍵技術。這種增強的信息顯示效果將更容易讓駕駛者建立起對于自動駕駛這種新駕駛功能的信任。

AR-HUD可以實現由兩個不同投影距離產生的投影面，其也被稱為近投影或狀態(tài)投影面，和遠投影或增強投影面。近景投影出現在駕駛員前方的發(fā)動機罩末端，能夠顯示駕駛員所選的狀態(tài)信息，如即時速度、有效距離限制如禁止超車和限速、或ACC當前設置。如要查看這些信息，駕駛員只需稍稍將視線下調約6°。狀態(tài)投影信息的視域尺寸為5°×1°(相當于210mm×42mm)，投影距離2.4m。其相當于“傳統(tǒng)”抬頭顯示器的虛擬圖像，該傳統(tǒng)方式的抬頭顯示器是基于一個反射鏡光學系統(tǒng)和成像單元(PGU)。后者由一個TFT(薄膜晶體管)顯示器組成，使用LED強背光顯示內容。此成像單元極其緊湊地集成在AR-HUD模塊的上部。這個反射鏡光學系統(tǒng)將虛擬顯示的內容放大。這些功能借助曲面反射鏡得以實現。為了實現不同投影距離的兩個投影面。兩個投影面的光路在內部微微重疊。近投影面的光路只使用AR-HUD鏡(非球面)的上緣區(qū)域，不需要另外一個“反射鏡”。

增強投影面的投影距離在駕駛員前方7.5m，可將增強的顯示符號直接投射在道路上，與當前交通狀況相融合。遠投影面的新成像單元與在電影數字投影機中一樣，由數字微鏡元件(DMD)生成圖像元素。PGU的核心是一種擁有數十萬微小反射鏡矩陣的光學半導體，其可借助靜電場單獨傾斜。微反射鏡矩陣按時間順序被三色LED(紅色、藍色和綠色)快速交替照亮。用帶濾色功能的偏轉反射鏡(即雙色濾鏡)確保三色光準直(平行方向)。這些特殊鏡子根據顏色讓光線通過或反射。為了與點亮的顏色同步，該顏色的所有微反射鏡傾斜，使射入的光線通過透鏡反射出去，在后面的成像屏幕上形成該顏色的 單個像點。所有三種顏色的同步方法是相同的。人眼“綜合”成像屏幕上的所有三種顏色，得到全色圖像。

從成像屏幕正面看，接下來的光學路徑類似于傳統(tǒng)的抬頭顯示器的光學路徑：成像幕上的圖像通過第一個鏡子(反射鏡)反射到第二個更大的鏡子(ARHUD鏡)上。從那里射向風玻璃。增強光學系統(tǒng)的出射面幾乎達到DINA4尺寸。由此形成視域尺寸為10°X4.8°的增強投影面，相當于直接視野內有幾何寬度130厘米和高度63厘米的可增強視域。如要讀取這個遠投影面中的信息，駕駛員的視野可稍稍下調2.4°。兩個投影面(狀態(tài)和增強投影面)的成像單元能夠配合環(huán)境亮度調整顯示亮度，光密度可達到10000坎德拉/平方米以上。因此，幾乎在任何強烈的環(huán)境光條件下都能清晰顯示。

在大多數交通情況下，用7.5m遠投影面直接在行駛道路上增強內容，而2.4m近投影面則用于顯示狀態(tài)信息。

增強圖像顯示出現在車輛前方約18到20m且根據路線持續(xù)大約100m時，駕駛員會感到比較舒適。AR-Creator是一種極具挑戰(zhàn)的最新發(fā)展方向。此控制器須對大量數據流進行評估，以使圖像元素在成像幕上精確定位，從而準確投影到駕駛員的AR-HUD視域中。其中一些需要進行相當多的運算。

AR-Creator將對三個來源的數據進行融合：單攝像頭可用于繪制道路幾何形狀。其中包括回旋曲線、車輛前方車道曲率的數學描述。車輛前方物體的大小、位置和距離來自雷達傳感器數據與對照的相機數據組合。最后，大陸集團的電子地平線(eHorizon)提供地圖框架，將現場傳感數據編譯其中。在演示車輛上eHorizon仍是靜態(tài)的，僅僅使用導航數據資料。大陸集團業(yè)的高動態(tài)聯網eHorizon產品已到達批量生產水平，它可以處理各種來源(車對車、交通控制中心等)的數據并在AR-HUD上顯示。通過整合行駛動態(tài)數據、攝像頭數據和GPS數據在數字地圖上定位車輛位置。利用融合的AR-Creator利用融合的數據計算出從駕駛員位置看到的車前方道路的幾何圖形。這樣可行是 因為駕駛員眼睛的位置是知道的：在演示車輛上司機在駕駛前需正確設置一下眼睛識別框的位置。這個操作可以通過內部攝像頭自動進行。它能夠識別駕駛者眼睛的位置并指導眼睛識別框定位。眼睛識別框是一個矩形區(qū)域，其寬度和高度與理論“視窗”相當。就只要駕駛員從這個窗口看向道路，他就能看到完整的AR-HUD圖像。乘客看不到HUD和AR-HUD顯示的內容。

AR-Creator從眼睛識別框的可調節(jié)位置知道，駕駛員眼睛在哪里，以及正在以哪個角度查看交通狀況和周圍環(huán)境。駕駛員輔助系統(tǒng)如果探測到什么情況，相應的虛擬圖像提示就會生成并投射到AR-HUD屏幕的正確位置上。

其中，上述汽車狀態(tài)信息包括即時速度、有效距離限制以及ACC當前設置中的一種或多種信息，上述汽車前方物體信息包括前方物體的大小、位置以及距離中的一個或多個信息，上述汽車狀態(tài)信息的視域相對駕駛員的視線下傾3～9°，尺寸為210mmx42mm，投影距離2.0～3.0m，上述汽車前方道路的幾何圖形的視域投影距離為7.0～8.0m，上述駕駛輔助系統(tǒng)包括車道偏離警示系統(tǒng)LDW、自適應巡航控制系統(tǒng)ACC以及導航路線指示系統(tǒng)。

為了進一步提高駕駛乘坐安全指數，上述增強現實車載平視顯示器AR-HUD還包括：

至少兩臺人臉攝像頭700，其安裝在汽車座位前方，用于獲取人臉圖像；

至少兩臺顯示屏900，其安裝在汽車座位前方，用于顯示人臉圖像；

攝像顯示控制器800，其分別與人臉攝像頭700和顯示屏900電連接，用于根據聲音位置啟動相應的攝像頭和根據聲音方向啟動相應的顯示屏。

上述增強現實車載平視顯示器AR-HUD還包括用于提示前方道路方向的聲音提示裝置610，聲音提示裝置610與增強現實控制器500電連接。

進一步的技術方案，增強現實車載平視顯示器AR-HUD還包括用于提示前方道路方向錯誤的報警裝置620，報警裝置620與增強現實控制器500電連接。

以上為對本實用新型實施例的描述，通過對所公開的實施例的上述說明， 使本領域專業(yè)技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。