CN106094215B - 车载平视显示装置、系统及其增强现实的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了车载平视显示装置、系统及其增强现实的方法，其中，该装置包括：显示装置和镜面；该显示装置包括呈阵列形式排列的一组显示屏，该一组显示屏中的显示屏个数为多个；每个显示屏分别与车载成像处理装置连接，用于接收车载成像处理装置输出的行驶标识信号，其中，每个显示屏接收的行驶标识信号组合为完整的行驶标识；每个显示屏接收的行驶标识信号经镜面一次或多次反射至车辆挡风玻璃上，呈现完整的行驶标识。本发明实施例使HUD投射在挡风玻璃上的图像较大且距离较远。

Description

车载平视显示装置、系统及其增强现实的方法

技术领域

本发明涉及车用显示技术领域，具体而言，涉及车载平视显示装置、系统及其增强现实的方法。

背景技术

平视显示器(Head Up Display)，简称HUD，是应用在航空器、汽车等上的驾驶辅助仪器。上述HUD是利用光学反射的原理，将重要的行驶相关资讯投射在驾驶员面前的挡风玻璃上。该挡风玻璃的高度大致与驾驶员的眼睛高度一致，HUD投射的文字和影像可以调整在驾驶员正常驾驶时的视野当中，使驾驶员不需要低头查看仪表的显示与资料，始终保持抬头的姿态，降低低头与抬头之间忽略外界环境的快速变化以及眼睛焦距需要不断调整产生的延迟与不适。

由于现有的车用显示设备成本较高，且当显示屏幕越大时，工作温度越高，过高的工作温度会影响设备的正常运行，因此，现有的HUD投射在挡风玻璃上的图像较小，且成像距离近，导致驾驶员在观看该图像时仍需要转移视线。

针对上述HUD投射在挡风玻璃上的图像较小且距离较近的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供车载平视显示装置、系统及其增强现实的方法，以使HUD投射在挡风玻璃上的图像较大且距离较远。

第一方面，本发明实施例提供了一种车载平视显示装置，该装置包括：显示装置和镜面；该显示装置包括呈阵列形式排列的一组显示屏，该一组显示屏中的显示屏个数为多个；每个显示屏分别与车载成像处理装置连接，用于接收车载成像处理装置输出的行驶标识信号，其中，每个显示屏接收的行驶标识信号组合为完整的行驶标识；每个显示屏接收的行驶标识信号经镜面一次或多次反射至车辆挡风玻璃上，呈现完整的行驶标识。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述显示装置在车辆挡风玻璃的指定位置，上述镜面包括与指定位置对应的一组平面镜和/或凹面镜。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述显示装置设置于车辆挡风玻璃的底部；上述镜面包括一个平面镜和一个凹面镜；该平面镜设置于显示装置的一侧，该凹面镜设置于显示装置的另一侧，且位于平面镜的对立位置；上述显示装置发出的图像先经过平面镜的反射，再经过凹面镜的反射，至车辆挡风玻璃上。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述显示装置设置于车辆挡风玻璃的顶部；上述镜面包括一个凹面镜；上述显示装置发出的图像经过凹面镜的反射至车辆挡风玻璃上。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述显示装置设置于车辆内部的后视镜上；上述镜面包括一个凹面镜；上述显示装置发出的图像经过凹面镜的反射至车辆挡风玻璃上。

结合第一方面的第二种可能的实施方式至第一方面的第四种可能的实施方式中的任一种实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述车载平视显示装置还包括底座和电机，该底座与凹面镜通过铰接结构连接；该电机通过控制铰接结构的旋转，调节凹面镜的角度。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述电机为二自由度电机。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述显示屏为数字光处理DLP显示屏或薄膜晶体管TFT显示屏；上述镜面表面设置有增益镀膜，该增益镀膜用于增加镜面的反射强度。

第二方面，本发明实施例提供了一种车载平视显示系统，该系统包括上述车载平视显示装置，还包括车载成像处理装置和一个或多个图像采集器；该图像采集器实时采集路况信息；该车载成像处理装置用于根据路况信息生成行驶标识，将行驶标识分割为与所连显示屏的个数相同数目的行驶标识信号，将行驶标识信号发送至对应的显示屏。

第三方面，本发明实施例提供了一种车载平视显示增强现实的方法，该方法包括：车载成像处理装置通过图像采集器实时获取路况信息；上述车载成像处理装置采用视觉识别技术从获取到的路况信息中提取出目标对象；其中，该目标对象包括车辆、道路或建筑物中的一种或多种；上述车载成像处理装置对目标对象进行分析，生成行驶标识；上述车载成像处理装置将行驶标识分割为与所连显示屏的个数相同数目的行驶标识信号；其中，各个显示屏呈阵列形式排列；上述车载成像处理装置将分割的每个行驶标识信号分别输出至对应的显示屏，以使每个显示屏接收的行驶标识信号经镜面一次或多次反射至车辆挡风玻璃上，呈现完整的行驶标识。

本发明实施例提供的车载平视显示装置、系统及其增强现实的方法，通过呈阵列形式排列的一组显示屏，可以在采用多个小屏幕的情况下显示较大的图像，该图像再经过镜面的一次或多次反射至车辆挡风玻璃上，进而呈现完整的行驶标识；该方式可以使投射在挡风玻璃上的图像较大且距离较远，从而提高了用户的体验度。

进一步，通过图像采集器实时获取路况信息，车载成像处理装置根据路况信息中的目标对象生成对应的行驶标识，该行驶标识通过各个显示屏的显示和镜面的反射至车辆挡风玻璃上，呈现完整的行驶标识；通过上述方法可以将上述目标对象的实景对应的位置呈现相应的行驶标识，进而将虚拟图像和现实场景准确叠加，实现车载平视显示增强现实的目的。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的一种车载平视显示装置的结构示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的一种车载平视显示装置的具体结构示意图；

图3示出了本发明实施例所提供的另一种车载平视显示装置的具体结构示意图；

图4示出了本发明实施例所提供的第三种车载平视显示装置的具体结构示意图；

图5示出了本发明实施例所提供的一种车载平视显示系统的结构示意图；

图6示出了本发明实施例所提供的一种车载平视显示增强现实的方法的流程图；

图7示出了本发明实施例所提供的一种车载平视显示增强现实的的效果示意图。

图示说明：

20-显示装置 22-车辆挡风玻璃

24-平面镜 26-凹面镜

28-电路板 29-装置外壳

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

考虑到现有的HUD投射在挡风玻璃上的图像较小且距离较近的问题，本发明实施例提供了车载平视显示装置、系统及其增强现实的方法，该技术可以采用相关的软件和硬件实现，下面通过实施例进行描述。

实施例1

参见图1所示的一种车载平视显示装置的结构示意图。该装置包括显示装置10和镜面12；该显示装置10包括呈阵列形式排列的一组显示屏14，该一组显示屏中的显示屏个数为多个；每个上述显示屏分别与车载成像处理装置连接，用于接收该车载成像处理装置输出的行驶标识信号，其中，每个上述显示屏接收的行驶标识信号组合为完整的行驶标识；每个上述显示屏接收的行驶标识信号经上述镜面12一次或多次反射至车辆挡风玻璃上，呈现完整的行驶标识。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。

本发明实施例在实际实现时，上述显示装置中呈阵列形式排列的一组显示屏可以水平排列成一排；每个显示屏之间的间距可以结合图像拼接技术确定。上述行驶标识可以包括转弯标识、障碍提醒标识、变道提醒标识或者桥梁、路口提醒标识等等；当上述车载成像处理装置与外部设备连接时，上述行驶标识还包括时间、行驶速度、油量信息和其他信息等。

上述行驶标识信号经镜面一次或多次反射至车辆挡风玻璃上后，再被车辆挡风玻璃反射至用户人眼中，此时人眼透过挡风玻璃看见的虚像呈现在挡风玻璃前方较远的位置，且图像较大，因此用户在驾驶车辆时，可以不需要大幅度转移视线焦距即可看见行驶标识。

例如，5个6寸TFT屏幕形成的显示屏阵列发出的图像经过5块非球面镜片的反射投射到挡风玻璃上，并结合图像拼接算法，可以使该挡风玻璃将近三分之一面积的部分可呈现约4800*480分辨率的完整、连续的图像。

通过上述呈阵列形式排列的一组显示屏，可以在采用多个小屏幕的情况下显示较大的图像，该图像再经过镜面的一次或多次反射至车辆挡风玻璃上，进而呈现完整的行驶标识；该方式可以使投射在挡风玻璃上的图像较大且距离较远，从而提高了用户的体验度。

由于上述显示装置和镜面的位置会影响挡风玻璃上的成像效果，本发明实施例在实际实现时，上述显示装置在车辆挡风玻璃的指定位置，镜面包括与指定位置对应的一组平面镜和/或凹面镜。

具体地，上述显示装置可以设置在车辆挡风玻璃附近的多个位置，上述显示装置在不同位置时，需要采用不同种类和数量的镜面，以使上述显示装置显示的图像呈现在挡风玻璃上。

上述方式可以实现显示装置和镜面的多种安装方式，以提高图像的成像效果和上述装置的实用性。

考虑到上述显示装置和镜面可能需要安装在同一个位置，本发明实施例在实际实现时，参见图2所示的一种车载平视显示装置的具体结构示意图；上述显示装置20设置于车辆挡风玻璃22的底部；上述镜面包括一个平面镜24和一个凹面镜26；该平面镜24设置于显示装置20的一侧，该凹面镜26设置于显示装置20的另一侧，且位于平面镜的对立位置；显示装置发出的图像先经过平面镜的反射，再经过凹面镜的反射，至车辆挡风玻璃上。另外，图2中的一种车载平视显示装置还包括设置在上述凹面镜26底部的电路板28和装置外壳29；上述平面镜24、上述凹面镜26、上述显示装置20和上述电路板设置在上述装置外壳29内部。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

进一步，上述显示装置(该显示装置内的显示屏为高亮度显示屏)发出的图像通过凹面镜和平面镜的多次反射，可以使图像放大至20寸，并呈现在车辆用户正前方的挡风玻璃上，此时用户人眼透过挡风玻璃看见的虚像呈现在挡风玻璃前方较远的位置，该人眼距离上述虚像大约为5米；另外，上述装置还包括外壳，上述显示装置和镜面设置于外壳内部；上述显示装置和镜面可以制作成极小型化，因此该外壳的尺寸也可以极小型化，例如，200毫米*150毫米*40毫米。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

上述安装方式可以使显示装置和镜面安装在同一个位置，且投射在挡风玻璃上的图像较大且距离较远，同时产品尺寸较小。

考虑到用户可能需要将上述显示装置和镜面安装在不同的位置，本发明实施例在实际实现时，参见图3所示的另一种车载平视显示装置的具体结构示意图；上述显示装置20设置于车辆挡风玻璃22的顶部；上述镜面包括一个凹面镜26；上述显示装置20发出的图像经过凹面镜26的反射至车辆挡风玻璃22上。上述方式通过一个凹面镜将设置在车辆挡风玻璃的顶部的显示装置发出的图像投射至车辆挡风玻璃上，可以使图像方法且图像清晰、成像距离远。

优选地，上述显示装置还可以设置于车辆内部的后视镜上；上述镜面包括一个凹面镜；上述显示装置发出的图像经过凹面镜的反射至车辆挡风玻璃上。可以使图像放大至18寸。

考虑到在实际应用时，上述凹面镜需要调整角度，上述车载平视显示装置还包括底座40和电机46，参见如图4所示的第三种车载平视显示装置的具体结构示意图，该底座40与凹面镜26通过铰接结构44连接；上述电机46通过控制铰接结构44的旋转，调节凹面镜26的角度。通过上述方式可以调整凹面镜的角度，进而调节呈现在挡风玻璃上的图像的位置。其中，上述电机可以设置在底座上部或者底座内部，还可以设置在铰接结构的内部。

进一步地，本发明实施例在实际实现时，上述电机为二自由度电机。通过上述二自由度电机可以使凹面镜实现多角度调节。

为了增强呈现的挡风玻璃上的图像的效果，本发明实施例在实际实现时，上述显示屏为数字光处理DLP显示屏或薄膜晶体管TFT显示屏；上述镜面表面设置有增益镀膜，增益镀膜用于增加镜面的反射强度。通过使用上述数字光处理DLP显示屏或薄膜晶体管TFT显示屏，可以提高显示屏的亮度以及在挡风玻璃上成像的清晰度和亮度，同时可以保证呈现在挡风玻璃上图像的高透明度以及在强光下的高亮效果；通过在镜面表面设置增益镀膜，可以提高镜面的反射率，进而提高成像的亮度。

实施例2

对应于上述实施例1，本发明实施例还提供了一种车载平视显示系统，参见图5所示的一种车载平视显示系统的结构示意图，该系统包括上述实施例1中的一种车载平视显示装置50，还包括车载成像处理装置52和一个或多个图像采集器(图5中以2个图像采集器为例，包括第一图像采集器54和第二图像采集器56)；上述第一图像采集器54和第二图像采集器56实时采集路况信息；上述车载成像处理装置52用于根据路况信息生成行驶标识，将该行驶标识分割为与所连显示屏的个数相同数目的行驶标识信号，将该行驶标识信号发送至对应的显示屏。

进一步地，上述图像采集器可以设置于车辆挡风玻璃的顶部；当上述图像采集器的数量为2个时，上述第一图像采集器54和第二图像采集器56可以分别设置于车辆挡风玻璃的左上角和右上角；当上述图像采集器的数量为2个以上时，上述图像采集器还可以设置在车辆的后部和侧部，用于更全面地采集车辆周围路况信息。

上述方式通过图像采集器可以实时获取车辆的路况信息，上述车载成像处理装置通过获取到的路况信息生成对应的行驶标识，通过车载平视显示装置将行驶标识投射至车辆挡风玻璃上，以供车辆用户根据实际路况和行驶标识变更车辆运行状态。

实施例3

对应于上述实施例1和实施例2，本发明实施例还提供了一种车载平视显示增强现实的方法，该方法可以采用实施例2中提供的一种车载平视显示系统实现；参见图6所示的一种车载平视显示增强现实的方法的流程图，该方法包括如下步骤：

步骤S602，车载成像处理装置通过图像采集器实时获取路况信息；

步骤S604，上述车载成像处理装置采用视觉识别技术从获取到的路况信息中提取出目标对象；其中，该目标对象包括车辆、道路或建筑物中的一种或多种；

步骤S606，上述车载成像处理装置对上述目标对象进行分析，生成行驶标识；

步骤S608，上述车载成像处理装置将上述行驶标识分割为与所连显示屏的个数相同数目的行驶标识信号；其中，各个显示屏呈阵列形式排列；

步骤S610，上述车载成像处理装置将分割的每个行驶标识信号分别输出至对应的显示屏，以使每个显示屏接收的行驶标识信号经镜面一次或多次反射至车辆挡风玻璃上，呈现完整的行驶标识。

为了更进一步地描述上述实施例2中的一种车载平视显示系统采用实施例3中的一种车载平视显示增强现实的方法的显示效果，参见图7所示的一种车载平视显示增强现实的效果示意图。该图中，不同的显示屏幕显示的内容不同，采用上述一种车载平视显示系统并结合图像拼接技术将所有屏幕显示的内容完整地投射至挡风玻璃上，并采用上述一种车载平视显示增强现实的方法将上述投射在挡风玻璃上的虚拟图像和现实场景准确叠加，实现车载平视显示增强现实的目的。

上述方法通过图像采集器实时获取路况信息，车载成像处理装置根据路况信息中的目标对象生成对应的行驶标识，该行驶标识通过各个显示屏的显示和镜面的反射至车辆挡风玻璃上，呈现完整的行驶标识；通过上述方法可以将上述目标对象的实景对应的位置呈现相应的行驶标识，进而将虚拟图像和现实场景准确叠加，实现车载平视显示增强现实的目的。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种车载平视显示装置，其特征在于，所述装置包括：显示装置和镜面；所述显示装置包括呈阵列形式排列的一组显示屏，所述一组显示屏中的显示屏个数为多个；显示屏之间存在间距；所述镜面包括一个凹面镜；

每个所述显示屏分别与车载成像处理装置连接，用于接收所述车载成像处理装置输出的行驶标识信号，其中，每个所述显示屏接收的所述行驶标识信号组合为完整的行驶标识；

每个所述显示屏接收的所述行驶标识信号经所述镜面一次或多次反射至车辆挡风玻璃上，呈现所述完整的行驶标识。

2.根据权利要求1所述的车载平视显示装置，其特征在于，所述显示装置在车辆挡风玻璃的指定位置，所述镜面包括与所述指定位置对应的一组平面镜和/或凹面镜。

3.根据权利要求2所述的车载平视显示装置，其特征在于，所述显示装置设置于所述车辆挡风玻璃的底部；所述镜面包括一个平面镜和一个凹面镜；所述平面镜设置于所述显示装置的一侧，所述凹面镜设置于所述显示装置的另一侧，且位于所述平面镜的对立位置；

所述显示装置发出的图像先经过所述平面镜的反射，再经过所述凹面镜的反射，至所述车辆挡风玻璃上。

4.根据权利要求2所述的车载平视显示装置，其特征在于，所述显示装置设置于所述车辆挡风玻璃的顶部；所述镜面包括一个凹面镜；

所述显示装置发出的图像经过所述凹面镜的反射至所述车辆挡风玻璃上。

5.根据权利要求2所述的车载平视显示装置，其特征在于，所述显示装置设置于车辆内部的后视镜上；所述镜面包括一个凹面镜；

所述显示装置发出的图像经过所述凹面镜的反射至所述车辆挡风玻璃上。

6.根据权利要求3至5中任一所述的车载平视显示装置，其特征在于，所述车载平视显示装置还包括底座和电机，所述底座与所述凹面镜通过铰接结构连接；所述电机通过控制所述铰接结构的旋转，调节所述凹面镜的角度。

7.根据权利要求6所述的车载平视显示装置，其特征在于，所述电机为二自由度电机。

8.根据权利要求1所述的车载平视显示装置，其特征在于，所述显示屏为数字光处理DLP显示屏或薄膜晶体管TFT显示屏；

所述镜面表面设置有增益镀膜，所述增益镀膜用于增加所述镜面的反射强度。

9.一种车载平视显示系统，其特征在于，所述系统包括权利要求1至8中任一所述的车载平视显示装置，还包括车载成像处理装置和一个或多个图像采集器；

所述图像采集器实时采集路况信息；

所述车载成像处理装置用于根据所述路况信息生成行驶标识，将所述行驶标识分割为与所连显示屏的个数相同数目的行驶标识信号，将所述行驶标识信号发送至对应的显示屏。

10.一种车载平视显示增强现实的方法，其特征在于，所述方法包括：

车载成像处理装置通过图像采集器实时获取路况信息；

所述车载成像处理装置采用视觉识别技术从获取到的所述路况信息中提取出目标对象；其中，所述目标对象包括车辆、道路或建筑物中的一种或多种；

所述车载成像处理装置对所述目标对象进行分析，生成行驶标识；

所述车载成像处理装置将所述行驶标识分割为与所连显示屏的个数相同数目的行驶标识信号；其中，各个所述显示屏呈阵列形式排列；

所述车载成像处理装置将分割的每个所述行驶标识信号分别输出至对应的所述显示屏，以使每个所述显示屏接收的所述行驶标识信号经镜面一次或多次反射至车辆挡风玻璃上，呈现完整的所述行驶标识。