一种基于DLP的车载AR-HUD的制作方法

本发明涉及一种基于dlp的车载ar-hud，属于汽车增强现实显示领域。
背景技术：
：平视显示器(hud)最早应用于军用战斗机上，可以避免飞行员频繁低头看仪表盘，从而提高了飞行员驾驶注意力，有效降低了飞行员视觉疲劳。鉴于hud可以提高驾驶安全性以及生产成本的进一步降低，最近几年陆续应用于汽车领域。hud可以将车速、转速、导航以及故障告警等提示信息显示在驾驶员前方平视范围内，可以真正地做到驾驶时“眼不离路面，手不离方向盘”。传统的hud成像画面会产生畸变，增加驾驶员不适感；同时在外界环境光亮度变化的情况下，不具备亮度调节功能。比如在白天外界环境亮度高，hud显示画面看不清；夜晚外界环境亮度低，显示画面过于刺眼。另外，传统的hud成像距离近，驾驶员观看导航等显示画面与车外景象时，眼睛需要不断变焦，交互性差同时还容易感动视觉疲劳。除此之外，传统的hud视场小，只是简单地将导航、速度信息投影到挡风玻璃上，显示内容及信息有限。技术实现要素：本发明的目的是：提出一种基于dlp的车载ar-hud，不但具有传统hud将导航、车况等信息显示在驾驶员前方平视范围内的功能，而且能够通过自动或手动亮度调节方式，实现显示画面亮度的自由设置以满足不同人群对画面亮度的不同需求，解决传统hud成像距离近，视场小的不足，真正做到显示画面与道路环境完美融合。本发明的技术方案是：一种基于dlp的车载ar-hud，其特征在于：包括电子组件20、dlp显示驱动模块30、光学组件40以及亮度传感器模块50，其特征在于，所述的其中电子组件20包括cpu最小系统和fpga最小系统，通过车上的can总线读取车况信息，包括车速、转速、水温、油耗信息以及手机蓝牙提供的导航坐标信息，绘图生成显示画面，经过畸变校正处理后，驱动dlp显示驱动模块30中的dlp像源，最终通过光学组件40显示在挡风玻璃前方；fpga最小系统中的fpga解析cpu最小系统中的cpu发送的spi协议包，判断系统是采用手动亮度调节还是自动亮度调节；当选择手动亮度调节时，spi协议包中的亮度等级就决定显示画面亮度；当选择自动亮度调节时，对亮度传感器模块50通过i2c协议采集到的外界环境光亮度进行亮度分级，决定显示画面亮度。所述的电子组件20的畸变校正实现包括位置校正和像素校正，其中像素校正对画面像素进行双线性差值和滤波处理。所述光学组件40包括第一自由曲面反射镜、第二自由曲面反射镜、风挡玻璃，dlp显示驱动模块30中的dlp像源输出的显示画面依次经过第一自由曲面反射镜、第二自由曲面反射镜以及风挡玻璃反射后成像在风挡玻璃前方。所述的亮度传感器模块50采集外界环境光亮度，通过i2c协议传送给电子组件20，电子组件20对采集到的外界环境光亮度进行亮度分级。所述的cpu采用imax6芯片,fpga采用xilinxa7芯片。所述的fpga接收cpu发送的lvds视频信号，lvds解码直接利用fpga内部的serdes接口资源完成lvds视频信号解码。所述的dlp显示驱动模块30一方面接收电子组件20发送的hdmi视频信号，驱动dlp像源显示相应画面；另一方面接收电子组件20通过spi协议发送的亮度等级信号来调整dlp像源输出亮度。所述的dlp像源散热一方面通过安装散热翅片来增大物理散热面积，另一方面让散热片紧贴外壁将热量传导。本发明专利具有的优点如下：1.能够通过自动或手动亮度调节方式，实现显示画面亮度的自由设置以满足不同人群对画面亮度的不同需求，2.成像距离远，视场大，不但能够将导航、车速、转速信息投影到挡风玻璃上，实现虚拟仪表表示；而且能够与真实的道路环境相融合，在提高驾驶体验的同时，降低了驾驶员的视觉疲劳。3.采用dlp显示技术，显示亮度更大，画面更清晰，画面可靠性更高。4.根据导航坐标信息绘图生成导航画面，降低数据传输带宽，导航显示画面更加可靠。5.采用预畸变画面处理技术，可以解决在大视场要求下显示画面变形的现象。附图说明下面结合以示例的方式示出本发明的原理，附图给出详细的描述。仅以示例方式给出下述描述，并不限制本发明的范围。图1为ar-hud显示系统架构图。图2为预畸变原理示意图。图3为ar-hud光学组件二维示意图。图4为ar-hud显示系统安放位置示意图。其中，包括电子组件20、dlp显示驱动模块30、光学组件40以及亮度传感器模块50。具体实施方式下面结合附图进一步具体的描述本发明的实施方式：如图1所示，一种基于dlp的车载ar-hud，包括电子组件20、dlp显示驱动模块30、光学组件40以及亮度传感器模块50。电子组件20由cpu最小系统和fpga最小系统构成。cpu采用imax6芯片，一方面接收手机蓝牙提供的导航坐标信息，绘图生成导航画面。如果通过手机蓝牙直接传输导航画面，需要数据传输带宽较大，同时传输过程中数据出错的概率增高，导致显示导航画面可靠性不高；另一方面通过车上can总线接收车况信息，包括车速、转速、水温、油耗等信息，将这些车况信息融合到导航画面中生成最终的显示画面，通过lvds将显示视频发送给fpga；同时cpu接收手机蓝牙提供的亮度指令，生成相应的spi协议输出给fpga处理，spi协议包格式如下：包头亮度控制方式亮度等级包尾其中，包头、亮度控制方式、亮度等级和包尾分别为一个字节。亮度控制方式为01时表示自动亮度调节，02表示手动亮度调节。亮度等级01～08分别表示八个亮度级别，级别越大表示显示画面越亮。fpga采用xilinxa7芯片，完成三个方面的功能：接口接收功能，接收cpu发送的lvds视频信号，lvds解码不使用专用解码芯片，直接利用fpga内部的serdes接口资源完成lvds视频信号解码，从而减小功耗和面积。数据处理功能，对接收的lvds视频信号进行畸变校正处理。因为在光学系统中，图像会因畸变而变形，这种现象在大视场光学系统中尤为严重。如果对视频信号不做任何处理，经过后面一系列光学系统后，人眼观察到的画面是严重扭曲的。所以需要按照光学系统的畸变特性，对输入画面进行畸变校正处理，这样才可以实现在大视场要求下画面的正常显示，畸变校正原理示意图如图2所示。亮度控制功能，fpga芯片解析cpu芯片发送的spi协议包，判断系统是采用手动亮度调节还是自动亮度调节。当选择手动亮度调节时，spi协议包中的亮度等级就决定显示画面亮度；当选择自动亮度调节时，对亮度传感器模块50通过i2c协议采集到的外界环境光亮度进行亮度分级，从而决定显示画面亮度，而不是采用spi协议包中的亮度等级。dlp显示驱动模块30不但接收电子组件20发送的hdmi视频信号，驱动dlp像源显示相应画面，而且接收电子组件20通过spi发送的亮度等级信号来调整dlp像源输出亮度。其中dlp像源散热一方面通过安装散热翅片来增大物理散热面积，另一方面让散热片紧贴外壁将热量传导，这样保证dlp像源处于正常的工作温度。如图3所示，光学组件40包括第一自由曲面反射镜、第二自由曲面反射镜以及风挡玻璃。dlp像源发出的光线经过第一、第二自由曲面反射镜以及风挡玻璃反射后成像在风挡玻璃前方，在驾驶员前方平视范围内形成虚像。ar-hud显示系统采用dlp显示技术，显示颜色为彩色，画面分辨率不小于854×480，最大显示亮度不小于8000cd/m2，成像距离不小于8m,视场不小于10°×4°。如图4所示为ar-hud显示系统安放位置示意图，其需要在汽车出厂前安装到仪表台下方。当前第1页12