本实用新型涉及电数据数字处理领域，具体涉及一种增强现实车载平视显示器AR-HUD。
背景技术：
平视显示器(HUD)通常使用在车辆中，用于将信息投射到驾驶者的眼睛。HUD是前显示装置，被设计成在车辆的前窗(即挡风玻璃)上呈现车辆的行驶信息。换言之，HUD装置产生并显示虚像，以使驾驶者看到诸如速度、燃油水平、温度、警告、方向等各种类型的信息，这些信息过去通常显示在车辆的仪表群上。
HUD最初是使用在飞行器上，为飞行员提供增大的视野。目前，HUD已开始使用在车辆中，为了在驾驶时显示驾驶信息，并减少因驾驶者的目光从道路离开而造成的事故。例如，通过使用平视显示器装置，驾驶者可以使其注意力集中在前方(即，朝向道路)，从而减小事故风险。某些HUD装置还提供夜视功能，使驾驶者能够在黑暗中识别前方物体，同时显示来源于仪表群的信息。
因此，HUD可以是一种通过显示与车辆操作有关的信息的图像来呈现信息，而无需驾驶者在驾驶时将其注意力从前方道路转移的装置。通常，HUD通过插入到前方挡风玻璃中的屏幕胶片来实现，以减少驾驶者的眼睛移动。这种HUD可包括用于产生图像的图像源(例如液晶显示器(LCD)；光学系统，形成从图像源产生并投射的图像；以及用于驾驶者控制的接口。应该以离开挡风玻璃的最佳距离、有效的焦距，从图像源投射图像。
用于车辆的HUD能够在前挡风玻璃上显示来源于仪表群的信息，例如车速、英里数、每分钟转数(RPM)等，使得驾驶者能够在驾驶时容易地获得 驾驶信息。此外，当车辆停下来或者驾驶者将车辆从停车到换档时，HUD通过将车辆的各种内部系统的信息表达成图像，将虚像显示在挡风玻璃上。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本实用新型的发明目的在于提供一种增强现实车载平视显示器AR-HUD，实现了人车新对话形式，通过内部特殊设计的光学系统将图像信息精确地结合于实际交通路况中,从而扩展了或者说增强了驾驶者对于实际驾驶环境的感知。
为实现上述发明目的，本实用新型提供以下的技术方案：一种增强现实车载平视显示器AR-HUD，用于驾驶者在驾驶汽车时增强对于实际驾驶环境的感知，所述汽车配备有驾驶员辅助系统，所述增强现实车载平视显示器AR-HUD包括：
资料处理单元，其与所述驾驶员辅助系统电连接，用于将汽车上各系统的资料整合处理之后，根据选择的模式转换成预先设定的符号或者图形或者文字或者是数字形态并输出汽车状态信息；
近距离影像显示单元，其与所述资料处理单元电连接，其在驾驶员前方的车体位置形成状态投影面，用于显示所述汽车状态信息；
摄像头组件，其包括分别安装在汽车后视镜位置的多个摄像头，用于获取汽车前方的物体和视觉场景的至少一个图像；
传感器组件，其包括分别安装在汽车前保险杠位置、汽车后保险杠位置、汽车车身的侧边以及汽车车身的底部的多个传感器，用于获取汽车前方、后方、两侧以及下方的物体的运动速度、静止距离以及所处角度；
增强现实控制器，其分别与所述摄像头和所述传感器电连接，用于分别根据所述摄像头的数据绘制汽车前方道路几何形状、根据所述摄像头和所述传感器的数据确定汽车前方物体信息、以及将所述汽车前方道路几何形状数据和所述汽车前方物体信息数据编译在所述驾驶员辅助系统的地图框架中，然后将所 述汽车前方道路几何形状数据、所述汽车前方物体信息数据以及所述地图框架进行融合后计算出驾驶员位置看到的汽车前方道路的几何图形；
远距离影像显示单元，其与所述增强现实控制器电连接，其投影在前方道路上，用于将所述汽车前方道路的几何图形与当前交通状况相融合。
进一步的技术方案，所述增强现实车载平视显示器AR-HUD还包括：
至少两台人脸摄像头，其安装在汽车座位前方，用于获取人脸图像；
至少两台显示屏，其安装在汽车座位前方，用于显示人脸图像；
摄像显示控制器，其分别与所述人脸摄像头和所述显示屏电连接，用于根据声音位置启动相应的摄像头和根据声音方向启动相应的显示屏。
上述技术方案中，所述汽车状态信息包括即时速度、有效距离限制以及ACC当前设置中的一种或多种信息。
上述技术方案中，所述汽车前方物体信息包括前方物体的大小、位置以及距离中的一个或多个信息。
上述技术方案中，所述汽车状态信息的视域相对驾驶员的视线下倾3～9°，尺寸为210mm×42mm，投影距离2.0～3.0m。
上述技术方案中，所述汽车前方道路的几何图形的视域投影距离为7.0～8.0m。
上述技术方案中，所述驾驶辅助系统包括车道偏离警示系统LDW、自适应巡航控制系统ACC以及导航路线指示系统。
进一步的技术方案，所述增强现实车载平视显示器AR-HUD还包括用于提示前方道路方向的声音提示装置，所述声音提示装置与所述增强现实控制器电连接。
进一步的技术方案，所述增强现实车载平视显示器AR-HUD还包括用于提示前方道路方向错误的报警装置，所述报警装置与所述增强现实控制器电连接。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
(1)本实用新型公开的增强现实车载平视显示器，将增强现实技术应用到车载平视显示器中，实现了人车新对话形式，通过内部特殊设计的光学系统将图像信息精确地结合于实际交通路况中,从而扩展了或者说增强了驾驶者对于实际驾驶环境的感知；
(2)本实用新型公开的增强现实车载平视显示器，通过设置人脸摄像头和显示屏，驾驶员在与乘坐人员交谈时，不需要回头，根据交谈人员的声音位置和声音方向即时启动相应的人脸摄像头和显示屏，提高了驾驶乘坐的安全性；
(3)本实用新型公开的增强现实车载平视显示器，通过设置声音提示装置，即时提醒驾驶人员；
(4)本实用新型公开的增强现实车载平视显示器，通过设置报警装置，当驾驶人员行驶偏离轨迹时，进行报警。
附图说明
图1为本实用新型公开的增强现实车载平视显示器的组成方框图。
其中，100、驾驶员辅助系统；200、资料处理单元；300、近距离影像显示单元；410、摄像头组件；420、传感器组件；500、现实增强控制腔；600、远距离影像显示单元；610、声音提示装置；620、报警装置；700、人脸摄像头；800、摄像显示控制器；900、显示屏。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
实施例一
参见图1，如其中的图例所示，一种增强现实车载平视显示器AR-HUD，用于驾驶者在驾驶汽车时增强对于实际驾驶环境的感知，上述汽车配备有驾驶员辅助系统100，上述增强现实车载平视显示器AR-HUD包括：
资料处理单元200，其与驾驶员辅助系统100电连接，用于将汽车上各系 统的资料整合处理之后，根据选择的模式转换成预先设定的符号或者图形或者文字或者是数字形态并输出汽车状态信息；
近距离影像显示单元300，其与资料处理单元200电连接，其在驾驶员前方的车体位置形成状态投影面，用于显示所述汽车状态信息；
摄像头组件410，其包括分别安装在汽车后视镜位置的多个摄像头，用于获取汽车前方的物体和视觉场景的至少一个图像；
传感器组件420，其包括分别安装在汽车前保险杠位置、汽车后保险杠位置、汽车车身的侧边以及汽车车身的底部的多个传感器，用于获取汽车前方、后方、两侧以及下方的物体的运动速度、静止距离以及所处角度；
增强现实控制器500，其分别与摄像头组件410和传感器组件420电连接，用于分别根据摄像头的数据绘制汽车前方道路几何形状、根据摄像头和传感器的数据确定汽车前方物体信息、以及将汽车前方道路几何形状数据和汽车前方物体信息数据编译在驾驶员辅助系统100的地图框架中，然后汽车前方道路几何形状数据、汽车前方物体信息数据以及地图框架进行融合后计算出驾驶员位置看到的汽车前方道路的几何图形；
远距离影像显示单元600，其与增强现实控制器500电连接，其投影在前方道路上，用于将汽车前方道路的几何图形与当前交通状况相融合。
通过内部特殊设计的光学系统将图像信息精确地结合于实际交通路况中,从而扩展了或者说增强了驾驶者对于实际驾驶环境的感知。
AR-HUD光学系统能够在驾驶员的视野区域合理的叠加显示驾驶员辅助系统的状态以及这些信息的含义，作为人机界面新成员的AR-HUD在试生产阶段就已与驾驶员辅助系统的环境传感器以及GPS数据、地图资料和驾驶动态数据建立密切的网络联系。
车辆在前保险杠和后视镜上分别安装有雷达传感器和一个CMOS单摄像头。为AR-HUD应用所选择的高级驾驶员辅助系统(ADAS)包括车道偏离 警示系统(LDW)、自适应巡航控制系统(ACC)和导航系统路线指示。
如果驾驶员辅助系统识别到重要情况，AR-HUD会将报警信息以虚拟图像的方式呈递给驾驶者，除了直接带来安全好处外，这种对话形式还是未来自动化驾驶的一项关键技术。这种增强的信息显示效果将更容易让驾驶者建立起对于自动驾驶这种新驾驶功能的信任。
AR-HUD可以实现由两个不同投影距离产生的投影面，其也被称为近投影或状态投影面，和远投影或增强投影面。近景投影出现在驾驶员前方的发动机罩末端，能够显示驾驶员所选的状态信息，如即时速度、有效距离限制如禁止超车和限速、或ACC当前设置。如要查看这些信息，驾驶员只需稍稍将视线下调约6°。状态投影信息的视域尺寸为5°×1°(相当于210mm×42mm)，投影距离2.4m。其相当于“传统”抬头显示器的虚拟图像，该传统方式的抬头显示器是基于一个反射镜光学系统和成像单元(PGU)。后者由一个TFT(薄膜晶体管)显示器组成，使用LED强背光显示内容。此成像单元极其紧凑地集成在AR-HUD模块的上部。这个反射镜光学系统将虚拟显示的内容放大。这些功能借助曲面反射镜得以实现。为了实现不同投影距离的两个投影面。两个投影面的光路在内部微微重叠。近投影面的光路只使用AR-HUD镜(非球面)的上缘区域，不需要另外一个“反射镜”。
增强投影面的投影距离在驾驶员前方7.5m，可将增强的显示符号直接投射在道路上，与当前交通状况相融合。远投影面的新成像单元与在电影数字投影机中一样，由数字微镜元件(DMD)生成图像元素。PGU的核心是一种拥有数十万微小反射镜矩阵的光学半导体，其可借助静电场单独倾斜。微反射镜矩阵按时间顺序被三色LED(红色、蓝色和绿色)快速交替照亮。用带滤色功能的偏转反射镜(即双色滤镜)确保三色光准直(平行方向)。这些特殊镜子根据颜色让光线通过或反射。为了与点亮的颜色同步，该颜色的所有微反射镜倾斜，使射入的光线通过透镜反射出去，在后面的成像屏幕上形成该颜色的 单个像点。所有三种颜色的同步方法是相同的。人眼“综合”成像屏幕上的所有三种颜色，得到全色图像。
从成像屏幕正面看，接下来的光学路径类似于传统的抬头显示器的光学路径：成像幕上的图像通过第一个镜子(反射镜)反射到第二个更大的镜子(ARHUD镜)上。从那里射向风玻璃。增强光学系统的出射面几乎达到DINA4尺寸。由此形成视域尺寸为10°X4.8°的增强投影面，相当于直接视野内有几何宽度130厘米和高度63厘米的可增强视域。如要读取这个远投影面中的信息，驾驶员的视野可稍稍下调2.4°。两个投影面(状态和增强投影面)的成像单元能够配合环境亮度调整显示亮度，光密度可达到10000坎德拉/平方米以上。因此，几乎在任何强烈的环境光条件下都能清晰显示。
在大多数交通情况下，用7.5m远投影面直接在行驶道路上增强内容，而2.4m近投影面则用于显示状态信息。
增强图像显示出现在车辆前方约18到20m且根据路线持续大约100m时，驾驶员会感到比较舒适。AR-Creator是一种极具挑战的最新发展方向。此控制器须对大量数据流进行评估，以使图像元素在成像幕上精确定位，从而准确投影到驾驶员的AR-HUD视域中。其中一些需要进行相当多的运算。
AR-Creator将对三个来源的数据进行融合：单摄像头可用于绘制道路几何形状。其中包括回旋曲线、车辆前方车道曲率的数学描述。车辆前方物体的大小、位置和距离来自雷达传感器数据与对照的相机数据组合。最后，大陆集团的电子地平线(eHorizon)提供地图框架，将现场传感数据编译其中。在演示车辆上eHorizon仍是静态的，仅仅使用导航数据资料。大陆集团业的高动态联网eHorizon产品已到达批量生产水平，它可以处理各种来源(车对车、交通控制中心等)的数据并在AR-HUD上显示。通过整合行驶动态数据、摄像头数据和GPS数据在数字地图上定位车辆位置。利用融合的AR-Creator利用融合的数据计算出从驾驶员位置看到的车前方道路的几何图形。这样可行是 因为驾驶员眼睛的位置是知道的：在演示车辆上司机在驾驶前需正确设置一下眼睛识别框的位置。这个操作可以通过内部摄像头自动进行。它能够识别驾驶者眼睛的位置并指导眼睛识别框定位。眼睛识别框是一个矩形区域，其宽度和高度与理论“视窗”相当。就只要驾驶员从这个窗口看向道路，他就能看到完整的AR-HUD图像。乘客看不到HUD和AR-HUD显示的内容。
AR-Creator从眼睛识别框的可调节位置知道，驾驶员眼睛在哪里，以及正在以哪个角度查看交通状况和周围环境。驾驶员辅助系统如果探测到什么情况，相应的虚拟图像提示就会生成并投射到AR-HUD屏幕的正确位置上。
其中，上述汽车状态信息包括即时速度、有效距离限制以及ACC当前设置中的一种或多种信息，上述汽车前方物体信息包括前方物体的大小、位置以及距离中的一个或多个信息，上述汽车状态信息的视域相对驾驶员的视线下倾3～9°，尺寸为210mmx42mm，投影距离2.0～3.0m，上述汽车前方道路的几何图形的视域投影距离为7.0～8.0m，上述驾驶辅助系统包括车道偏离警示系统LDW、自适应巡航控制系统ACC以及导航路线指示系统。
为了进一步提高驾驶乘坐安全指数，上述增强现实车载平视显示器AR-HUD还包括：
至少两台人脸摄像头700，其安装在汽车座位前方，用于获取人脸图像；
至少两台显示屏900，其安装在汽车座位前方，用于显示人脸图像；
摄像显示控制器800，其分别与人脸摄像头700和显示屏900电连接，用于根据声音位置启动相应的摄像头和根据声音方向启动相应的显示屏。
上述增强现实车载平视显示器AR-HUD还包括用于提示前方道路方向的声音提示装置610，声音提示装置610与增强现实控制器500电连接。
进一步的技术方案，增强现实车载平视显示器AR-HUD还包括用于提示前方道路方向错误的报警装置620，报警装置620与增强现实控制器500电连接。
以上为对本实用新型实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明， 使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。