用于通过机动车辆的投影系统投射图像的方法和相关联的投影系统与流程

本发明涉及机动车辆照明的领域。

具体地，本发明涉及一种用于将图像投射到道路上的方法和一种机动车辆的投影系统。

背景技术：

夜间驾驶比白天驾驶困难得多。当路标在被前灯照亮的区域内时，才能看到路标。夜间驾驶因此变得困难和疲劳。当驾驶员需要导航不熟悉的路线时，这种困难可能会加剧。全球定位系统(gps)的语音导航系统不一定总是提供令人满意帮助，并且让人的眼睛离开道路而看gps屏幕是不切实际的。

此外，理想的是提供有助于读取路标或在不熟悉的路线上驾驶的夜间驾驶辅助。

技术实现要素：

为此，本发明提供了一种用于通过机动车辆的投影系统投射至少一个图像的方法，所述投影系统包括用于检测事件的装置、能够生成控制信号的处理单元、能够接收控制信号并投射数字图像的投影装置、和存储表示为象形图的至少一个图像的存储单元。投影方法包括以下步骤：

a)检测事件；

b)估算到达事件所用的时间，

c)选择表示检测到的事件的象形图特征的至少一个图像；

d)确定表示所述象形图的动画的图像片段，所述图像片段基于在估算步骤b)中估算的时间而进展；以及

e)将所述图像片段投射到道路上。

根据具体的实施例，根据本发明的投影方法包括以下特征中的一个或多个：

所述投影方法进一步包括以下步骤：

拍摄机动车辆的驾驶员的图像，并且确定驾驶员在被称为投影参照系rp的预定参照系中的位置；

基于确定的驾驶员的位置计算变换矩阵。

所述图像片段由选择的所述至少一个图像、所述变换矩阵、和预定参数建立；

所述动画至少包括象形图相对于水平轴线并垂直于车辆的行驶方向的枢转；

所述投影方法包括以下步骤：将至少一个阴影区域添加到选择的所述至少一个图像以使得象形图被所述驾驶员以3d的形式所感知；

动画显示尺寸增加的象形图；

动画显示象形图的位移移动；

动画包括图像片段中的图像的至少一部分的过增强或欠增强；

所述事件是选自靠近交叉口、危险弯道、速度颠簸和高速公路出口的事件。

检测装置是车辆的地理定位装置，其中所述事件是所沿路径的指示以完善由驾驶员选择的路线。

所述方法还包括以下步骤：拍摄机动车辆的驾驶员的图像，其中确定驾驶员在被称为投影参照系(rp)的预定参照系中的位置的步骤由拍摄的图像来执行。

本发明还涉及一种用于对机动车辆投射至少一个图像的投影系统，所述投影系统包括：

用于检测事件的装置；

用于估算到达事件所用的时间的装置；

适用于存储表示事件的象形图特征的至少一个图像的存储单元；

处理单元，所述处理单元能够从存储单元选择表示检测到的事件的象形图特征的至少一个图像，所述处理单元被设计成建立表示所述象形图的动画的图像片段，所述图像片段基于由估算装置估算的时间而进展；以及

投影装置，所述投影装置能够将所述图像片段投射到道路上。

根据具体的实施例，根据本发明的投影系统包括以下特征中的一个或多个：

处理单元能够由拍摄的至少一个图像确定驾驶员在被称为投影参照系的预定参照系中的位置，处理单元能够基于确定的驾驶员的位置计算变换矩阵，处理单元能够由选择的所述至少一个图像、所述变换矩阵和至少一个预定参数建立所述图像片段。

投影装置包括能够发射光束的光源、能够对图像片段进行成像的成象装置和能够将图像片段投射到道路上的前灯。

投影系统包括成像器，所述成像器能够拍摄机动车辆的驾驶员的图像，并且处理单元能够在拍摄的图像中搜索驾驶员的位置并能够由确定的驾驶员的位置定义变换矩阵。

附图说明

参照附图，阅读下面的说明将更清楚地理解本发明，该说明仅作为非限制性示例而提供，在附图中：

图1是根据本发明的第一实施例的投影系统的示意性视图；

图2是表示根据本发明的第一实施例的投影方法的步骤的图；

图3是表示图2所示的方法的步骤的细节的图；

图4是根据本发明的第一实施例的配备有投影系统的车辆的侧视图；

图5是根据本发明的可以通过投影方法成像的交通锥标的立体图；

图6是图像片段的第一图像的立体图；

图7是图6所示的图像片段的最后一个图像的立体图；

图8是根据本发明的第二实施例的投影系统的示意性视图；

图9-25是专利申请号pct/ep2016/071596的图。

具体实施方式

根据本发明的投影方法由图1中示意性示出的投影系统2来实施。

该投影系统2包括用于检测事件的装置4、用于估算车辆到达事件所用的时间的装置5、能够存储要被投射的图像的存储单元6、和连接到检测装置4、估算装置5和存储单元6的处理单元10。

检测装置4能够检测事件。根据本专利申请，事件可以例如是接近交叉点、危险弯道、速度颠簸、高速出口等。

检测装置4例如是gps(全球定位系统)装置。

作为变形例，检测装置4可以例如由能够拍摄道路及其边界的照相机和设有图像处理软件的电子单元组成。照相机能够获得表示道路和位于路旁标识的图像。电子单元连接到照相机。所述电子单元被设计成由获得的图像的处理检测事件。

用于估算车辆到达事件所用的时间的装置5包括例如已经用在检测装置4中的“gps”全球定位系统。

作为变形例，估算装置5包括用于测量车辆的速度的装置和连接到用于测量车辆的速度的装置和检测装置4的电子处理单元。在这种情况下，电子单元能够由车辆速度和车辆与事件之间的距离确定到达事件所用的时间，所述距离由检测装置4提供。

存储单元6是rom、uvprom、prom、eprom、或eeprom存储器。存储单元能够存储图像，所述图像中的每一个都表现为象形图。

象形图为表示情况的图形符号，所述图形符号的意义可能很快被理解。象形图可以包括数字图和/或字母数字符号。象形图是事件的表征。所述象形图可以例如代表路标、线或导向箭头或交通锥标的符号。

存储单元6还能够将驾驶员的位置坐标存储在被称为投影参照系rp的预先限定的参照系中。该参照系rp显示在图4中。具体地，存储单元6将驾驶员的眼睛的位置坐标存储在该参照系rp中。该位置是基于不同高度或不同体型的多个驾驶员的眼睛的位置建立的平均位置。

处理单元10是处理计算单元。

根据本发明的第一实施例的投影系统2进一步包括能够将图像投射到道路上的投影装置12。

投射装置12包括能够发出光束的光源16、能够由源自光源16的光束和源自处理单元的控制信号对数字图像进行成像的成像装置18、和被设计成接收由成像装置18形成的图像并将所述图像投射到道路上的前灯20。

光源16例如由发光二极管和准直器构成。作为变形例，发光二极管被激光光源代替。

成像装置18例如由微镜阵列组成。微镜阵列通常由缩写dmd表示，代表数字微镜装置。微镜阵列连接到处理单元10。所述成像装置包括大量分布成行和列的微镜。每一个微镜适用于接收由光源16发射的光束的一部分并将所述光束朝向投影装置20或者朝向吸光体反射。该组微镜被设计成投射数字图像。

作为变形例，本发明可以使用其它类型的成像装置，例如由mems、led矩阵或lcd屏幕形成的成像装置。

前灯20通常包括输入透镜和输出透镜。这些透镜由塑料材料和/或玻璃制成。

输出透镜例如为凸透镜。

根据第二实施例的投影装置29在图8中被示出。除了以下所述事实之外，该投影装置29与根据本发明的第一实施例的投影装置2相同，即，存储单元6不包括驾驶员的位置在投影参照系rp中的坐标，并且投影系统包括连接到处理单元的成像器。成像器能够对机动车辆的驾驶员成像。成像器例如由照相机构成。可以使用驾驶员监视系统的照相机。处理单元能够通过图像处理在所拍摄的图像中搜索驾驶员的位置。该图像处理操作例如使用边缘检测来执行。具体地，处理单元在拍摄图像中搜索驾驶员的眼睛的位置。接下来，驾驶员的眼睛的位置被定义在位于投影装置上的参照系rp中。

作为变形例，图像片段(sequenceofimages)表示基于由估算装置4估算的时间进展的象形图的动画，但是不执行步骤38-44。因此，该动画的象形图没有给驾驶员提供在不同于道路的平面的平面中建立的视觉印象。

参照图2，根据本发明的投影方法开始于由检测装置4执行的检测事件的步骤30。在检测之后，检测装置4将已经检测到事件的信息和关于检测到的事件的信息发送给处理单元10。

在步骤32期间，估算装置5估算机动车辆到达事件所需的时间。所述估算装置5将该信息连续并实时地发送给处理单元10。因此，如果机动车辆在由估算装置进行的第一估算之后开始加速，则所述装置估算再次到达事件所需的时间，并将该第二估算发送给处理单元10。

在步骤34期间，处理单元从存储单元6从存储在存储单元中的所有图像并基于由检测装置4检测到的事件选择至少一个图像，所述至少一个图像显示检测到的事件的特定的象形图特征。所选择的图像被从存储单元6发送到处理单元10。因此，当事件与沿着道路的边界的道路作业有关时，处理单元10选择表示一排交通锥标的图像，如图5所示。当事件与右转弯或在向右改变方向有关时，处理单元10选择表示箭头的图像，如图6和图7所示。

在步骤36期间，处理单元建立表示所述象形图的动画的图像片段，所述图像片段基于在步骤32中估算的时间而进展。

根据本发明的第一实施例，动画包括在所选择的图像中所示的象形图相对于水平轴线a-a并垂直于机动车辆的行驶方向的枢转，如图4所示。例如，图6显示表示右转箭头的图像片段中的第一图像到道路上的投影。图7显示表示右转箭头的所述同一图像片段中的最后一个图像到道路上的投影。

为了产生图像正在相对于水平轴线a-a枢转的视觉印象，需要以特定方式处理所选择的图像。该特定处理操作的细节在图3中被示出，并且在以下被详细描述。

参照图3，建立图像片段的步骤起始于步骤38，在步骤38期间，在投影参照系rp中确定驾驶员的位置。通过搜索在存储单元6中的坐标来实施这种确定。具体地，搜索驾驶员的眼睛的位置的坐标。

在步骤40期间，处理单元10基于驾驶员的眼睛在投影参照系rp中的位置来计算变换矩阵m。该变换矩阵m被设计成使所选择的图像变形，以使得象形图对于驾驶员来说可以看起来不同于由道路限定的平面的观看平面pv中延伸。

平面pv的示例在图4中被示出。通过乘以变换矩阵m与所选择的图像，可获得一种图像，所述图像被变形以使得车辆的驾驶员不具有观看图4中用粗体限定的区域zp中的道路上平坦延伸的图像的印象，而是具有观看表现为在平面pv中延伸的图像的印象。实际中，图像实际上被投射到道路的区域zp上。

该平面pv延伸以角度ε相对于道路的平面延伸。变换矩阵m是所述角度ε的参数的函数。该角度ε是道路的平面与象形图在其中呈现给驾驶员的平面之间的角度。

计算该变换矩阵的一种方法是2016年9月13日提交的pct/ep2016/071596号在先专利申请的主题。该在先专利申请尚未公开。为了给出本发明的实施例，该专利申请在本专利申请的说明书的最后进行了呈现。

在步骤42期间，处理单元产生生成图像片段，所述图像片段当被投射时提供象形图绕水平轴线a-a枢转的视觉印象。

该图像片段通过生成具有不同角度ε的多个变换矩阵m然后使所述变换矩阵m乘以所选择的图像来获得。

处理单元10被设计成使图像片段基于在步骤32中估算的时间进展，使得枢转速度的视觉印象取决于车辆与事件之间的距离。如果车辆的速度增加，则相对于水平轴线a-a的枢转速度的视觉印象增加。

在步骤44期间，处理单元10添加图像片段的阴影区域以给驾驶员提供以3d显示变换图像中所示的象形图的视觉印象。使用已知的图像处理技术来执行阴影区域的这种添加。处理单元10生成表示图像片段的控制信号并将所述控制信号发送给成像装置18。

在步骤46期间，投影装置20将根据由估算装置4估算的时间进展的一连串的图像投射到道路上。

作为变形例，不需要实施步骤44。

根据这里未示出的本发明的第二实施例，动画包括象形图的位移移动。例如，如果象形图是右转箭头，则该箭头可以从道路的中央向右移动。在这种情况下，选择步骤34包括选择多个图像的步骤，所述多个图像形成表示箭头向右移动的预先建立的场景。建立一连串图像的步骤仅包括：由根据由估算装置4估算的时间使这些图像进展。在该实施例中不执行步骤38-40。

根据这里未示出的本发明的第三实施例，动画涉及尺寸增加的象形图。类似地，在这种情况下，选择步骤34包括选择形成显示尺寸增加的象形图的预先建立的图像片段的多个图像的步骤。

在图5中显示了尺寸增加的示例，在这种情况下，象形图显示被处理以在视觉上呈现给驾驶员处于垂直平面中的交通锥标。

在图5所示的示例中，在步骤34期间，处理单元选择图像片段。接下来，具有设定角度ε的单个变换矩阵m被施加到所选择的图像片段以给驾驶员提供交通锥标在垂直平面中延伸的视觉印象。最后，在步骤36期间，通过施加变换矩阵m而被变形的图像根据由估算装置4估算的时间进展。

根据这里未示出的本发明的第四实施例，动画包括图像片段中的图像的至少一部分的过增强(over-intensification)或欠增强(under-intensification)。该过增强或欠增强通过选择包括具有过增强或欠增强的区域的图像的图像片段，如在第二或第三实施例的情况。

根据本发明的第五实施例，检测装置4是车辆的gps地理定位装置，而事件是所沿路线的指示以完善由驾驶员在其gps地理位置系统中选择的路线。然后使用从车辆的gps地理定位装置接收到的信息实施检测步骤30和估算步骤32。

根据图8中所示的由根据本发明的第二实施例的投影系统29执行的本发明的第六实施例，处理单元10控制成像器，以使得所述成像器拍摄坐在机动车辆中的驾驶员的图像。拍摄的一个或多个图像被发送到处理单元10。

接下来，处理单元通过图像处理在拍摄的图像中搜索驾驶员的位置。特别地，在拍摄的图像中搜索驾驶员的眼睛的位置。该图像处理操作例如使用边缘检测来执行。接下来，驾驶员眼睛的位置被定义在位于前灯20上的参照系中。该参照系被称为投影参照系rp。所述参照系显示在图4中。

根据特别有利的变形例，相对于其上或其中包括象形图的背景光束的平均光环境，被投射象形图的对比度特征(contrastprofile)被增强。

为此，从象形图的外部朝向内部和在象形图的投影平面的至少一个尺寸(宽度或高度)的象形图的边缘包括至少两个交替区域，其中强度相对于背景光束的平均强度不同，第一区域比所述平均强度强或弱，第二区域分别比所述平均强度弱或强。在一个实施例中，第二区域构成象形图的核心或中心区域，并且因此至少在一个维度上由第一区域限定边界。

这增强了驾驶员或第三方对由被投射的象形图表示的消息的感知，从而减少对被投射的消息进行反应所需的时间并因此提高驾驶安全性。

强度梯度和施加的强度水平可以是恒定的，或者可以沿着所考虑的投影维度的一个方向上的图案(宽度或高度；例如分别从左到右或从下到上，对应于从车辆的近场朝向地平线的投射)变化。此外，该变化可以是静态的或动态的，即根据车辆的周围环境进行控制：例如，根据事件的紧迫程度，可以动态地减小或增加对比度，以便在图案中产生纹理效应，所述图案在背景光束中或多或少地清晰地显示出来，并引起驾驶员或第三方对与被投射的象形图(出口或弯曲箭头、碰撞报警、行人穿越道路等)相对应的事件的紧迫性的注意。这进一步增加驾驶安全性。

这些不同实施例可以组合。

专利申请第pct/ep2016/071596号已经在下面再现。

所述专利申请第pct/ep2016/071596号及其各种应用将在阅读下面的说明并检查附图时更清楚地理解。

图9示出根据专利申请第pct/ep2016/071596号的非限制性实施例的用于将至少一个图像投射到投影表面上的方法的步骤的逻辑图；

图10示出根据专利申请第pct/ep2016/071596号的非限制性实施例的包括设计用于实现图7的投影方法的照明装置的机动车辆；

图11示出根据专利申请第pct/ep2016/071596号的非限制性实施例的根据图7的投影方法的步骤建立的光强度图；

图12示出包括光模块的前灯和来自所述前灯的光模块的光束的方向，所述光模块被设计成执行图7的投影方法的至少一个步骤；

图13显示示出根据非限制性实施例的用于建立图9的投影方法的亮度图的步骤的子步骤的逻辑图；

图14示出图12的前灯和光线在地面上的碰撞点；

图15显示图14的前灯和碰撞点的照明；

图16表示在图9的投影方法中计算观察者的观察位置的步骤中考虑的仰角和方位角；

图17示意性地示出碰撞点、图像参照系中的机动车辆外的观察者的观察位置以及要通过图9的投影方法投射的图像；

图18示出从所述机动车辆的驾驶员的视角来看但仅可理解为机动车辆外的观察者的根据图9的投影方法投射的图像；

图19示出从所述机动车辆的后排乘客但仅可理解为机动车辆外的观察者的视角看到的根据图9的投影方法投射的图像；

图20示出从机动车辆外的所述观察者且可理解为从机动车辆外的所述观察者的视角看到的根据图9的投影方法投射的图像；

图21示出显示根据专利申请第pct/ep2016/071596号的非限制性实施例的用于定义图9的投影方法的照亮点的投射的坐标的步骤的子步骤的逻辑图；

图22示意性地示出撞击点、机动车辆外部的观察者的观察位置、要通过图7的投影方法投射在图17中的图像以及撞击点与所述要被投射的图像之间的交叉点的坐标；

图23示意性地示出标准化的撞击点、机动车辆外部的观察者的观察位置以及图22中要被投射的图像；

图24示意性地示出在图22中要被投射的图像的像素；以及

图25示出设计用于实现图9的投影方法的照明装置。

专利申请pct/ep2016/071596的实施例的说明

除非另有说明，否则在结构或功能方面相同且在不同附图中出现的元件已经被给予相同的附图标记。

参照图9至图25说明根据专利申请第pct/ep2016/071596号的用于机动车辆的投影方法mth，所述投影方法用于通过光模块ml将至少一个图像投射到投影表面上。

“机动车辆”应该被理解为表示任何机动车辆。

如图9所示，所述方法mth包括以下步骤：

检测观察者o在光模块参照系rp中的观察位置poso1(示出的步骤det_pos(o，poso1，rp))；

计算观察者o在图像参照系ri中的观察位置poso2(示出的步骤det_pos(o，poso2，ri))；

根据观察者o在所述图像参照系ri中的观察位置poso2，将所述图像ip投射到所述投影表面s上，所述图像ip被合并到光模块ml的所述光束fx中(示出的步骤proj(fx，ip，s))。

如图9所示，所述图像ip的投射包括以下子步骤：

3a)从包括多个强度指示符pf的光模块ml的光强度图clux，计算投影表面s上的亮度图(luminancemap)clum，从而得到照亮点(luminancepoint：或亮度点)pl(示出的步骤calc_clum(clux，s，p1))；

3b)计算图像参照系ri中的每个照亮点pl的位置posl2(示出的步骤calc_pos(pl，posl2，o，ri))；

3c)从观察者o在所述图像参照系ri中的其位置posl2和观察位置poso2定义要被投射的图像ip的图像平面p1中的每个照亮点pl的投影plr的坐标ply，plz(示出的步骤def_plr(plr，p1，posl2，poso2))；

3d)如果所述投影plr属于要被投射的所述图像ip，则定义相应像素pix的坐标lig，col(示出的步骤def_pix(pl(lig，col)，ply，plz)；

3e)对于属于要被投射的所述图像ip的照亮点ip的每个投影plr，根据对应像素pix的颜色co来校正对应的强度指示符pf的强度值vi(示出的步骤mod_pf(pf，vi，pix，co))。

应当注意的是具体地第一步骤3a以及特别是步骤3b可以在后续步骤迭代之前执行。更通常地，所述步骤不一定按顺序执行，即在相同的迭代循环中执行，但是可以以不同的迭代频率在不同的迭代中执行。

投影图像ip的步骤还包括通过强度指示符pf的校正强度值vi将光束fx投射到投影表面s上的子步骤3f)(图9中示出的步骤proj(ml，fx，vi，pf))。

投影方法mth适于同时投射一个或多个图像ip。在下文中的说明中，对于一个非限制性示例，使用单个图像的投影。

应该注意的是所述投影可以在机动车辆v的前面、后面或侧面。

光模块ml可以用于产生光束fx，所述光束fx包括沿不同方向定向的多个光线rx。

光模块ml可以用于修改每个强度指示符pf的强度值vi，因此为数字光模块。如下所述，要被投射的图像ip因此被合并到光模块ml的光束fx中。

应当注意的是，光强度图clux被离散化以使其可以数字形式使用。

光模块ml被视为点光源，围绕所述光源的空间根据所述点光源被离散。因此，强度指示符pf为由光模块ml照亮的空间的点，所述空间点包括特定方向dir1和由光模块ml在所述方向dir1上提供的给定强度值vi。方向dir1由两个角度θ和δ给出(如下所述)。

在一个非限制性实施例中，投影表面s为地面(参考s1)或墙壁(参考s2)。因此，被投射到地面或墙壁上的图像ip是2d图像。

在图10所示的一个非限制性实施例中，机动车辆v的照明装置disp包括至少一个光模块ml，并且适于实施投影方法mth。在所示的非限制性示例中，所述照明装置为前灯。

如下所述，对于投影图像ip的投影要考虑观察者o的观察位置。为此，要被投射的图像ip以对于所讨论的观察者是可理解的方式变形，所述观察者为机动车辆的驾驶员或者前部乘客或后部乘客、或者机动车辆外的观察者。

因此，有帮助的是假定投影图像ip所针对的观察者o的视角。从观察者的视角来看，图像ip没有变形。从与所述观察者的视角不同的视角来看，图像ip变形。

在非限制性实施例中，车辆外的观察者o为行人、另一辆机动车辆的驾驶员、骑自行车者、骑摩托车者等。他或她可以位于机动车辆v的前部、后部或一侧。

在一个非限制性实施例中，投影图像ip包括至少一个图形符号。该图形符号有助于提高观察者o的舒适性和/或安全性。在一个非限制性示例中，如果观察者o是机动车辆的驾驶员，则图形符号可以表示道路上不能超过的速度极限、机动车辆反向且障碍物(行人、墙壁等)太靠近机动车辆时的图形stop符号、或者机动车辆将要在道路上转弯时有帮助的箭头等。

在一个非限制性示例中，在机动车辆外的诸如行人或骑自行车者的观察者o的情况下，图形符号可以是stop信号，以指示该观察者不要在机动车辆的前方横穿，这是因为机动车辆将要再次起动。

在一个非限制性示例中，在机动车辆外的观察者o(例如，尾随的机动车辆的驾驶员)的情况下，如果所讨论的机动车辆刹车，则图形符号可以是stop信号，以指示尾随的车辆的驾驶员也刹车。在另一个非限制性示例中，如果观察者o在机动车辆外且正在对另一辆机动车辆进行超车，则图形符号可以是警告符号，以建议所述机动车辆的驾驶员撤回(pullbackin)，这是因为另一辆机动车辆在相反的方向上正在靠近。

如图10所示，投影图像为stop符号。所述图像被定向在投影表面s上，所述投影表面在这种情况下所示的非限制性示例中为地面，使得观察者o可以看到并理解stop符号。在所示的非限制性示例中，所述投影在机动车辆v的前方，并且观察者o在机动车辆v的外部。

下面详细说明投影方法mth的不同步骤。

1)检测观察者在光模块参照系rp中的观察位置

为了检测观察者o在光模块参照系rp中的观察位置poso1，需要检测观察者o本身在光模块参照系rp中的位置。为此，在一个非限制性示例中使用照相机(未示出)。所述照相机被设计为检测和计算位于机动车辆外部的观察者o的位置。

在非限制性实施例中，照相机被雷达或激光雷达代替。

在位于机动车辆内的观察者o(驾驶员或乘客)的情况下，例如考虑参考观察位置。因此，在一个非限制性示例中，在机动车辆为汽车的情况下，驾驶员的眼睛被认为相对于光模块ml被定位在位置poso1(1.5；-0.5；1)(以米表示)中。自然地，如果机动车辆是卡车，则眼睛相对于光模块ml的位置是不同的。

对于外部观察者，可以从观察者位置推导出与该观察者的眼睛的位置相对应的所述观察者o的观察位置poso1。例如，观察者的眼睛的位置位于地面上方约1.5米处。

由于以这种方式检测观察者的位置是本领域技术人员已知的，因此在此不再详细说明。

·2)计算观察者在图像参照系ri中的观察位置

先前已经根据光模块参照系rp来确定观察者o的观察位置posol。然后将所述观察位置用于下述参照系的改变。

该步骤涉及参照系的改变。实际上，所述步骤涉及从光模块参照系rp(由轴线pjx，pjy，pjz限定)移位到要被投射的图像ip的图像参照系ri(由轴线ix，iy，iz限定)。

观察者o在图像参照系ri中的观察位置poso2的计算基于用于将光模块参照系rp变换到所述图像参照系ri的至少一个变换矩阵m。

在一个非限制性实施例中，位置poso2采取以下形式：

在一个非限制性实施例中，所述至少一个变换矩阵m考虑以下参数中的至少一个：

要被投射的图像ip在光模块参照系rp中的位置posip；

要被投射的图像ip在光模块参照系rp中的旋转rotip；

要被投射的图像ip的比例。

根据沿着所述光模块参照系rp的三个轴pjx，pjy，pjz的平移移动，从光模块参照系rp推导出要被投射的图像ip的位置posip。

在一个非限制性实施例中，变换矩阵m具有以下形式：

其中a、e和i为仿射项(affinityterm)；b、c、d、f、g和h为旋转项；以及t、u和v为平移移动项。

仿射项a、e和i允许图像ip被放大或缩小；例如，通过将a、e和i的值增加50％或者减小20％，总尺寸(同质)可以增加50％或减小20％。例如，等于1的a、e和i的值分别对应于投影图像在方向pjx、pjy和pjz上的预定参考尺寸。也可以仅在所述维度中的一个或所述维度中的两个(非同质)上应用放大或缩小因子。也可以将不同的放大或缩小因子应用于相对于其他维度的特定维度，具体地，可以对每个维度应用不同的放大或缩小因子。这样，根据观察者o的眼睛的位置poso2，可以做出决定，从而以使图像对观察者o在特定维度上看起来整体更大或更小的方式来投射图像，其中所述方式取决于a、e和i的值分别增加或减小。

应该注意的是旋转rotip取决于以下三个角度：

β：方位角(所述方位角指示例如当观察者正在向右或向左看时，要被投射的图像位于观察者的右侧还是左侧)；

ω：倾斜角(所述倾斜角指示例如当观察者将其头部倾斜到一侧时要被投射的图像ip的倾斜度。这表示倾斜图像ip)；

ε：仰角(所述仰角指示对图像ip的图形符号提供期望效果)。

图16示出要被投射的图像ip的仰角、方位角和平面p1。

因此，poso2＝m*poso1。

poso1为在光模块参照系rp中的用于投影图像ip的观察者o的观察位置。

poso2为在图像参照系ri中的用于投影图像ip的观察者o的观察位置。

因此，要被投射的图像ip的位置和旋转根据观察者o来调整。这样，要被投射的图像ip对于观察者o将是可理解的。因此，获得从期望的视角看到的图像的仿射变形，被称为歪像。

因此，如驾驶员所看到的，投影图像ip不变形。类似地，虽然卡车的驾驶员被定位在光模块参照系rp的正上方，如他或她所看到的，投影图像ip也没有变形。最后，投影图像ip从外部观察者的视角来看也没有变形。

应该注意的是由于投影图像ip的投射取决于观察者o的观察位置且图像的比例可以根据需要调整，因此投影图像ip可以被观察者看到。因此，即使观察者o远离机动车辆，观察者仍然能够理解并看到投影图像ip的(多个)图形符号。

·3)将图像ip投射到投影表面上

该步骤包括以下子步骤：

·3a)计算亮度图clum

在一个非限制性实施例中，光强度图clux被存储在存储器中。在产品的设计期间，对此已经通过测角光度计(未示出)建立。测角光度计可以例如为a型测角光度计，即围绕水平轴线的旋转运动支持由围绕水平轴线的旋转调节的围绕垂直轴线的旋转运动。光强度图clux给出被认为是点光源的光模块ml的强度指示符pf。离开光模块ml的光线rx的方向dir1根据两个角度θ和δ来表示并由以下公式给出：

其中δ为测角光度计的垂直旋转v；并且θ为测角光度计的水平旋转h。

因此，光强度图clux包括多个强度指示符pf，所述强度指示符的方向dir1由以上公式给出，其中θ为强度指示符pf的水平角度，δ为强度指示符pf的垂直角度。光强度图clux显示在图9中。其中可以看到在极坐标δ＝0v，θ＝0h的情况下的强度指示符pf。因此，光强度图clux可以用于确定给定方向的强度i(θ，δ)。

因此：

clux＝{(δi，θj，ii，j)，(i，j)∈[1，m]x[1，n]}，其中m和n分别是光束fx在垂直方向和水平方向上的离散点(或强度指示符)的数量。

因此，强度指示符pf由其方向dirl及其强度i(θ，δ)来限定。

图12示出包括具有光线fx的方向的光模块ml的照明装置disp。

投影表面s上的照明图clum的计算包括图11中所示的以下子步骤。

i)所述强度指示符pf在投影表面s上的位置pospf的第一计算，从而得到碰撞点pi(示出的步骤calc_posf(pf，pospf，pi))；

ii)所述碰撞点pi的照明图cecl的第二计算(示出的步骤calc_cecl(pi，cecl))；

iii)由照明图clum对所述碰撞点pi的照明图clum的第三计算，从而得到所述照亮点pl(示出的步骤calc_clum(pi，cecl))。

以下详细列出不同的子步骤。

应当注意的是随后的计算作为投影表面s(地面s1或墙壁s2)的函数被实施。

子步骤i)

第一计算基于：

光模块ml在笛卡尔参照系x、y、z中的位置pospj；以及

所述前述的强度指示符pf的方向dir1。

对于地面s1，由此通过以下公式获得地面上的强度指示符pf在笛卡尔参照系x、y、z中的位置pospf1。

pospf1＝pospj-(pospj.z/dir1.z)*dir1。

其中pospj.z为光模块ml的位置的z值(光模块在地面以上的高度)，dir1.z为光线rx的方向矢量的z值。

对于墙壁s2，由此通过以下公式获得墙壁上的强度指示符pf在笛卡尔参照系x、y、z中的位置pospf2。

pospf2＝pospj-(d/dir1.x)*dir1。

其中：

dir1.x为光线rx的方向矢量的x值；

d为光模块ml和墙壁之间的距离。在一个非限制性示例中，d等于25米。

这样，在地面s1或墙壁s2上获得(位置pospf1或pospf2处的)碰撞点pi。图14示出为地面s1的投影表面s上的碰撞点pi的一个非限制性示例。

子步骤ii)

一旦确定地面s1或墙壁s2上的碰撞点pi，则该碰撞点pi的亮度e由先前确定的强度指示符pf的强度i(θ，8)来计算。

因此，对于地面s1，通过以下公式获得地面上的碰撞点pi的量度er。

er＝-(i(θ，δ)/dist1²)*cosθ*sinδ

其中dist1为碰撞点pi和光模块ml之间的距离。

因此，对于墙壁s2，通过以下公式获得墙壁上的碰撞点pi的亮度em。

em＝(i(θ，δ)/dist1²)*cosθ*cosδ

其中dist1为碰撞点pi和光模块ml之间的距离。

图15示出为地面s1的投影表面s上的碰撞点p的亮度e(由虚线圆划界)。

子步骤iii)

第三计算基于：

所述碰撞点pi的亮度e；

亮度图cecl的碰撞点pi的位置与观察者o的观察位置poso1(在光模块参照系rp中)之间的位置矢量roeil/moei；以及

-光漫射函数d。

d是可以用于通过投影表面s计算光的漫射的已知函数。应当注意的是d根据投影表面s的特性而变化。例如，如果表面是沥青、混凝土、焦油、鹅卵石等，则函数d不同。

因此，对于地面s1，通过以下公式获得地面上的碰撞点pi的亮度lr。

其中为归一化矢量roeil的z值。

因此，对于墙壁s2，通过以下公式获得墙壁上的碰撞点pi的亮度lm。

其中为归一化矢量moeil的x值。

在一个非限制性实施例中，假定投影表面s在所有方向上以均匀的方式发射。在这种情况下，漫射参数d不取决于角度δ和θ。

在一个非限制性实施例中，投影表面s被认为是朗伯漫射器(例如，灰体)。这导致与亮度e成比例的投影表面s上的恒定亮度，并且在这种情况下，漫射函数d为余弦。

在这种情况下，lr＝a/πer因为：

其中a为材料的反照率，以及lm＝a/πem。

在非限制性示例中，沥青的反照率为7％，混凝土的反照率为17％至27％。

·3b)计算照亮点pl在图像参照系ri中的位置

先前已经根据光模块参照系rp确定照亮点pl的位置posl1。然后将所述位置用于下述参照系的改变。

如当计算观察者o的观察位置poso2时，该步骤涉及参照系的改变。实际上，所述步骤涉及从光模块参照系rp(由轴线pjx，pjy，pjz定义)移位到要被投射的图像ip的图像参照系ri(由轴线ix，iy，iz定义)。

照亮点p1在图像参照系ri中的位置posl2的计算基于用于将光模块参照系rp变换到所述图像参照系ri的所述至少一个变换矩阵m(前述变换矩阵m)。

在一个非限制性实施例中，位置posl2与前述位置poso2为相同的形式：

应当注意的是在关于计算观察者o在图像参照系ri中的观察位置poso2的的部分中说明了变换矩阵m。因此，这里不再详述。

因此，posl2＝m*posl1。

posl1为照亮点pl在光模块参照系rp中的位置。

posl2为照亮点pl在图像参照系ri中的位置。

图17示出要被投射的图像ip和图像参照系ri。还示出了照亮点pl和观察者o的眼睛的位置(对应于观察位置)，且其各自的位置posl2和poso2在图像参照系ri中被定义。

应该注意的是，虽然投射在地面或墙壁上的图像ip为2d(二维)，但是通过调整先前看到的仰角可以获得3d效果(三维)，即立体效果或视觉错视效果(trompel’oeileffect)。观察者o(无论是驾驶员、乘客还是外部观察者)然后将以立体方式看到图像。为此，仰角ε大于-90°。

具体地，所述仰角大于-90°且小于或等于0°。因此，在0°和-90°(不包含)之间可以看到3d效果。

应当注意的是在-90°下，图像ip在地面上是平坦的，因此不具有3d效果。

图18至图20显示为金字塔的投影图像ip。作为机动车辆外的观察者o，例如行人，被作为非限制性示例。金字塔可以从三个特定的视角来看：驾驶员的视角(图18)、后排乘客的视角(图19)和行人的视角(图20)，但是仅能从单个视角看到3d效果。在所示的非限制性示例中，只有行人以3d形式看到金字塔(如图20所示)。从驾驶员或乘客的视角看，金字塔看起来变形了。

在一个非限制性实施例中，仰角ε等于0。观察者o正在看向正前方。在这种情况下，观察者o将看到图像，即在这种情况下是金字塔，就像直立一样。

在一个非限制性实施例中，仰角ε基本上等于-35°。这使得可以在道路的方向上产生升起的3d效果。

图像ip的平面p1因此垂直于观察者o的观察方向。

如果仰角ε不是-90°，则金字塔因此以3d形式出现，但会以更大或更小的程度倾斜。

3c)定义照亮点pl的投影plr的坐标ply，plz

如图21所示，在一个非限制性实施例中，定义照亮点pl的投影plr的坐标ply，plz包括以下子步骤：

i)计算之间的交点int(示出的子步骤calc_int(poso2，posl2，p1))：

通过观察者o的所述图像参照系ri中的观察位置poso2并通过所述照亮点p1的所述图像参照系ri中的位置posl2的直线v(poso2，posl2)；以及

要被投射的图像的图像平面p1。

ii)从要被投射的图像ip的尺寸l1、h1确定所述交点int的坐标ply，plz(示出的子步骤def_coord(int，l1，h1))。

这两个子步骤如下所述。

子步骤i)

在图像参照系ri中，直线(眼睛位置、照亮点)和图像平面p1之间的交点int为在ix＝0的情况下的直线(眼睛位置、照亮点)上的点。因此：

int＝poso2-((poso2.x)/(v(poso2，posl2).x))*v(poso2，posl2)

其中：

v(poso2，posl2)为表示图像参照系ri中的直线(眼睛位置、照亮点)的矢量；

v(poso2，posl2).x为矢量的x值；

int为直线(眼睛位置、pl)和图像参照系ri中的要被投射的图像ip之间的交点。因此，交点int为要被投射的图像ip的图像平面pl上的照亮点pl的投影plr；

posl2.x为照亮点pl的位置的x值；

poso2.x为观察者的观察位置的x值。

应当注意的是假定观察者o的观察位置被定位在轴线ix上。

图22示出要被投射的图像ip、与所述平面pl上的照亮点pl的投影plr相对应的交点int、和矢量v(poso2，posl2)(如虚线所示)。应当注意的是投影plr是中心投影，以便产生圆锥形立体效果。在下文中将不会在术语投影plr或中心投影plr之间进行区分。

子步骤ii)

图像基准ri中的照亮点pl的中心投影plr的坐标ply，plz对应于沿着先前确定的交点int的位置的轴线iy(垂直)和轴线iz(水平)的坐标。在一个非限制性实施例中，所述坐标以米表示。

使用以下公式推导出该点在图22的参照系中的坐标：

ply＝(int.y+(l1/2))/l1

plz＝int.z/h1

其中：

l1为要被投射的图像ip的宽度(在一个非限制性示例中以米表示)；

h1为要被投射的图像ip的高度(在一个非限制性示例中以米来表示)；

int.y是交点的y值；

int.z是交点的z值。

图22示出图像参照系ri中以米为单位的坐标ply和plz的定义。

应当注意的是l1和h1为投影方法mth的输入参数。

该子步骤使得可以随后确定坐标ply，plz是否属于要被投射的图像ip(在这种情况下，所述坐标需要在0和1之间)，因此确定照亮点pl的中心投影plr是否属于要被投射的图像ip。

为此，在一个非限制性实施例中，要被投射的图像ip和如此计算的投影plr的坐标被归一化。这有助于简化属于要被投射的图像ip的测试。

这样，获得归一化的参照系ix(垂直轴线)、iy(水平轴线)，如图23所示。投影plr的坐标ply，plz的值现在在0和1之间。在所示的示例中，轴线iy和iz已经分别成为轴线ix和iy。这样，获得在0和1之间的图像尺寸h2，l2。

图23示出在图像参照系ri中没有单位的值中的坐标ply和plz的定义。

应当注意的是要被投射的图像ip的尺寸(l1，h1)可以在该步骤3c)中或者在具有变换矩阵m的步骤中限定。由于尺寸l1，h1并因此l2，h2、要被投射的图像ip的位置和旋转是已知的(这些是投影方法mth的输入参数)，因此很容易通过其坐标ply，plz确定投影pl是否属于要被投射的图像ip。

·3d)定义相应像素pix的坐标

对于属于要被投射的图像ip的(照亮点pl的)每个投影plr定义像素pix的行(lig)和列(col)坐标，即位于要被投射的图像ip的矩形l2*h2内部，其已在步骤3c-ii)中验证。

因此，如果投影plr属于要被投射的图像ip，则计算相应像素pix的坐标。所述坐标如下计算。

lig＝-plz*l2

col＝ply*h2

其中：

-lig是像素的行；

-col是像素的列；

-l2是要被投射的图像ip的宽度(此时间以像素表示)；

-h2是要被投射的图像ip的高度(此时以像素表示)；

-ply是投影plr在轴线ix上的坐标；

-plz是投影plr在轴线iy上的坐标。

·3e)校正对应强度指示符pf的强度值

通过像素pix的坐标lig，col可以在要被投射的图像中恢复该像素的颜色co的值。

在一个非限制性示例中，该值在0与255之间，范围从白色到黑色且其之间包括几个灰色阴影，如图24所示。术语“白色”应该被认为表示任何唯一的颜色，并且表述“灰色阴影”应该被认为表示在最轻的阴影和黑色之间获得的所述唯一颜色的阴影。因此，投影图像不一定由颜色白色和与0到255之间的co值相关联的灰色阴影组成，而是由人眼可见的任何颜色的较暗或较浅的阴影组成。有利地，颜色为白色、黄色、蓝色、红色或琥珀色。

然后校正对应的强度指示符pf的强度值vi。应当注意的是这是可能的，这是因为光模块ml为数字光模块。

在第一非限制性实施例中，所述校正如下：

vi＝σ.vi0*co/255。

其中：

-vi0是光模块的强度指示符pf的初始强度值；

-co是对应像素pix的颜色；以及

-σ是最大的过增强因子。

在第二非限制性实施例中，所述校正如下：

其中是亮度系数。以这种方式代入亮度。这使得可以独立于基础光分布在背景上显示图像。

对于中心投影plr属于要被投射的图像pl的矩形l2*h2的所有照亮点pl执行该步骤。

因此，光模块ml可以将光束fx投射到投影表面s上，所述光束包括具有图9中所示的强度指示符proj(ml，fx，pf，vi)(步骤3f)的校正强度值vi的光线rx。这使得可以显示所讨论的强度指示符的正确颜色co。这样，要被投射的图像ip被合并到光模块ml的光束fx中(因为所述图像由所述光模块ml本身产生)并以正确的颜色被投射到投影表面s上。

因此，根据像素pix的期望颜色co，将所确定的校正因子应用于对应的强度指示符pf的强度值vi。这样可以获得其颜色不依赖于光束fx本身的光强度的强度指示符。例如，所示的被投射的金字塔的颜色是均匀的。

如果独立于光模块ml的光源将所述金字塔以重叠的方式投射到所述光束上，则不是这种情况。根据所述光束的光强度的分布，图像的像素将被或多或少地照亮。因此，所述像素的颜色将根据所述光束的光强度而变化。

此外，与使用独立光源的结果相比，要被投射的图像ip被并入到所述光束fx中且没有叠加在该光束上的情况有助于提高投影表面s上的图像的对比度。在独立光源的情况下，光束也照亮被投射的图像。因此，所述图像的颜色更亮。

应当注意的是一个像素或者与投影图像的预定部分相对应的一系列像素的颜色值co也可以用于增强3d效果。例如，参照图14，与投影图像的图案的表面f1相对应的像素以及与投影图像的图案的表面f2相对应的像素可以包括特定且不同的颜色值co。因此，表面f1根据与形成表面f1的像素相对应的颜色co的值大于还是小于与形成表面f2的像素相对应的颜色值而表现出比表面f2更亮，反之亦然。与形成表现f1和/或f2的像素相对应的颜色co的值也可以以例如从表面f1和/或f2的一侧到另一侧产生梯度效果的方式变化，从而帮助进一步增强3d效果。

可以通过使用根据上述方法起作用的几个系统且每一个都发出视觉上不同的颜色来获得多色图像。然后计算由每个系统投射的图像，以便以重叠的方式投射到投影表面s上以获得多色的整体投影图像。

应当注意的是由于要被投射的图像ip的投影取决于观察者o的观察位置，因此当观察者在机动车辆外部时，根据观察者o相对于机动车辆的移动而连续地更新，而当观察者o在机动车辆内部时，根据机动车辆本身的运动连续地更新。在一个非限制性实施例中，在外部观察者的情况下，刷新上述计算的频率因此取决于观察者相对于机动车辆的移动速度。速度越高，则刷新频率越高。速度越低，则刷新频率越低。

在另一个非限制性实施例中，刷新上述计算的频率是恒定的。在一个非限制性示例中，所述频率为1秒。

因此，由于这些计算是实时执行的，因此没必要具有数据库，该数据库具有与观察者相对于机动车辆的多个可成像观察位置相对应的在存储器中预加载的相同图形符号的图像(在外部观察者的情况)或者在机动车辆中(当观察者在里面时)的图像。

投影方法mth因此使得可以将一个或多个图像ip投射到投影表面s上，使得不仅对位于机动车辆内部或外部的观察者可见，而且对于所述观察者也是可理解的，这是因为投影图像ip被定向成在所述观察者o正在看的方向上。

应当注意的是在同时投射多个图像ip的情况下，在投影总体结果之前计算不同图像与光束fx的组合。

在一个非限制性实施例中，投影方法mth通过用于机动车辆v的照明装置disp来实现。

在一个非限制性实施例中，照明装置disp可以用于执行调节光度功能，例如近光或远光、或者前部、后部和/或侧面的指示功能。因此，照明装置位于机动车辆的前面或后面。

照明装置disp显示在图19中。所述照明装置包括处理单元pr和至少一个光模块ml。在非限制性实施例中，照明装置为前灯或尾灯。

处理单元pr适用于：

检测观察者o在光模块参照系rp中的观察位置poso1(示出的函数det_pos(o，poso1，rp))；

计算观察者o在图像参照系ri中的眼睛的观察位置poso2(示出的函数det_pos(o，poso2，ri))；

所述照明装置disp能够根据在观察者o图像参照系ri中的所述观察位置poso2将所述图像ip投射到所述投影表面s上，所述图像ip被合并到光模块ml的所述光束fx中(示出的函数proj(fx，ip，s))。

为了将所述图像ip投射到所述投影表面s上，处理单元pr还适合于：

从包括多个强度指示符pf的光模块ml的光强度图clux计算投影表面s上的亮度图clum，从而得到照亮点pl(示出的函数calc_clum(clux，s，p1))；

计算每个照亮点p1在图像参照系ri中的位置posl2(示出的函数calc_pos(pl，posl2，o，ri))；

由其位置posl2和观察者o在所述图像参照系ri中的观察位置poso2定义要被投射的所述图像ip的图像平面p1中的每个照亮点ip的投影plr的坐标ply，plz(示出的函数def_plr(plr，p1，posl2，poso2))；

如果所述投影plr属于要被投射的所述图像ip，则定义对应像素pix的坐标lig，col(示出的函数def_pix(pl(lig，col)，ply，plz))；

对于属于要被投射的所述图像pl的照亮点pl的每个投影plr，根据对应像素pix的颜色co来校正对应的强度指示符pf的强度值vi(示出的函数mod_pf(pf，vi，pix，co))。

为了将所述图像ip投射到投影表面s上，光模块ml能够以强度指示符pf的校正强度值vi将光束fx投射到投影表面s上(示出的函数proj(ml，fx，vi，pf))。

应当注意的是处理单元pr被结合到光模块ml中或独立于所述光模块ml。

当然，于2016年9月13日提交的专利申请pct/ep2016/071596的说明不限于上述实施例。

因此，在另一个非限制性实施例中，也可以使用b型测角光度计，即围绕垂直轴线的旋转运动支持围绕水平轴线的旋转运动。

因此，在另一个非限制性实施例中，处理单元pr可以偏离照明装置disp。

因此，计算图像参照系ri中的观察位置poso2的步骤可以在照亮位置posl2的计算之前或同时进行。

因此，机动车辆v包括适于实现所述投影方法mth的一个或多个照明装置disp。

因此，本专利申请pct/ep2016/071596尤其具有以下优点：

这使得可以投射包括至少一个图形符号的图像，所述至少一个图形符号有助于改善机动车辆内部或外部的观察者的舒适性和/或安全性；

这使得由于所述投影取决于所述观察者的位置而可以投射对确定的观察者是可见且可理解的图像；因此，例如，相同的投影方法被应用于投射将对驾驶员可理解的图像或者投射对行人或实际上对于尾随车辆中的驾驶员是可理解的图像；这允许要被投射的图像以使对确定的观察者可理解的方式变形。因此，产生图像的歪像，所述歪像取决于观察者o的观察位置；

观察者在图像参照系中的观察位置取决于要被投射的所述图像的位置和旋转。由于具体地取决于仰角的旋转，当仰角被以特定方式调节时，观察者具有观看3d图像的感觉；

可以将要被投射的信息合并到机动车辆的光模块ml的光束fx中。不是必须具有专用的额外光源；

因此，与直接在机动车辆的尾灯的窗口上显示图像且在一定距离处可能会显现得太小的现有技术文献不同，本发明允许位于距离所述机动车辆一定距离的外部观察者看到图像，这是因为所述图像是根据观察者自身的位置而被投射到不是机动车辆的灯的窗口的投影表面上。要被投射的图像ip的尺寸不再受限于小投影表面，例如灯的窗口；

可以提出一种技术方案，该技术方案可以用于只可以看到机动车辆的前方或侧面的信息的接收者，例如不同于在机动车辆的尾灯上显示图像；

这可以提出不同于在机动车辆的尾灯上显示一个图像或多个图像的技术方案；

还可以提出一种不同于显示仅专用于机动车辆的驾驶员的一个图像或多个图像的技术方案。