车载抬头显示系统的制作方法

本实用新型涉及抬头显示技术领域，尤其涉及一种车载抬头显示系统。

背景技术：

众所周知，抬头显示系统主要是让驾驶员不用低头看仪表盘信息，而专注于驾驶，从视野前方抬头显示系统的虚像上就可以获得想要信息，从而避免因汽车行驶、眼睛集中注意力在仪表盘带来的驾驶安全问题。理想的车载抬头显示系统应具有可动态调节影像的性能。

目前，大多数车载抬头显示系统主要通过遥控按钮手动调节车载抬头显示系统的光学组件例如反射镜片的角度或者直接手动调整抬头显示系统的成像屏的角度，而达到调整影像的目的。

然而，上述方法均需驾驶员依据所感知的视觉效果进行调节，难以获得最佳影像，并且一旦驾驶员的的观察点发生变化(例如：因驾驶员的头部偏离、晃动、坐姿/位置/高度变化等引起观察点发生变化)时，就需再次手动调节，操作极为不便，在驾驶过程中进行相应调整还会给驾驶带来极大的安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种车载抬头显示系统，旨在根据驾驶员的观察点自动调节影像，提升驾驶的舒适性、便捷性和安全性。

为了解决上述技术问题，本实用新型的车载抬头显示系统，包括：

信息采集器，用于获取驾驶员的观察点信息和抬头显示系统以当前运行环境参数产生影像所对应的实际投影参数信息；

控制器，所述控制器与所述信息采集器相连，用于确定理想投影参数信息以及分析并判断所述实际投影参数信息与所述理想投影参数信息之间是否存在偏差；

偏差校正装置，所述偏差校正装置与所述控制器相连，用于在所述实际投影参数信息与所述理想投影参数信息存在偏差时，以所述理想投影参数信息为标准调整所述实际投影参数信息；

光学组件，所述光学组件连接所述控制器，用于投射期望影像至驾驶员的视野。

进一步的，所述信息采集器包括用于对驾驶员的眼睛位置进行检测的位置检测机构。

进一步的，所述位置检测机构包括用于采集驾驶员头部图像的摄像头以及与所述摄像头相连并用于确定相关位置坐标的测量模块。

进一步的，所述偏差校正装置包括角度调整单元和/或图像调整单元。

进一步的，所述角度调整单元包括误差校正模块和转动模块，所述转动模块分别与所述误差校正模块、所述控制器相连。

优选的，所述转动模块为马达。

进一步的，所述图像调整单元包括与所述控制器连接的图像校正模块。

具体的，所述光学组件包括成像源、影像投射单元和影像显示单元。

进一步的，所述影像投射单元包括反射镜。

进一步的，所述反射镜包括凹面反射镜、平面反射镜、凸面反射镜中的任意一种或组合。

基于上述技术方案，本实用新型的车载抬头显示系统至少具有以下有益效果：

本实用新型的车载抬头显示系统，利用信息采集器获取驾驶员的观察点信息，可实现对驾驶员的视觉追踪，利用偏差校正装置可基于驾驶员的视觉实时自动调节投影影像，从而始终为驾驶员提供期望影像，避免因驾驶员头部偏离、晃动、坐姿/位置/高度变化等影响投影效果，使驾驶员能更方便、准确的获取相关行车信息，对提升驾驶的舒适性和安全性具有较好的效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的车载抬头显示系统的一种架构图；

图2为本实用新型实施例提供的车载抬头显示系统的另一种架构图；

图3为图1和图2所示车载抬头显示系统的影像调节方法的流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

还需要说明的是，以下实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的车载抬头显示系统，包括：

信息采集器600，用于获取驾驶员的观察点信息和抬头显示系统以当前运行环境参数产生影像所对应的实际投影参数信息；

控制器700，控制器700与信息采集器600相连，用于确定理想投影参数信息以及分析并判断实际投影参数信息与理想投影参数信息之间是否存在偏差；

偏差校正装置800，偏差校正装置800与控制器700相连，用于在实际投影参数信息与理想投影参数信息存在偏差时，以所述理想投影参数信息为标准调整所述实际投影参数信息；

光学组件900，光学组件900连接控制器700，用于投射期望影像至驾驶员的视野。

本实用新型实施例的车载抬头显示系统，利用信息采集器600获取驾驶员的观察点信息，可实现对驾驶员的视觉追踪，利用偏差校正装置800可基于驾驶员的视觉实时自动调节投影影像，从而始终为驾驶员提供期望影像，避免因驾驶员头部偏离、晃动、坐姿/位置/高度变化等影响投影效果，使驾驶员能更方便、准确的获取相关行车信息，对提升驾驶的舒适性和安全性具有较好的效果。

光学组件900包括在抬头显示技术领域或其他环境中常见的成像源、影像投射单元和影像显示单元。影像投射单元包括反射镜。反射镜包括凹面反射镜、平面反射镜、凸面反射镜中的任意一种或组合。根据不同的需要可进行相应的选择，以达到最佳的投影效果。

进一步的，在本实用新型的实施例中，信息采集器600包括用于对驾驶员的眼睛位置进行检测的位置检测机构610。位置检测机构610具体可以包括用于采集驾驶员头部图像的摄像头611和与摄像头611相连并用于确定相关位置坐标的测量模块612，由此可进一步确保能高效快捷的获得准确度较高的理论投射角度，节省时间。位置检测机构610也可以是其他现有的构件或装置，例如位置传感器等。

进一步的，在本实用新型的实施例中，偏差校正装置800包括角度调整单元810和/或图像调整单元820，角度调整单元810包括误差校正模块811和转动模块812，转动模块812分别与误差校正模块811、控制器700相连，图像调整单元820包括与控制器700连接的图像校正模块821。

如图3所示，上述车载抬头显示系统的影像调节方法，包括步骤：

步骤S100，获取目标信息，目标信息包括驾驶员的观察点信息和抬头显示系统以当前运行环境参数产生影像所对应的实际投影参数信息；

步骤S200，根据观察点信息确定为驾驶员提供期望影像所对应的理想投影参数信息；

步骤S300，通过抬头显示系统的控制器700分析并判断实际投影参数信息与理想投影参数信息之间是否存在偏差；

步骤S400，若存在偏差，则抬头显示系统通过偏差校正装置800以理想投影参数信息为标准调整实际投影参数信息，从而为驾驶员提供期望影像。

步骤S500，若不存在偏差，则表明抬头显示系统在当前运行环境参数下产生影像为期望影像，因此抬头显示系统只需直接将该影像输出即可。

该方法根据需要对目标信息的获取可实时进行，以实时获取驾驶员的观察点信息，实现对驾驶员的视觉追踪，并基于驾驶员的视觉实时自动调节投影影像，以使抬头显示系统能始终为驾驶员提供期望影像，避免因驾驶员头部偏离、晃动、坐姿/位置/高度变化等影响投影效果，从而确保驾驶的舒适性、便捷性和安全性较好。

其中，目标信息可通过与控制器700相连的信息采集器600实时获取。

进一步的，步骤S100中实际投影参数信息包括实际投射角度，步骤S200中理想投影参数信息包括理论投射角度，步骤S400中偏差校正装置800包括角度调整单元810。相应的，步骤S300中通过抬头显示系统的控制器700分析并判断实际投射角度与理论投射角度之间是否存在偏差；若存在偏差，则步骤S400中抬头显示系统通过角度调整单元810以理论投射角度为标准调整实际投影参数信息，从而为驾驶员提供期望影像。

该方法尤其能根据驾驶员的观察点信息自动调节投射影像的俯仰倾角以自动适应不同身高及选取不同座椅高度的驾驶员，方便快捷的为不同身高及选取不同座椅高度的驾驶员提供最佳投射角度的影像，避免因投射角度偏差而导致驾驶员无法看到影像或无法看到完整影像的情况。

进一步的，步骤S100中观察点信息包括当前驾驶员眼睛的中心位置，并优选为双眼的中心位置，结合图2所示，理论投射角度通过以下步骤获得：

以抬头显示系统所在位置为参照，确定眼睛的中心位置与抬头显示系统所在位置之间以及车辆挡风玻璃与抬头显示系统所在位置之间的相对位置参数；

根据抬头显示系统对光路的调整方式和相对位置参数，判断期望影像的光束在挡风玻璃上的理想投射位置以获得理论投射角度。

该方法基于驾驶员眼睛的中心位置、抬头显示系统所在位置及挡风玻璃三者的准确位置关系获取理论投射角度，不仅步骤简单，还具有较高的准确性。

具体在本实施例中，利用位置检测机构610对驾驶员的眼睛位置进行检测，并进一步提取分析以获得眼睛的中心位置。眼睛的中心位置与抬头显示系统所在位置之间的相对位置参数具体可根据位置检测机构610和抬头显示装置之间的相对位置间接获取。

进一步的，在本实用新型的实施例中，角度调整单元810包括误差校正模块811和转动模块812，实际投射角度由转动模块812的当前参数获得，通过以下步骤对实际投射角度进行调节：

误差校正模块811根据实际投射角度与理论投射角度获得角度偏差值，并转换成与转动模块812相应的控制参数传输至控制器700；

控制器700控制转动模块812根据控制参数进行相应运转以校正实际投射角度至与理论投射角度相符。

该方法以转动模块812的相关参数反映相应的实际投射角度，可行性和准确性较好，通过误差校正模块811、转动模块812及控制器700的相互配合来实现对实际透射角度的调整，能极大的提升影像调整的效率，尤其是在行车过程中能达到快捷准确的动态调节效果。

具体在本实施例中，转动模块812优选为马达，误差校正模块811将控制参数传输至控制器700后，是由控制器700发送旋转指令给马达，由马达带动抬头显示系统的相关部件(例如光学组件900的相关反射镜等)旋转以调整投射角度。旋转指令可包括相应的旋转方向和角度。

进一步的，步骤S100中实际投影参数信息包括实际图像模型，步骤S200中理想投影参数信息包括理想图像模型，步骤S400中偏差校正装置800包括图像调整单元820。相应的，步骤S300中通过抬头显示系统的控制器700分析并判断实际图像模型与理想图像模型之间是否存在偏差；若存在偏差，则步骤S400中抬头显示系统通过图像调整单元820以理想图像模型为标准调整实际图像模型，从而为驾驶员提供期望影像。该方法根据驾驶员的观察点信息可进一步校正图像，避免因观察点不同而使驾驶员获得图像产生畸变，一方面能达到优化像质的目的，避免行车过程中因驾驶员头部左右摆动等因素而造成驾驶员获得影像畸变的情况；另一方面在行车过程中，能实时调整图像畸变，降低驾驶员的动态视觉感知误差，尤其是对具有增强现实功能的抬头显示系统，该方法能极大的提升驾驶员的视觉感受。

进一步的，步骤S100中观察点信息包括当前和之前驾驶员的眼睛位置信息，步骤S300中控制器700通过分析并判断当前驾驶员的眼睛位置与之前驾驶员的眼睛位置之间是否存在视角偏差，而得出实际图像模型与理想图像模型之间是否存在偏差，若存在偏差，则实际图像模型为畸变图像模型。该方法尤其能根据视角偏差间接判断图像是否畸变，简单高效。

进一步的，图像调整单元820包括图像校正模块821，按以下步骤对畸变图像模型进行调整：

假设视角偏差为α，所述图像校正模块根据所述所述抬头显示系统的源图像模型的图像矩阵和畸变图像模型的图像矩阵可得出与所述视角偏差对应的畸变变换矩阵，所述畸变变换矩阵为T_α＝P’×P^-1，其中，P’为所述畸变图像模型的图像矩阵，P^-1为所述源图像模型的图像矩阵的逆矩阵；

再根据所述畸变变换矩阵和所述理想图像模型获得投射变换图像模型并传输至所述控制器700，所述投射变换图像模型的图像矩阵为其中，为所述畸变变换矩阵的逆矩阵，I’为理想图像模型的图像矩阵；

所述控制器700根据所述投射变换图像模型进行相应调整以校正所述畸变图像模型至与所述理想图像模型相符。

该方法根据视角偏差逆向抵消图像畸变，简单易行，并具有较高的准确性，相应的能最大限度的降低驾驶员的视觉感知误差，从而在根本上解决动态行车环境下驾驶员的视觉体验较差的问题。

优选的，图像校正模块821中预存有与不同视角偏差对应的畸变变换矩阵。如此，可更快捷地调整好畸变图像以使驾驶员获得最佳视觉，节省时间的同时还能进一步降低驾驶员的视觉感知误差。

上述抬头显示系统的控制器700可以包括微处理器、数据校验模块、数据识别模块、指令处理模块、数据传输模块等；误差校正模块811和图像校正模块821可以包括数据识别模块、数据校验模块、数据传输模块等。

需要说明的是，上述车载抬头显示系统的各装置/机构/模块/单元等之间的信息交互、执行过程等内容，与方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与方法实施例相同。

图1和图2所示的车载抬头显示系统的实施方式中，各功能模块的划分仅是举例说明，实际应用中可以根据需要，例如相应硬件的配置要求或者软件的实现的便利考虑，而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将抬头显示系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。而且，实际应用中，本实施例中的相应的功能模块可以是由相应的硬件实现，也可以由相应的硬件执行相应的软件完成，例如，前述的信息指令处理模块，可以是执行根据控制器700发送的控制指令，从而向马达发送旋转指令的硬件，例如指令处理器，也可以是能够执行相应计算机程序从而完成前述功能的一般处理器或者其他硬件设备。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，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，例如多个模块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连接可以是通过一些接口，装置或机构的连接，可以是电性，机械或其它的形式。

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。

另外，在本实用新型实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元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，本实用新型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全部或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)执行本实用新型实施例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。

需要说明的是，对于前述实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本实用新型并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本实用新型，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本实用新型所必须的。

以上为对本实用新型所提供的车载抬头显示系统的描述，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。