自动调整可视范围的信息显示系统及其显示方法
【专利摘要】本发明提供一种自动调整可视范围的信息显示系统及其显示方法，利用感测模块撷取驾驶者信息并侦测感测模块与驾驶者之间的距离后，进一步辨识驾驶者的脸部特征信息，包括眼睛位置、人脸偏转角度、驾驶注视位置等，以估算出行车信息在前挡玻璃上的投影范围，亦即驾驶者的可视范围的位置，再依据投影范围调整投影装置的位置及角度，使其可将画面投影在前挡玻璃的正确位置上。
【专利说明】自动调整可视范围的信息显示系统及其显示方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关一种抬头显示器的技术，特别是指一种自动调整可视范围的信息显示系统及其显示方法。
【背景技术】
[0002]随着科技进展，生活富裕，车辆在各家庭中的普及率大幅提高，然而随着车辆使用的频繁，交通事故随的增加，肇事原因大多以追撞为主。为提高车辆行驶安全，抬头显示装置已是许多车辆的基本配备，可将一般仪表板显示的行车信息投影于车辆的前挡玻璃上，使驾驶者在行驶中可同时透过前挡玻璃注意车前路况，不需要再低头分心观看车内仪表板而发生意外，以增加行车安全。
[0003]目前市售车用抬头显示器以显示车速为主，更高阶的会显示GPS道路信息或本车与前车间的距离或警示图示，提醒驾驶者目前车速是否过快，亦或与前车是否过近等有安全的虞的情况，让驾驶者有充裕的时间作出适当的处置，如降低车速等等，以避免事故的发生，降低交通事故发生机率。但抬头显示器的显示位置与驾驶者相关，若更换驾驶者或驾驶者调整坐姿，而抬头显示器依然将行车信息投影在原本的位置，驾驶者可能无法看到完整的行车信息，例如被方向盘挡住，或是行车信息与驾驶者直视前方道路地面时的视线不在一直线上，不方便驾驶者将道路信息与实际路况相互对照，且在车辆行进时，驾驶可能会转头或转移视线，此时现有抬头显示系统信息无法动态随着驾驶者脸部位置更动进行调整。
[0004]有鉴于此，本发明遂针对上述现有技术的缺失，提出一种自动调整可视范围的信息显示系统及其显示方法，以有效克服上述的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在提供一种自动调整可视范围的信息显示系统及其显示方法，其自动调整行车信息的投影范围的位置，使驾驶者在不同的姿势或高度下，皆可看到系统所提供的完整信息画面。
[0006]本发明的另一目的在提供一种自动调整可视范围的信息显示系统，其利用感测元件侦测驾驶者的头部位置、眼睛位置等，以计算驾驶者的视线投射在挡风玻璃上的位置，算出当前驾驶状态下所预期的可视范围，亦即行车信息的投影范围。
[0007]为达上述的目的，本发明提供一种自动调整可视范围的信息显示系统，包括一感测模块撷取一驾驶者的影像并侦测与驾驶者之间的距离；一投影装置，将多个行车信息投射在驾驶者前方的投影范围；一数据处理模块，连接感测模块，利用驾驶者的影像及距离辨识驾驶者的脸部特征信息，并记录投影装置的多个参数，再依据脸部特征信息及参数预估一投影信息位移量；以及一控制器，连接信息处理模块及投影装置，依据投影信息位移量估算投影装置的调整参数，并依照调整参数驱动投影装置移动或旋转，使投影装置将行车信息投射在投影范围。
[0008]其中，该感测模块中包括至少一影像撷取装置以撷取该驾驶者的影像及一测距装置侦测该感测模块与该驾驶者之间的距离。
[0009]其中，该测距装置可为一红外线测距装置。
[0010]其中，该多个脸部特征信息可包含该驾驶者的眼睛3D位置、眼睛开阖状态、人脸偏转角度或驾驶者注视位置等。
[0011]其中，该投影装置的该多个参数包括该投影装置的位置及角度。
[0012]其中，该多个调整参数包括该投影装置的旋转量或平移量。
[0013]本发明提供另一种自动调整可视范围的信息显示方法，包括下列步骤:利用一感测模块撷取一驾驶者的影像并侦测与驾驶者之间的距离；利用驾驶者的影像及距离辨识驾驶者的脸部特征信息，并记录投影装置的多个参数，再依据脸部特征信息及参数预估一投影信息位移量；依据投影信息位移量估算投影装置的调整参数；以及依照调整参数驱动投影装置移动或旋转，使投影装置将行车信息投射在驾驶者前方的一投影范围中。
[0014]其中，该投影装置的该多个参数包括该投影装置的位置及角度。
[0015]其中，该投影信息位移量的估算方式是判断该驾驶者的一头部位置移动距离Δχ=rι.(Pt+1_Pt)+Cshift,其中A为比例调整参数，P为头部位置坐标，Cshift为该感测模块的安装误差修正量，t为时间。
[0016]其中，该投影信息位移量的估算方式是判断该驾驶者的视线转动后所注视的该投影范围与直视前方时的距离差距Δχ=r2.1.tan(A θ )+Cshift,其中r2为比例调整参数，I为该驾驶者的眼睛与该投影范围的距离，Θ为该驾驶者的视线转移角度，Cshift为该感测模块的安装误差修正量。
[0017]其中，该投影装置若未移动到正确的位置使投影影像在该投影范围中，则重新估算该调整参数。
[0018]本发明提供的自动调整可视范围的信息显示系统及其显示方法是侦测驾驶者的脸部特征信息，计算眼睛离地高度、与感测模块的距离、眼睛与上下、左右脸部边界的距离，判断驾驶者的坐姿高度、头部位置及脸是否有偏转等等，加以算出驾驶者目前姿势时视线投射在挡风玻璃上的位置，以得到行车信息的投影范围，再依据此投影范围去调整投影装置的参数、改变投射方向，即使驾驶者有大幅度的姿势变动，仍可清楚看到完整的行车信肩、O
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明自动调整可视范围的信息显示系统的方块图。
[0020]图2为本发明自动调整可视范围的信息显示方法的流程图。
[0021]图3为本发明中驾驶者与影像撷取装置的距离及眼睛离地高度的示意图。
[0022]图4A、图4B及图4C为本发明中脸部偏转角度的示意图。
[0023]图5A为驾驶者直视前方时投影范围的示意图。
[0024]图5B及图5C分别为驾驶者头部移动及头部偏转时投影范围的示意图。
[0025]附图标记说明:10感测模块；102影像撷取装置；104测距装置；12信息处理模块；14控制器；16投影装置；17驾驶者；18眼睛；19挡风玻璃；20投影范围。
【具体实施方式】[0026]本发明是一种自动调整可视范围的信息显示系统及其显示方法，其可判断驾驶者的脸部位置及视线的可视范围，以调整投影装置的位置及角度，将行车信息投影到驾驶者的可视位置的投影范围中，使驾驶者在不同的姿势及高度下皆可看到完整的信息画面。
[0027]请参考图1，其为本发明自动调整可视范围的信息显示系统的方块图，包括一感测模块10、一数据处理模块12、一控制器14及一投影装置16，其中感测模块10包括至少一影像撷取装置102及一测距装置104，影像撷取装置102可为摄影机，用以撷取一驾驶者的影像，而测距装置104则侦测感测模块10与驾驶者之间的距离，其可为红外线测距装置，但不局限于此；信息处理模块12连接感测模块10，利用驾驶者的影像及距离辨识驾驶者的脸部特征信息，此脸部特征信息可包含驾驶者的眼睛3D位置、眼睛开阖状态、人脸偏转角度或驾驶者注视位置等，并记录投影装置16的多个参数，包括投影装置16的位置及角度，再依据脸部特征信息及参数以预估一投影信息位移量；控制器14连接信息处理模块12及投影装置16，依据投影信息位移量估算投影装置16的调整参数，并依照调整参数驱动投影装置16移动或旋转，使投影装置16将行车信息投射在驾驶者前方的投影范围中，例如挡风玻璃、粘贴于挡风玻璃上的反射率光学薄膜或可视平板上。
[0028]行车信息是利用导航系统及至少一车身状态感测器取得，包括至少一导航地图及行车速度，而投影装置会将行车信息投射在车辆的前挡玻璃上，且是驾驶者不论坐姿高低、头部偏转皆可完整看到的范围。本发明的投影装置可配合一可动式光学机构，此可动式光学机构设在投影装置的前方以将投影出的画面转向，或是可动式光学机构设在投影装置中，将光线偏折，来达到调整投影范围的位置的目的。
[0029]本发明自动调整可视范围的信息显示系统的信息显示方法如图2所示的流程图，在步骤SlO中利用感测模块10中的影像撷取装置102撷取驾驶者的影像，并利用感测模块10中的测距装置104侦测感测模块与驾驶者之间的距离；步骤S12利用驾驶者的影像及距离辨识驾驶者的脸部特征信息，并记录投影装置16的位置及角度等参数，再如步骤S14依据脸部特征信息及参数预估一投影信息位移量；步骤S16依据投影信息位移量估算投影装置16的调整参数，包括投影装置16的旋转量或平移量；最后步骤S18中，依照调整参数驱动投影装置16移动或旋转，使投影装置16将行车信息投射在驾驶者前方的一投影范围中。
[0030]步骤S12中驾驶者的脸部特征信息是利用测距模块104求得驾驶者的眼睛与影像撷取装置102的距离后，通过相似三角形关系估算出眼睛离地高度，如图3所示，测距装置104可与影像撷取装置102迭合以便于量测影像撷取装置102与驾驶者眼睛18的距离Dc，影像撷取装置102离地高度为H。，而眼睛18与影像撷取装置102的相对高度he=D。* (hY/f)，因此可计算出眼睛18离地高度H6=HJtv
[0031]步骤S14中脸部偏转角度的估算请参考图4A及图4B，图4A脸部未偏转，图4B的脸部向右偏转，如图4A中鼻子与脸部右边界的距离为4，鼻子与脸部左边界的距离为屯，则脸部偏转角度的计算公式如下式(I):
[0032]脸部偏转角度
【权利要求】
1.一种自动调整可视范围的信息显示系统，其特征在于，包括: 一感测模块，撷取一驾驶者的影像并侦测与该驾驶者之间的距离； 一投影装置，将至少一行车信息投射在该驾驶者前方的一投影范围； 一数据处理模块，连接该感测模块，利用该驾驶者的影像及该距离辨识该驾驶者的多个脸部特征信息，并记录该投影装置的多个参数，再依据该多个脸部特征信息及该多个参数预估一投影信息位移量；以及 一控制器，连接该信息处理模块及该投影装置，依据该投影信息位移量估算该投影装置的至少一调整参数，并依照该调整参数驱动该投影装置移动或旋转，使该投影装置将该多个行车信息投射在该投影范围。
2.根据权利要求1所述的自动调整可视范围的信息显示系统，其特征在于，该感测模块中包括至少一影像撷取装置以撷取该驾驶者的影像及一测距装置侦测该感测模块与该驾驶者之间的距离。
3.根据权利要求2所述的自动调整可视范围的信息显示系统，其特征在于，该测距装置为一红外线测距装置。
4.根据权利要求1所述的自动调整可视范围的信息显示系统，其特征在于，该多个脸部特征信息包含该驾驶者的眼睛3D位置、眼睛开阖状态、人脸偏转角度或驾驶者注视位置。
5.根据权利要求1所述的自动调整可视范围的信息显示系统，其特征在于，该投影装置的该多个参数包括该投影装置的位置及角度。
6.根据权利要求1所述的自动调整可视范围的信息显示系统，其特征在于，该多个调整参数包括该投影装置的旋转量或平移量。
7.一种自动调整可视范围的信息显示方法，包括下列步骤: 利用一感测模块撷取一驾驶者的影像并侦测与该驾驶者之间的距离； 利用该驾驶者的影像及该距离辨识该驾驶者的多个脸部特征信息，并记录一投影装置的多个参数，再依据该多个脸部特征信息及该多个参数预估一投影信息位移量； 依据该投影信息位移量估算该投影装置的至少一调整参数；以及 依照该调整参数驱动该投影装置移动或旋转，使该投影装置将该多个行车信息投射在该驾驶者前方的一投影范围中。
8.根据权利要求7所述的自动调整可视范围的信息显示方法，其特征在于，该投影装置的该多个参数包括该投影装置的位置及角度。
9.根据权利要求7所述的自动调整可视范围的信息显示方法，其特征在于，该投影信息位移量的估算方式是判断该驾驶者的一头部位置移动距离Ax=IV (Pt+1_Pt)+Cshift，其中r1为比例调整参数，P为头部位置坐标，Cshift为该感测模块的安装误差修正量，t为时间。
10.根据权利要求7所述的自动调整可视范围的信息显示方法，其特征在于，该投影信息位移量的估算方式是判断该驾驶者的视线转动后所注视的该投影范围与直视前方时的距离差距Δx=r2.1.tan (Δ Θ )+Cshift，其中r2为比例调整参数，1为该驾驶者的眼睛与该投影范围的距离，Θ为该驾驶者的视线转移角度，Cshift为该感测模块的安装误差修正量。
11.根据权利要求7所述的自动调整可视范围的信息显示方法，其特征在于，该投影装置若未移动到正确的位置使投影影像在该投影范围中，则重新估算该调整参数。
【文档编号】G03B29/00GK103728727SQ201310727757
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】廖育昇, 陈育菘, 江志彬 申请人:财团法人车辆研究测试中心