一种抬头显示装置的制作方法

本发明涉及车载智能装置，特别涉及一种抬头显示装置。

背景技术：

抬头显示器HUD(Head Up Display)，是普遍运用在航空器上的飞行辅助仪器。抬头的意思是指飞行员不需要低头就能够看到他需要的重要资讯。

目前，抬头显示器HUD还存在如下的缺陷：

1.大部分只能显示车速、油量等信息，完全不具备操作功能。

2.在实现原理上的不足，一般都是通过将车辆相关信息投射在玻璃、镀膜镜片(析光镜)，然后平衡反射进驾驶员的眼睛。

3.在显示方式上一般采用基于LED原理投影仪进行投影，并将图像显示在成像膜上，驾驶员透过成像膜可以看到车辆的相关信息。另外，采用投影仪会受到成像距离的限制，从而影响HUD装置的整体外观。

4.HUD抬头显示的信息可能会不清晰，尤其是在在前方有强光照射的情况下，另外还有可能出现图像的重影，影响驾驶员的驾驶。

5.HUD的成像距离放置在车内来说不够远，焦距未能与驾驶场景中契合匹配，无法解决路面、仪表台的远近融合问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，提供一种支持全程语音交互、显示效果良好的智能车载装置。

解决上述技术问题，本发明提供了一种抬头显示装置，包括：

主机，用以将图像信号发送至显示装置；通过主机与车内的OBD接口或者车载充电器的USB接口连接，获得车辆的驾驶信息，并对应地在显示装置中进行显示。

设置于主机一侧的所述显示装置，用以将所述图像信号进行显示；设置在主机一侧的显示装置，能够对图像信号进行显示。

相对于所述显示装置的位置设置的曲面半透明反射屏，用以接收所述显示装置所显示的图像，并且在主机一侧透过所述半透明反射屏在另一侧显示图像；以及所述半透明反射屏还用以，将图像去重影后进行显示。通过所述曲面半透明反射屏，类似“镜面”反射，能够直接呈现在显示装置中的显示图像。改变了现有技术在显示方式上一般所采用的基于LED原理投影仪进行投影，并在挡风或者投影屏上进行成像的固有设计。

更进一步，所述显示装置为柔性显示屏，用以通过调整所述柔性显示屏的形状，改变投射到所述曲面半透明反射屏上的图像，对显示装置中的图像畸变进行校正。使用了PHOLED磷光性OLED技术的柔性显示屏，具有低功耗，直接可视柔性面板，可有效克服distortion图像畸变。

更进一步，所述显示装置为激光投影器，用以将所述图像通过激光光束进行透射；且在所述曲面半透明反射屏与激光投影器之间设置的MLA微透镜阵列，用以调制所述激光光束在曲面半透明反射屏的显示。通过MLA将显示装置中光源进行聚集。调制所述激光光束经所述曲面半透明反射屏的漫反射效果，防止损伤人眼及减轻视疲劳，并合理控制光线的散射角度，保证亮度。

更进一步，所述显示装置为TFT、LCD、OLED或者AMOLED显示器中的一种或者多种。在本发明中提供了多种显示装置的替换形式。

更进一步，所述主机与显示装置为一体化结构，主机与显示装置一体成型，利于出厂制造。

更进一步，所述曲面半透明反射屏活动为可折叠机构，

所述可折叠机构为阻尼转轴或者基于用户信息的电动记忆调节转轴。

更进一步，对所述半透明反射屏进行如下处理后进行图像去重影：

半透明反射屏成型，半透明反射屏的凹面以及凸面双面表面硬化；

对所述凹面，设置半透镜面膜；

对所述凸面，设置AR增透膜；

在所述凹面和/或凸面还增设有AF防指纹膜；

最后进行半透明反射屏的周圈CNC切割。

更进一步，所述主机设置有底座，在底座上安装有一旋转卡台，所述旋转卡台用以卡合在所述底座上的滑轨上，以及通过所述主机的摆放角度调整在所述曲面半透明反射屏中的图像。通过设计旋转卡台和滑轨，能够方便主机的调节角度和方向。

更进一步，显示装置还包括所述主机内置的散热风道系统，用以引导所述显示装置以及主机中的微处理器中产生的热风进行对流，

所述散热风道系统包括，热管、散热片以及风扇，

所述热管与散热片连接，用以传递接收到的热量至散热片；

所述散热片，用以对所述显示装置、微处理器中的热量进行散热；

所述风扇用以对所述散热片进行降温。

更进一步，显示装置还包括屏蔽罩、导热硅片，所述屏蔽罩通过所述导热硅片与显示装置、微处理器连接，所述屏蔽罩与散热风道系统连接。

本发明还要解决的技术问题是，提供一种在驾驶过程中，对驾驶员实时监测和预智能警的智能车载装置。

本发明还提供了一种抬头显示装置，包括：

主机，用以将图像信号发送至显示装置；

设置于主机一侧的所述显示装置，用以将所述图像信号进行显示；

相对于所述显示装置的位置设置的曲面半透明反射屏，用以接收所述显示装置所显示的图像，并且在主机一侧透过所述半透明反射屏在另一侧显示图像；

安装于所述主机中的驾驶员检测装置，用以根据人脸信息判断驾驶员的脸部状态信息；所述状态信息至少包括，分心、疲劳以及路怒的情绪状态信息；

以及根据所述脸部状态信息、实时环境信息以及实时车辆行驶速度，进行驾驶员疲劳监测和预警。

安装于主机中的驾驶员检测装置，通过主机中的前置/后置摄像头，对驾驶员和车辆的行驶环境进行监测，并通过前置摄像头捕捉到驾驶员的脸部状态信息，对驾驶员的情绪进行分析中强化了对分心、疲劳以及路怒的三种情绪的分析和预警处理，有效保证了行车安全。

更进一步，所述驾驶员检测装置包括，摄像头和夜视补偿光单元；

所述摄像头，用以采用驾驶员的人脸整体状态信息、头部三维姿态信息、眼睛和嘴巴的张开/闭合的信息；

所述夜视补光单元，用以在车内/车外光照强度低于阈值时，进行光补偿。夜视补偿光单元的设计，充分考虑到了夜晚行车时，车内/车外光线不足的问题。

更进一步，所述主机还包括，方向传感器、加速度传感器、GPS、温度传感器以及地磁传感器，所述温度传感器用以感应车内的温度并进行散热，所述地磁传感器用以检测方向，所述方向传感器用以判断车辆前进或倒退的方向以及测试汽车行驶距离，所述加速度传感器用以车辆的制动、启动检测，所述GPS用以定位车辆位置以及地图接入。多用途的感应器接入，能够让主机获得丰富的车辆行驶信息，并进行相关的信息输出优化处理。

本发明还要解决的技术问题是，提供一种能够进行智能语音交互，从而实现全程语音控制的智能抬头显示装置。

本发明还公开了一种抬头显示装置，包括：

主机，用以将图像信号发送至显示装置，以及声音采集和输入处理；

设置于主机一侧的所述显示装置，用以将所述图像信号进行显示；

相对于所述显示装置的位置设置的曲面半透明反射屏，用以接收所述显示装置所显示的图像，并且在主机一侧透过所述半透明反射屏在另一侧显示图像；

预置于所述主机中的语音交互单元，用以根据用户语音输入的信息，在数据库中进行查询，若有多条符合的查询结果，则提醒驾驶员进行选择。通过语音交互单元，能够让驾驶员在车内实现多种功能的操作，比如：机器的唤醒、行车导航、播放音乐；同时，当主机与驾驶员的手机等智能设备通过蓝牙连接后，能够通过主机实现拨打电话、发送短信、发送微信等。同时，语音交互单元能够支持导航过程中的语音交互，以实现说话智能打断、语音的回声消除等。

更进一步，所述语音交互单元还用以，

对用户的同样意思的不同表述方式的自然语音信息，根据语义进行解析，并执行对应的查询：

根据输入查询结果进行查询，若精准查询到唯一位置，则使用此结果；

若搜索出来多个可能的查询结果，则需要再次询问，并根据多次自然语音输入进一步确认，若精准查询到唯一结果，则使用该查询结果，否则继续询问或者提醒重说。

更进一步，所述语音交互单元还用以：

在所述主机输出声音的同时，采集驾驶员的语音输入；

通过VAD检测，检测到驾驶员的语音输入；

并且，在检测得到驾驶员的语音输入的同时，终止主机中的语音播放。

更进一步，所述语音交互单元还包括回声消除装置，所述回声消除装置包括第一路输入和第二路输入；

所述第一路输入，用以采集外部声音输入；

所述第二路输入，用以将主机的扬声器的输出与麦克风的输入连接；

对上述第一路输入、第二路输入的时间点进行同步，并根据AEC算法分别消除回声。

更进一步，显示装置还包括多通道声音输出单元，

用以将不同类型的操作声音输出到不同的音响设备，使得驾驶员同时听到不同操作的声音输出结果。

本发明还要解决的技术问题是，提供一种能够进行智能语音交互、驾驶员实时监测与提前预警、呈现效果良好的能抬头显示装置。

本发明还提供了一种抬头显示装置，包括：

主机，用以将图像信号发送至显示装置；

设置于主机一侧的显示装置，用以将所述图像信号进行显示；

相对于所述显示装置的位置设置的曲面半透明反射屏，用以接收所述显示装置所显示的图像，并且在主机一侧透过所述半透明反射屏在另一侧显示图像；以及所述半透明反射屏还用以，将图像去重影后进行显示；

预置于所述主机中的语音交互单元，用以根据用户语音输入的信息，在数据库中进行查询，若有多条符合的查询结果，则提醒驾驶员进行选择；

以及，安装于所述主机中的驾驶员检测装置，用以根据人脸信息判断驾驶员的脸部状态信息，根据所述脸部状态信息和实时车辆行驶速度，进行驾驶员疲劳监测和预警。

更进一步，显示装置还包括遥控装置，所述遥控装置用以在设定范围内唤醒、启动以及关系所述主机，

以及，调节所述显示装置与所述曲面半透明反射屏的成像角度。

更进一步，所述驾驶员检测装置中的预警包括：图像信息提示，声音提醒，灯光提醒，采用气味刺激驾驶员的一种或者多种方式。

更进一步，所述语音交互单元还用以接收外部指令实现激活，所述激活方式包括：自定义语音唤醒，语音唤醒短语，物理按钮，手势动作。

更进一步，所述语音交互单元还用以一次接收用户所有信息输入，所述信息输入至少包括：语音激活、进入位置导航/结果查询、设定目的地/结果，设置路径规划。

更进一步，所述驾驶员检测装置中的预警的方式根据速度进行动态调整。

更进一步，预警方式为：向预先设定的联系人发送一条信息，告知当前驾驶员的状态。

更进一步，所述显示装置和曲面半透明反射屏均采用电动转动调整角度；通过调节所述显示装置和所述曲面半透明反射屏之间的相对距离，调整驾驶员看到虚像的距离。优选地，成像装置屏幕设计成和反射屏幕的中心点的外切面平行，可以减少图像上下由于反射距离不一样导致的形变。

更进一步，所述显示装置、主机设置于后视镜，所述曲面半透明反射屏设置于仪表台，经过一次反射后显示图像。

更进一步，所述显示装置通过无线或者有线连接的方式，从外部设备中获取需要显示的图像。

更进一步，本发明还提供了一种分体式抬头显示装置，包括：

主机，用以将图像信号发送至显示装置；

设置于主机一侧的显示装置，用以将所述图像信号进行显示；

全反射屏，用以将显示装置的显示图像进行一次反射，并通过风挡二次反射形成虚像；

位于所述全反射屏一侧的遮光板，用以挡住反射光线；

所述显示装置、主机设置于后视镜，所述全反射屏设置于仪表台，经过两次发射后透过前挡风玻璃显示图像；

预置于所述主机中的语音交互单元，用以根据用户语音输入的信息，在数据库中进行查询，若有多条符合的查询结果，则提醒驾驶员进行选择；

以及，安装于所述主机中的驾驶员检测装置，用以根据人脸信息判断驾驶员的脸部状态信息，根据所述脸部状态信息和实时车辆行驶速度，进行驾驶员疲劳监测和预警

本发明的有益效果：

1)由于采用了设置于主机一侧的所述显示装置，用以将所述图像信号进行显示，相对于所述显示装置的位置设置的曲面半透明反射屏用以接收所述显示装置所显示的图像，并且在主机一侧透过所述半透明反射屏在另一侧显示图像；彻底改变了HUD的呈现方式，克服了现有LED投影原理成像的不足，同时有效消除了图像的重影和光线折射、反射。

2)由于所述主机设置有底座，在底座上安装有一旋转卡台，所述旋转卡台用以卡合在所述底座上的滑轨上，该灵活、开放性的设计有利于主机主机调节角度和方向。

3)由于安装于所述主机中的驾驶员检测装置，用以根据人脸信息判断驾驶员的脸部状态信息；所述状态信息至少包括，分心、疲劳以及路怒的情绪状态信息。通过驾驶员检测装置对驾驶员的情绪进行分析中强化了对分心、疲劳以及路怒的三种情绪的分析和预警处理，有效保证了行车安全。与现有的常见的ADAS高级驾驶辅助系统中的辅助驾驶不同，所述的驾驶员检测装置更有针对性和实时性。

4)由于预置于所述主机中的语音交互单元，用以根据用户语音输入的信息，在数据库中进行查询，若有多条符合的查询结果，则提醒驾驶员进行选择。基于多功能的语音交互单元，可以让驾驶员实现目的地位置查询导航、联网查询网络信息，以及播放音乐、拨打电话、发送微信，充分考虑到了驾驶过程中手动操作的麻烦与存在的安全隐患，实现全程语音的控制。

5)由于在抬头显示装置中的主机、显示装置、曲面半透明反射屏、语音交互单元以及驾驶员检测装置，实现了车载HUD的车辆驾驶信息的优化显示、智能语音交互控制以及驾驶员驾驶状态的实时监测，克服了现有HUD所存在的：反射投影成像需要较大的空间距离、图像具有重影、HUD不具备操作功能等操作缺陷。

附图说明

图1是本发明抬头显示装置的外部结构效果示意图。

图2(a)是本发明抬头显示装置的原理框图架示意图。

图2(b)是本发明抬头显示装置的原理示意图。

图3是图1中的抬头显示装置的优选方式示意图(增加了底座)。

图4是图3中的底座优选方式示意图。

图5(a)是现有技术中平面显示装置成像方式示意图。

图5(b)是本发明中柔性显示屏成像方式示意图。

图6是图1中的显示装置为激光投影器时实施方式示意图。

图7是本发明中的一种抬头显示装置的结构示意图。

图8是图7中的抬头显示装置另一优选实施例中的示意图。

图9是本发明中的另一种抬头显示装置的结构示意图。

图10是本发明中的一种优选抬头显示装置的结构示意图。

图11是图10中的进一步优化外接装置的示意图。

图12是图10中的分体式安装结构示意图。

图13是本发明中的分体式抬头显示装置的结构示意图。

图14是图13另一种优选方式的分体式抬头显示装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示是本发明抬头显示装置的外部结构效果示意图。图2(a)是本发明抬头显示装置的原理框图架示意图。

本实施例中的一种抬头显示装置，包括：主机1，用以将图像信号发送至显示装置；通过主机与车内的OBD接口或者车载充电器的USB接口(USB接口与点烟口插接)连接，获得车辆的驾驶信息，并对应地在显示装置中进行显示。设置于主机一侧的所述显示装置2，用以将所述图像信号进行显示；设置在主机一侧的显示装置，能够对图像信号进行显示。相对于所述显示装置的位置设置的曲面半透明反射屏3，用以接收所述显示装置所显示的图像，并且在主机一侧透过所述半透明反射屏在另一侧显示图像；以及所述半透明反射屏还用以，将图像去重影后进行显示。通过所述曲面半透明反射屏，类似“镜面”反射，能够直接呈现在显示装置中的显示图像。改变了现有技术在显示方式上一般所采用的基于LED原理投影仪进行投影，并在挡风或者投影屏上进行成像的固有设计。

请参考图2(b)是本发明抬头显示装置的原理示意图，其中，A表示驾驶员人眼所在位置，B表示放大拉远的虚像所在位置。设置于主机一侧的所述显示装置2，用以将所述图像信号进行显示；设置在主机一侧的显示装置，能够对图像信号进行显示。相对于所述显示装置2的位置设置的曲面半透明反射屏3，用以接收所述显示装置所显示的图像，并且在主机一侧透过所述半透明反射屏在另一侧显示图像，以使得在A位置能够看到B位置处放大拉远的虚像，克服了现有LED投影原理成像的不足。其中成像基于凹面镜的反射成像原理，显示装置2投射到所述曲面半透明反射屏3上后，透过所述半透明反射屏在另一侧成放大拉远的虚像。

在一些实施例中，设置于主机一侧是指主机的末端。

在一些实施例中，设置于主机一侧是指与主机末端成型的一体化凸起结构。

在一些实施例中，相对于所述显示装置的位置是指与主机末端所相对应的另一端，优选地，与显示装置2所在的位置关系为平行。

基于上述区别技术特征，在本实施例中的有效效果至少包括：通过设置于主机一侧的所述显示装置2以及相对于所述显示装置的位置设置的曲面半透明反射屏3，采用简单的成像原理实现了对于车辆行驶过程中的图像信息的显示，克服了现有的投影成像的方式的不足，满足不同操作台的摆放和不同行车场景下的有效成像。由于，所述半透明反射屏还用以，将图像去重影后进行显示，有效解决了现有大多车载设备中普遍存在的缺陷。

在一些实施例中，所述显示装置2为柔性显示屏，用以通过调整所述柔性显示屏的形状，改变投射到所述曲面半透明反射屏上的图像，对显示装置中的图像畸变进行校正。使用了PHOLED磷光性OLED技术的柔性显示屏，具有低功耗，直接可视柔性面板，可有效克服distortion图像畸变。由于在显示装置2输出图像信息时，可能会存在图像畸变，通过将显示装置优选为柔性显示屏进行校正，可以有效改变投射到所述曲面半透明反射屏上的图像，克服图像畸变。

具体地，图像畸变的原因是球面的半透明反射屏配合传统的平面显示屏，如图5(a)所示，以TFT为列，图像的各个像素与球面的表面距离不同，导致虚像光程不同，造成图像畸变。如图5(b)所示在本实施例中解决采用柔性显示屏，可以将柔性显示屏弯折，保证每个像素点到球面半透明反射屏的光程一致，从而解决图像畸变的问题。

如图6所示，在一些实施例中，所述显示装置为激光投影器，用以将所述图像通过激光光束进行透射；且在所述曲面半透明反射屏与激光投影器之间设置的MLA微透镜阵列，用以调制所述激光光束在曲面半透明反射屏的显示。通过MLA将显示装置中光源进行聚集。具体地，所述显示装置为激光投影器，用以将所述图像通过激光光束进行透射，用以调制所述激光光束经曲面半透明反射屏的漫反射效果，防止损伤人眼及减轻视疲劳，并合理控制光线的散射角度，保证亮度。

在一些实施例中，所述显示装置为TFT、LCD、OLED或者AMOLED显示器中的一种或者多种，在本实施例中提供了多种显示装置的替换形式。其中TFT(Thin Film Transistor)是指薄膜晶体管。TFT式显示屏一般用于各类笔记本电脑和台式机上的主流显示设备，利用TFT式显示器具有高响应度、高亮度、高对比度等优点，使得抬头显示装置在输出端进行最优化处理。

作为本实施例中的优选，所述主机1与显示装置2为一体化结构，主机与显示装置一体成型，利于出厂制造。

作为本实施例中的优选，所述曲面半透明反射屏3活动为可折叠机构，所述可折叠机构为阻尼转轴或者基于用户信息的电动记忆调节转轴。所述可折叠机构为阻尼转轴时，可通过自身重力使得曲面半透明反射屏3闭合。所述可折叠机构为基于用户信息的电动记忆调节转轴时，可通过进步电机操控可折叠机构的自动升降，同时可以基于用户信息进行不同驾驶者的记忆功能。比如，驾驶员A，习惯将曲面半透明反射屏3与显示装置2调整为相对于主机呈30°平行；而驾驶员B，由于身高的原因习惯将曲面半透明反射屏3与显示装置2调整为相对于主机呈45°平行，该些信息可以通过主机进行记忆，并根据摄像头识别的不同驾驶员，进行不同的调整。

在一些实施例中，对所述半透明反射屏进行如下处理后进行图像去重影：

半透明反射屏成型，半透明反射屏的凹面以及凸面双面表面硬化；表面硬化能提高Combiner半透明反射屏表面的硬度，增加产品的耐刮滑；同时增加后续镀膜的附着力；

对所述凹面，设置半透镜面膜；半透镜面膜起到反射图像的效果；对所述凸面，设置AR增透膜；增透膜起到增加凹面透光率的作用，避免重影发生，另外由于增透膜有不同的颜色，因此可优选用无色的增透膜；在所述凹面和/或凸面还增设有AF防指纹膜；防指纹膜起到减缓脏污的作用；

最后进行半透明反射屏的周圈CNC切割，周圈CNC切割主要是为了避免Combiner注塑后，边缘处不平导致的图像变形问题。

如图3所示是图1中的抬头显示装置的优选方式示意图(增加了底座)，图4是图3中的底座优选方式示意图。

在本实施例中的一种抬头显示装置，包括：主机1，用以将图像信号发送至显示装置；通过主机与车内的OBD接口或者车载充电器的USB接口连接，获得车辆的驾驶信息，并对应地在显示装置中进行显示。设置于主机一侧的所述显示装置2，用以将所述图像信号进行显示；设置在主机一侧的显示装置，能够对图像信号进行显示。相对于所述显示装置的位置设置的曲面半透明反射屏3，用以接收所述显示装置所显示的图像，并且将所述图像在所述半透明反射屏的曲面内侧进行显示；以及所述半透明反射屏还用以，将图像去重影后进行显示。作为本实施例中的优选，所述主机设置有底座4，用以放置在驾驶台上，防止主机在驾驶过程中滑动或者偏移位置。在底座4上安装有一旋转卡台5，所述旋转卡台用以卡合5在所述底座上的滑轨6上，以及通过所述主机的摆放角度调整在所述曲面半透明反射屏中的图像。通过设计旋转卡台5和滑轨6，能够方便主机的调节角度和方向。当所述主机通过所述旋转卡台5在所述滑轨6中滑动时，可以通过摆放的角度调整在所述曲面半透明反射屏中的图像。

在一些实施例中，通过两个固定的铆接使得所述旋转卡台5能够在所述滑轨6上进行滑动。

在一些实施例中，所述滑轨6可设置有多条轨道，保证滑动时候的稳定性。

在一些实施例中，所述滑轨6为凸球面设计结构，在节约空间的同时，起到有效的缓冲作用。

在一些实施例中，旋转卡台5与主机1底部的凹槽相互配合，相互契合。

在一些实施例中，底座4支持在旋转卡台5上进行左右旋转。图7是本发明中的一种抬头显示装置的结构示意图。

在本实施例中的一种抬头显示装置，包括：主机1，用以将图像信号发送至显示装置；设置于主机1一侧的所述显示装置2，用以将所述图像信号进行显示；相对于所述显示装置2的位置设置的曲面半透明反射屏3，用以接收所述显示装置2所显示的图像，并且将所述图像在所述半透明反射屏3的曲面内侧进行显示；安装于所述主机中的驾驶员检测装置12，用以根据人脸信息判断驾驶员的脸部状态信息；所述状态信息至少包括，分心、疲劳以及路怒的情绪状态信息；以及根据所述脸部状态信息、实时环境信息以及实时车辆行驶速度，进行驾驶员疲劳监测和预警。

所述安装于主机中的驾驶员检测装置，可以通过主机中的前置/后置摄像头，对驾驶员和车辆的行驶环境进行监测，并通过前置摄像头捕捉到驾驶员的脸部状态信息，对驾驶员的情绪进行分析中强化了对分心、疲劳以及路怒的三种情绪的分析和预警处理，有效保证了行车安全。

分心驾驶，根据国际标准化组织(ISO)的定义，分心驾驶是指驾驶时注意力指向与正常驾驶不相关的活动，从而导致驾驶操作能力下降的一种现象。分心驾驶通常是因驾驶人视线偏离或分心产生的注意力不集中是引发交通事故的常见且重要的原因，这一诱因在追尾碰撞事故中表现得尤为显著。若摄像头检测到驾驶员视线偏离或者注意力不集中，并在主机中确认该些信息的置信程度。

在本实施例中，所述分心驾驶定是指，车内的驾驶员视线不在正前方超过设定的时间，包括但不限于的行为：可能是在玩手机，操作中控，扭头说话。

在一些实施例中，通过图像分析驾驶员面部的三维朝向，可以判断驾驶员视线是否在正前方。与现有技术相比，本实施例的有益效果在于，针对分心驾驶这一大影响行车安全的隐患，采用面部三维朝向，判断出驾驶员的视线是否位于正前方，用以检测驾驶员是否分心。

疲劳驾驶，是指驾驶人在长时间连续行车后，产生生理机能和心理机能的失调，而在客观上出现驾驶技能下降的现象。考虑到疲劳驾驶的诱因，比如，车内环境：空气质量差，通风不良；温度过高或过低；噪声和振动严重；座椅调整不当；与同车人关系紧张等。车外环境：在午后、傍晚、凌晨、深夜时段行车；路面状况差；道路条件好，情况单一；风沙、雨、雾、雪天气行车等。运行条件：长时间、长距离行车；车速过快或过慢；过于限制到达目的地的时间。

引起路怒驾驶的原因，包括但不限于：滥用远光灯；插队、加塞；后车高频率按喇叭；电瓶车机动车道挡道不走；

在一些实施例中，通过摄像头检测到愤怒的情绪。比如，路怒驾驶检测特征还包括：频繁的急加速/急减速。

若摄像头检测到驾驶员的状态属于疲劳驾驶，则根据判断条件对驾驶员疲劳进行监测和预警。

作为本实施例中的优选，疲劳驾驶检测特征包括但不限于：眼睛开合度。眼睛睁开度小于某个设定值的比例超过设定阈值。和/或，连续眼睛闭合超过设定阈值。

在一些实施例中，脸部状态信息包括但不限于，定位人脸区域内的多个关键点，主要包括五官和人脸轮廓的点。

在一些实施例中，实时环境信息包括但不限于，实时互联网路况信息、实时天气、实时车内外温度、车内外亮度等。

在一些实施例中，实时车辆行驶速度包括但不限于，车辆的相对速度。

在一些实施例中，安装于所述主机中的驾驶员检测装置12还用以进行头部姿态估计，具体地，利用人脸关键点的位置信息和离线学习的平均人脸的3维坐标位置，利用这些3D-2D点对和相机标定领域成熟的Perspective-n-Point方法估计头部的3维姿态信息。

在一些实施例中，所述监测方式包括但不限于，车道线监测、行车距离监测、行人距离监测、马路道沿监测、车辆灭点监测、车辆位置监测。

在一些实施例中，所述预警方式包括但不限于，机器声音预警、传感器振动预警、与手机连接后手机振动预警。预警方式是可以动态调整的，比如可以根据速度，速度超过设定值才提醒。

在一些实施例中，设定的预警方式为：向预先设定的联系人发送一条信息，告知当前驾驶员的状态。在一些实施例中，所述预警方式包括但不限于，语音机器聊天缓解疲劳的预警方式。所述语音机器聊天可以采用播放舒缓音乐的方式、可以采用话题聊天的方式引导驾驶员进行聊天、可以采用讲笑话的方式缓解疲劳等方式。

在一些实施例中，所述预警方式包括但不限于：图像提示，声音提醒，灯光提醒，采用气味刺激驾驶员。基于上述技术特征，本实施例中的抬头显示装置至少包括如下的技术效果：根据所述脸部状态信息、实时环境信息以及实时车辆行驶速度，本实施例中抬头显示装置的驾驶员检测装置12，可以对驾驶员的分心、疲劳以及路怒的情绪状态进行分析、监测并通过主机实现有效的预警。相比于现有技术，本实施例中的抬头显示装置，对驾驶员的情绪进行分析中强化了对分心、疲劳以及路怒的三种情绪的分析和预警处理，有效保证了行车安全。

作为本实施例中的优选，所述驾驶员检测装置包括，摄像头13和夜视补偿光单元14；

所述摄像头13，用以采用驾驶员的人脸整体状态信息、头部三维姿态信息、眼睛和嘴巴的张开/闭合的信息；

作为本实施例中的优选，所述夜视补光单元14，用以在车内/车外光照强度低于阈值时，进行光补偿。夜视补偿光单元的设计，充分考虑到了夜晚行车时，车内/车外光线不足的问题。

作为本实施例中的优选，所述摄像头13采集到的人脸整体状态信息包括但不限于，通过CNN的方法对人脸区域进行分类，总体判断目前驾驶员的脸部状态。

作为本实施例中的优选，所述摄像头13采集到的头部三维姿态信息包括但不限于，利用人脸关键点的位置信息和离线学习的平均人脸的3维坐标位置，利用这些3D-2D点对和相机标定领域成熟的Perspective-n-Point方法估计头部的3维姿态信息。

作为本实施例中的优选，所述摄像头13采集到的人眼和嘴巴状态分类包括但不限于，人脸关键点定位的输出，其结果中包含了两只眼睛和嘴巴的轮廓信息，通过这些轮廓信息可以精确的识别两只眼睛和嘴巴的张开/闭合状态。

在一些实施例中，所述驾驶员检测装置还用以，采集驾驶员的状态数据、与行车记录仪采集的数据同步、驾驶员的历史使用数据、当前驾驶相关的联网信息；以及根据驾驶员检测装置中的数据，在云端计算建立预警模型，对数据和事故建立关联，预测发生危险置信度，并提前预警。

在一些实施例中，所述主机与车内CAN总线或者OBD连接，用以读取车辆的行驶数据。

在一些实施例中，在云端计算建立预警模型时，通过建立学习模型，并采用SVM等分类器对数据和事故建立关联。

如图8是图7中的抬头显示装置另一优选实施例中的示意图。

作为本实施例中的优选，所述主机1还包括，方向传感器16、加速度传感器15、GPS19、温度传感器18以及地磁传感器17，所述温度传感器18用以感应车内的温度并进行散热，所述地磁传感器17用以检测方向，所述方向传感器16用以判断车辆前进或倒退的方向以及测试汽车行驶距离，所述加速度传感器15用以车辆的制动、启动检测，所述GPS19用以定位车辆位置以及地图接入，提供车规级GPS天线，精准导航定位。对应地，在主机上设置有，ARM 4核CPU处理器，1G RAM内存，预置基于车载场景深度定制的安卓系统，同时可以定期与云端进行同步进行更新。

如图9所示是本发明中的另一种抬头显示装置的结构示意图。

在本实施例中的一种抬头显示装置，包括：主机1，用以将图像信号发送至显示装置，以及声音采集和输入处理；设置于主机一侧的所述显示装置2，用以将所述图像信号进行显示；相对于所述显示装置的位置设置的曲面半透明反射屏3，用以接收所述显示装置所显示的图像，并且将所述图像在所述半透明反射屏的曲面内侧进行显示；预置于所述主机中的语音交互单元20，用以根据用户语音输入的信息，在数据库中进行查询，若有多条符合的查询结果，则提醒驾驶员进行选择。

作为本实施例中的优选，所述语音交互单元还用以接收外部的激活，以实现激活功能包括：可以自定义的语音唤醒激活，语音唤醒激活的短语，物理按钮激活，手势动作激活。作为本实施例中的优选，所述语音交互单元还用以接收用户一次所有信息输入，一次完成输入。所述所有信息输入包括但不限于：语音激活，进入导航功能，设定目的地，设定路径规划策略。与现有技术相比，本实施例中的语音交互单元能够一次性处理用户的需求，包括了激活、查询、导航、寻路，实现多种指令的一次性分析得出结果。比如“萝卜，我要导航去清华大学南门，给我找一条最快的路线”

作为本实施例中的优选，所述语音交互单元还用以，对用户的同样意思的不同表述方式的自然语音信息，根据语义进行解析，并执行对应的查询：根据输入查询结果进行查询，若精准查询到唯一位置，则使用此结果；若搜索出来多个可能的查询结果，则需要再次询问，并根据多次自然语音输入进一步确认，若精准查询到唯一结果，则使用该查询结果，否则继续询问或者提醒重说。

作为本实施例中的优选，所述语音交互单元还用以：在所述主机输出声音的同时，采集驾驶员的语音输入；

通过VAD检测，检测到驾驶员的语音输入；

并且，在检测得到驾驶员的语音输入的同时，终止主机中的语音播放。

传统的语音交互时人和机器依次说话，在机器说话的时候人不能打断机器，需要等待机器说完话。本实施例中的打断方法，在机器说话的时候，人可以打断(bargin)，机器听到人开始说话之后，就停止机器合成音输出，处理人的语音输入。

作为本实施例中的优选，所述语音交互单元还包括回声消除装置，所述回声消除装置包括第一路输入和第二路输入；

所述第一路输入，用以采集外部声音输入；

所述第二路输入，用以将主机的扬声器的输出与麦克风的输入连接；

对上述第一路输入、第二路输入的时间点进行同步，并优选AEC算法分别消除回声。

作为本实施例中的优选，装置还包括多通道声音输出单元，用以将不同类型的操作声音输出到不同的音响设备，使得驾驶员同时听到不同操作的声音输出结果。

作为本实施例中的优选，装置还包括扬声器，用以向外输出语音信息。

基于上述特征，本实施例中的抬头显示装置至少包括如下技术效果：通过主机内置的语音交互单元和主机外侧的麦克风，可以实现多种方式的语音操作，比如多轮语音交互查询、目的地位置的聚类、回声消除、双通道声音输出、语音智能打断等。采用主机中的语音交互单元，还可以让驾驶者通过语音进行导航、拨打电话、发微信、发出位置定位等。相比于现有技术中无法进行语音交互、语音功能操作的车载抬头显示装置而言，具有显著进步。

图10是本发明中的一种优选抬头显示装置的结构示意图。

本实施例中的一种抬头显示装置，包括：

主机1，用以将图像信号发送至显示装置；设置于主机一侧的显示装置2，用以将所述图像信号进行显示；相对于所述显示装置的位置设置的曲面半透明反射屏3，用以接收所述显示装置所显示的图像，并且将所述图像在所述半透明反射屏的曲面内侧进行显示；以及所述半透明反射屏还用以，将图像去重影后进行显示；预置于所述主机中的语音交互单元20，用以根据用户语音输入的信息，在数据库中进行查询，若有多条符合的查询结果，则提醒驾驶员进行选择；以及，安装于所述主机中的驾驶员检测装置12，用以根据人脸信息判断驾驶员的脸部状态信息，根据所述脸部状态信息和实时车辆行驶速度，进行驾驶员疲劳监测和预警。

在一些实施例中，所述显示装置2为柔性显示屏，用以通过调整所述柔性显示屏的形状，改变投射到所述曲面半透明反射屏上的图像，对显示装置中的图像畸变进行校正。

在一些实施例中，所述显示装置为激光投影器，用以将所述图像通过激光光束进行透射；且在所述曲面半透明反射屏与激光投影器之间设置的MLA微透镜阵列，用以调制所述激光光束在曲面半透明反射屏的显示。

在一些实施例中，所述显示装置和反射屏幕都可采用电动转动调整角度。具体地，可以调节显示装置和反射屏幕之间的相对距离。从而能够调整驾驶员看到的虚像的距离，增加显示装置和反射屏幕之间的距离，相比于现有技术，能够让用户看到的图像在更远处。在一些实施例中，安装于车内后视镜位置的摄像头，通过有线连接将视频数据传输给所述主机，并在所述主机上进行视频显示。主机中的处理芯片可以使用图像处理算法分析视频，实现车道偏离检测，前车碰撞预警，行人检测等。

在一些实施例中，所述显示装置为TFT、LCD、OLED或者AMOLED显示器中的一种或者多种，在本实施例中提供了多种显示装置的替换形式。其中TFT(Thin Film Transistor)是指薄膜晶体管。

作为本实施例中的优选，所述主机设置有底座4，用以放置在驾驶台上，防止主机在驾驶过程中滑动或者偏移位置。在底座4上安装有一旋转卡台5，所述旋转卡台用以卡合5在所述底座上的滑轨6上，以及通过所述主机的摆放角度调整在所述曲面半透明反射屏中的图像。

在一些实施例中，安装于所述主机中的驾驶员检测装置12还用以进行头部姿态估计，具体地，利用人脸关键点的位置信息和离线学习的平均人脸的3维坐标位置，利用这些3D-2D点对和相机标定领域成熟的Perspective-n-Point方法估计头部的3维姿态信息。

在一些实施例中，所述监测方式包括但不限于，车道线监测、行车距离监测、行人距离监测、马路道沿监测、车辆灭点监测、车辆位置监测。

在一些实施例中，所述预警方式包括但不限于，机器声音预警、传感器振动预警、与手机连接后手机振动预警。

在一些实施例中，所述预警方式包括但不限于，语音机器聊天缓解疲劳的预警方式。所述语音机器聊天可以采用播放舒缓音乐的方式、可以采用话题聊天的方式引导驾驶员进行聊天、可以采用讲笑话的方式缓解疲劳等方式。

作为本实施例中的优选，所述驾驶员检测装置包括，摄像头13和夜视补偿光单元14；

所述摄像头13，用以采用驾驶员的人脸整体状态信息、头部三维姿态信息、眼睛和嘴巴的张开/闭合的信息；

作为本实施例中的优选，所述夜视补光单元14，用以在车内/车外光照强度低于阈值时，进行光补偿。夜视补偿光单元的设计，充分考虑到了夜晚行车时，车内/车外光线不足的问题。

基于上述特征，本实施例中的抬头显示装置至少包括如下技术效果：通过采用简单的成像原理实现了对于车辆行驶过程中的图像信息的显示，克服了现有的投影成像的方式的不足，满足不同操作台的摆放和不同行车场景下的有效成像。通过安装于主机中的驾驶员检测装置，可以通过主机中的前置/后置摄像头，对驾驶员和车辆的行驶环境进行监测，并通过前置摄像头捕捉到驾驶员的脸部状态信息，对驾驶员的情绪进行分析中强化了对分心、疲劳以及路怒的三种情绪的分析和预警处理，有效保证了行车安全，具有突出的实质性特征；通过主机内置的语音交互单元和主机外侧的麦克风，可以实现多种方式的语音操作，比如多轮语音交互查询、目的地位置的聚类、回声消除、双通道声音输出、语音智能打断等。采用主机中的语音交互单元，还可以让驾驶者通过语音进行导航、拨打电话、发微信、发出位置定位等。相比于现有技术中无法进行语音交互、语音功能操作的车载抬头显示装置而言，具有显著进步。

图11是图10中的进一步优化外接装置的示意图。

作为本实施例中的优选，抬头显示装置还包括遥控装置，所述遥控装置用以在设定范围内唤醒、启动以及关系所述主机，以及，调节所述显示装置与所述曲面半透明反射屏的成像角度。作为本实施例中的优选，抬头显示装置的外接设备可以是智能移动终端40，所述抬头显示装置的与外接设备的连接方式包括但不限于：wi-fi、蓝牙、NFC等。所述抬头显示装置接入网络的方式包括但不限于，无线AP、GPRS、3G/4G等。

图12是图10中的分体式安装结构示意图。

作为本实施例中的优选，本实施例中一种抬头显示装置还可以进行分体式构造，具体包括如下结构：

主机1，用以将图像信号发送至显示装置；

设置于主机一侧的显示装置2，用以将所述图像信号进行显示；

相对于所述显示装置的位置设置的曲面半透明反射屏3，用以接收所述显示装置所显示的图像，并且在主机一侧透过所述半透明反射屏在另一侧显示图像；以及所述半透明反射屏还用以，将图像去重影后进行显示；

预置于所述主机中的语音交互单元，用以根据用户语音输入的信息，在数据库中进行查询，若有多条符合的查询结果，则提醒驾驶员进行选择；

以及，安装于所述主机中的驾驶员检测装置，用以根据人脸信息判断驾驶员的脸部状态信息，根据所述脸部状态信息和实时车辆行驶速度，进行驾驶员疲劳监测和预警；

作为本实施例中的优选，所述显示装置2、主机1设置于后视镜，所述曲面半透明反射屏3设置于仪表台，经过一次反射后显示图像。主机中集成了语音交互单元和驾驶员检测装置。

作为本实施例中的优选，所述显示装置2通过无线或者有线连接的方式，从外部设备中获取需要显示的图像。所述外部设备包括但不限于：手机或者其它可无限接入的智能终端。

图13是本发明中的分体式抬头显示装置的结构示意图。图14是图13另一种优选方式的分体式抬头显示装置的结构示意图。

在本实施例中的一种分体式抬头显示装置，包括：

主机1，用以将图像信号发送至显示装置；

设置于主机一侧的显示装置2，用以将所述图像信号进行显示；

全反射屏，用以将显示装置的显示图像进行一次反射，并通过风挡二次反射形成虚像；用户可以通过风挡看到二次反射的虚像；

位于所述全反射屏一侧的遮光板，用以挡住反射光线；这样阳光发射被遮挡，从而反射不到人眼睛中；

所述显示装置、主机设置于后视镜，所述全反射屏设置于仪表台，经过两次发射后透过前挡风玻璃显示图像；

预置于所述主机中的语音交互单元，用以根据用户语音输入的信息，在数据库中进行查询，若有多条符合的查询结果，则提醒驾驶员进行选择；

以及，安装于所述主机中的驾驶员检测装置，用以根据人脸信息判断驾驶员的脸部状态信息，根据所述脸部状态信息和实时车辆行驶速度，进行驾驶员疲劳监测和预警。

作为本实施例中的优选，所述显示装置2通过无线或者有线连接的方式，从外部设备中获取需要显示的图像。所述外部设备包括但不限于：手机或者其它可无限接入的智能终端。