一种通过3D显示技术增强现实的抬头显示器的制作方法

本发明涉及摄像头进行图像识别道路的形状、高精度定位及车载导航定位的技术领域，尤其涉及一种通过3d显示技术增强现实的抬头显示器。

背景技术：

目前市场上的抬头显示器产品(hud，headupdisplay)，都是在驾驶员的视线前面显示基本的行车信息。显示的内容都是局限在驾驶员前方视线一米左右的景深距离。而实际道路或景象的景深则通常在10米以上。驾驶员在行车过程中，需要在观察前方路况的过程中，还需调节视线聚焦的距离，观察抬头显示器显示的内容，所以在导航过程中不可避免地会导致驾驶员注意力分散，影响行车安全。

另外，现有的hud，采用平面高亮液晶屏作为显示光源，通过集合光学面镜，把液晶屏的显示内容进行放大，并反射在挡风玻璃处，在驾驶员的视线前方呈现虚拟影像。这种hud的缺陷在于显示的虚拟影像跟驾驶员的眼睛的虚拟距离(景深)只能达到2米左右的效果；另外虚拟影像是平面液晶屏放大而来，呈现的是平面图像，没有立体感，所以不能实现增强现实的效果。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种通过3d显示技术增强现实的抬头显示器，通过采用3d显示屏作为立体内容显示源，通过光学方式把立体内容放大，把文字和影像投射在挡风玻璃上，呈现立体的图像，并在驾驶员视线前方10～20米处呈现的虚拟立体影像跟实际的路面相结合，从而实现加强现实的效果。

本发明的一种通过3d显示技术增强现实的抬头显示器，包括：壳体，3d显示单元，光学放大及投射单元以及光学成像膜，所述3d显示单元和所述光学放大及投射单元设置在所述壳体中，其中，所述3d显示单元用于提供3d影像光束；所述光学放大单元及投射对所述3d影像光束进行放大并投射到挡风玻璃上；所述光学成像膜设置于所述挡风玻璃上，用于对放大的3d影像光束进行成像，实现立体虚拟影像与实际路面相结合。

优选地，所述3d显示单元包括3d液晶显示屏，立体的虚拟画面和所述液晶屏平面的距离l即立体虚拟画面的景深。

优选地，所述光学放大及投射单元由n个光学镜面构成，光学镜面1的放大系数为z1，光学镜面2的放大系数为z2。。。。。。光学镜面n的放大系数为zn，投射的立体画面的立体景深为l＝l*z1*z2*…zn。

优选地，通过调节所述立体虚拟画面的景深l来调整所述放大的立体画面的立体景深l。

优选地，所述抬头显示器的景深距离即驾驶员的眼睛到所述放大的立体画面的最远处的距离＝所述放大的立体画面的立体景深l+镜像距离，所述镜像距离为所述驾驶员的眼睛到所述放大的立体画面的最近处的距离。

优选地，所述3d显示单元提供的立体虚拟影像包括虚拟导航信息。

优选地，所述虚拟导航信息包括转弯，直行，上坡在内的箭头信息。

本发明的有益效果是：

通过本发明的抬头显示器，包括导航指示信息在内的立体虚拟影像可以跟实际路面完全吻合，清晰、直接、有效地把信息传达给驾驶员，获得增强现实的效果，方便驾驶员在行车中获取信息，避免分心、走错路，大大提高驾驶效率以及安全性。

附图说明

图1为本发明的通过3d显示技术增强现实的抬头显示器的结构示意图。

图2为本发明的通过3d显示技术增强现实的抬头显示器的工作示意图。

图3为本发明的通过3d显示技术增强现实的抬头显示器的导航效果示意图。

图4为本发明的光学放大及投射单元的示意图。

图5为本发明的3d显示单元景深距离示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好地理解本发明的研究内容而非限制本发明的保护范围。

图1为本发明的一种通过3d显示技术增强现实的抬头显示器的结构示意图。图2为本发明的通过3d显示技术增强现实的抬头显示器的工作示意图。图3为本发明的通过3d显示技术增强现实的抬头显示器的导航效果示意图。图4为本发明的光学放大及投射单元的示意图。图5为本发明的3d显示单元景深距离示意图。下面结合图1～5对本发明的技术方案进行详细的说明。

参考图1～5，本发明的通过3d显示技术增强现实的抬头显示器10包括：壳体1，3d显示单元2，光学放大及投射单元3以及光学成像膜4。所述3d显示单元2和所述光学放大及投射单元3设置在所述壳体1中，所述光学成像膜4设置于汽车的挡风玻璃5。

所述3d显示单元2用于提供3d影像光束，可以在驾驶员眼前呈现立体的虚拟画面。所述3d显示单元提供的立体虚拟影像包括虚拟导航信息。所述虚拟导航信息包括转弯，直行，上坡在内的箭头信息。具体地，3d显示单元2包括3d液晶显示屏21，立体的虚拟画面22和液晶屏平面21的距离l即立体虚拟画面的景深，如图5所示。

所述光学放大及投射单元3对所述3d影像光束进行放大并投射到挡风玻璃5上。具体地，所述光学放大及投射单元3可以由n个光学镜面构成，光学镜面1的放大系数为z1，光学镜面2的放大系数为z2。。。。。。光学镜面n的放大系数为zn，则投射的立体画面(已放大的立体画面)的立体景深为l＝l*z1*z2*…zn。而驾驶员的眼睛(即视线区域)到放大的立体画面最远处的景深距离即抬头显示器的景深距离应满足等于立体景深l+镜像距离。其中，镜像距离是驾驶员的眼睛到放大的立体画面最近处的距离，该镜像距离由光学镜面相对于挡风玻璃5的安装位置决定，并且安装好后是固定不变的。也就是说，可以通过调整3d显示单元2的立体虚拟画面的景深l，来调节已放大的立体画面的立体景深l，从而调节放大的立体画面的景深距离。例如，如果驾驶员的眼睛与实际道路之间的景深距离是10米左右，镜像距离一般可以做到2米，则可以通过调整3d显示单元2的立体虚拟画面的景深l(即放大或缩小立体虚拟画面)将l调整至8米左右，从而使得投射的立体虚拟景象与实际景象(例如实际路面)适当地、完全地吻合(即放大的立体虚拟影像的最远处与实际路面基本处于同一平面)，从而实现加强现实的效果。

所述光学成像膜4用于对放大的3d影像光束进行成像，实现立体虚拟影像与实际路面相结合。

下面对本发明中的3d显示单元提供的立体虚拟影像进行说明。该立体虚拟影像是通过摄像头对前方路况的实时图像采集，并通过图像识别技术对路面进行图像识别，分析出路面的形状、弯曲曲率、车道、转弯角度和半径、倾斜角度信息，计算出路面模型，再根据导航引擎给出的地图数据参数、行进方向、距离等数据，计算出要行走的路面和车道。再把虚拟导航图像与摄像头采集的实时图像结合起来，提供给车主最直观的导航指示。在车载导航主机将虚拟导航指示信息输出到抬头显示器后，抬头显示器将所述虚拟导航指示信息投射到挡风玻璃上，实现所述虚拟导航信息叠加至实际路面的效果。

通过这种方式，包括导航指示信息在内的立体虚拟影像可以跟实际路面完全吻合，驾驶员在手握方向盘的时候，可以清晰、直接、有效的获取前进方向，实现增强现实的效果。

如图3所示，虚拟导航指示将直接跟路面叠加，起到增强现实的效果，驾驶员观察路面就能很容易就能判断行驶的方向，而不会错过路口。

显然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。