一种3D抬头显示系统的检测装置及方法与流程

本发明实施例涉及3d显示的检测技术领域，尤其涉及一种3d抬头显示系统的检测装置及方法。

背景技术

平视显示器在汽车领域已经得到了越来越广泛的应用，利用平视显示器技术，可以把汽车行驶过程中的驾驶员所需要的重要信息(如车速)投射到专用屏幕或者挡风玻璃上，使驾驶员无需低头即可获取这些重要信息，可以避免驾驶员因低头观察车速等信息而分散注意力，可以有效提高驾驶员驾驶汽车的安全性。

早期，能够应用于汽车领域中的平视显示器主要是2d显示效果，但受限于显示效果差、成本高等因素，一直无法被消费者广泛接受。随着现实增强ar技术的出现，可以用于3d显示的平视显示器重新受到汽车厂家和消费者的广泛关注。

在拥有3d显示效果的平视显示器中，其3d图案的调制的准确与否，直接关系到平视显示器的应用效果。如果平视显示器中的3d图案的调制设计偏离预期，则将严重影响用户的体验效果。

技术实现要素：

本发明提供一种3d抬头显示系统的检测装置及方法，以实现对3d抬头显示系统的检测。

第一方面，本发明实施例提供了一种3d抬头显示系统的检测装置，用于检测所述3d抬头显示系统的显示效果，所述3d抬头显示系统包括3d显示模组，位于所述3d显示模组出光侧的光学成像单元以及半透半反单元；所述3d显示模组用于出射图像光线；所述光学成像单元和所述半透半反单元用于将所述图像光线反射至观测者的眼瞳视窗范围内；所述检测装置包括位于观测者的眼瞳位置处的相机、位于观测者的眼瞳所在的平面处的测距仪以及位于所述半透半反单元远离所述相机一侧的可滑动图版，所述可滑动图版上设置有刻度参数；

所述相机采用相同拍摄参数对所述3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像和所述可滑动图版进行拍摄；

所述测距仪用于测量所述相机与所述可滑动图版之间的距离；

所述可滑动图版用于测量所述3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像的尺寸。

进一步地，还包括2d显示模组；

所述2d显示模组用于出射2d图像光线；

所述光学成像单元和所述半透半反单元用于将所述2d图像光线分别反射至观测者的眼瞳视窗范围内；

所述相机采用相同拍摄参数对所述2d显示模组显示的2d图像的虚像和所述可滑动图版进行拍摄；

所述测距仪用于测量所述相机与所述可滑动图版之间的距离；

所述可滑动图版用于测量所述2d显示模组显示的2d图像的虚像的尺寸。

进一步地，还包括载台；

所述相机和所述测距仪设置于所述载台上。

进一步地，所述可滑动图版包括导轨和设置于所述导轨上的图版。

第二方面，本发明实施例还提供一种3d抬头显示系统的检测方法，采用上述第一方面任一项所述的检测装置，所述3d抬头显示系统包括3d显示模组，位于所述3d显示模组出光侧的光学成像单元以及半透半反单元；所述3d显示模组用于出射图像光线；所述光学成像单元和所述半透半反单元用于将所述图像光线反射至观测者的眼瞳视窗范围内；所述检测装置包括位于观测者的眼瞳位置处的相机、位于观测者的眼瞳所在的平面处的测距仪以及位于所述半透半反单元远离所述相机一侧的可滑动图版，所述可滑动图版上设置有刻度参数；

所述检测方法包括：

所述相机采用相同拍摄参数对所述3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像和所述可滑动图版进行拍摄；

所述测距仪测量所述相机与所述可滑动图版之间的距离；

所述可滑动图版测量所述3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像的尺寸。

进一步地，所述相机采用相同拍摄参数对所述3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像和所述可滑动图版进行拍摄，包括：

调节所述相机的拍摄参数使所述相机拍摄到的所述3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像为第一清晰度；

保持所述相机的拍摄参数不变，关闭所述3d显示模组，滑动所述可滑动图版，使所述相机拍摄到的所述可滑动图版的图像为第一清晰度。

进一步地，所述可滑动图版测量所述3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像的尺寸，包括：

保持所述可滑动图版位置不变，打开所述3d显示模组，根据所述可滑动图版上的刻度参数测量所述3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像的尺寸。

进一步地，所述检测装置还包括2d显示模组；

所述相机采用相同拍摄参数对所述3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像和所述可滑动图版进行拍摄之前，还包括：

检测所述3d抬头显示系统的规格参数，所述规格参数包括成像距离以及成像放大倍数。

进一步地，所述检测所述3d抬头显示系统的规格参数，包括：

所述2d显示模组出射2d图像光线；

所述光学成像单元和所述半透半反单元将所述2d图像光线分别反射至观察者的眼瞳视窗范围内；

所述相机采用相同拍摄参数对所述2d显示模组显示的2d图像的虚像和所述可滑动图版进行拍摄；

所述测距仪测量所述相机与所述可滑动图版之间的距离，将所述距离与所述3d抬头显示系统的成像距离进行比较；

所述可滑动图版测量所述2d显示模组显示的2d图像的虚像的尺寸，并根据所述2d图像的虚像的尺寸与所述2d图像的实际尺寸计算所述2d图像的放大倍数，将所述2d图像的放大倍数与所述3d抬头显示系统的成像放大倍数进行比较。

进一步地，所述可滑动图版测量所述3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像的尺寸之后，还包括：

所述3d显示模组出射测试图像光线；

所述光学成像单元和所述半透半反单元将所述测试图像光线反射至观测者的眼瞳视窗范围内；

测试人员在设定位置观察所述测试图像在不同成像位置所成虚像的清晰程度；

滑动所述可滑动图版，当所述可滑动图版的清晰程度与所述虚像的清晰程度相同时，记录所述可滑动图版的位置。

本实施例利用3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像在相机上成像最清晰时确定相机的拍摄参数，利用相机在该拍摄参数时拍摄到的可滑动图版在相机上成像最清晰，可以确定3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像的成像位置，利用可滑动图版上的刻度参数确定3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像的成像大小，进而确定3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像的位置和大小是否满足预期。

附图说明

图1是本发明实施例提供的3d抬头显示系统的检测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的可滑动图版的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的3d抬头显示系统的检测方法的流程图；

图4是本发明实施例提供的图3中的步骤10所对应的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例提供的3d抬头显示系统的检测装置的结构示意图。可选地，请参考图1，本实施例提供的3d抬头显示系统的检测装置用于检测3d抬头显示系统的显示效果，3d抬头显示系统包括3d显示模组101，位于3d显示模组101出光侧的光学成像单元102以及半透半反单元103；3d显示模组101用于出射图像光线；光学成像单元102和半透半反单元103用于将图像光线反射至观测者的眼瞳视窗范围内；检测装置包括位于观测者眼瞳位置处的相机104、位于观测者的眼瞳所在的平面处的测距仪105以及位于半透半反单元103远离相机104一侧的可滑动图版106，可滑动图版106上设置有刻度参数；相机104采用相同拍摄参数对3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像107和可滑动图版106进行拍摄；测距仪105用于测量相机104与可滑动图版106之间的距离；可滑动图版106用于测量3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像107的尺寸。

具体地，在检测3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像107与相机104之间的距离，以及3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像107的尺寸之前，首先需要确定相机104的拍摄参数，其中，拍摄参数包括相机104的焦距和光圈等影响相机104的拍摄参数。在拍摄参数相同时，如果3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像107与可滑动图版106在相机104上均成像最清晰，则3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像107与可滑动图版106的位置重合。可以理解的是，此处的位置重合应当理解为，从相机104所在的一侧观察时，3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像107与可滑动图版106上位于同一平面内。

在确定拍摄参数时，首先将可滑动图版106拆卸或将可滑动图版106移至相机104的视野以外，以避免可滑动图版106对3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像107的检测结果造成影响。然后，打开3d显示模组101，使其出射的图像光线先后经过光学成像单元102和半透半反单元103到达相机104，调节相机104的拍摄参数，使相机104拍摄到的3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像107最清晰，此时，相机104对应的工作参数即为拍摄参数。在确定拍摄参数后，将3d显示模组关闭，移动可滑动图版106，通过相机104观察可滑动图版106在相机104上的成像情况。待到在相机104上观察到的可滑动图版106的成像达到最清晰时，表示3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像107的位置与可滑动图版106的位置重合。利用测距仪105测定可滑动图版106与相机104之间的距离，即可确定3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像107与相机104之间的距离，即，确定了3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像107的成像位置。在检测3d抬头显示系统的成像效果时，观测者通过半透半反单元103观测到的是3d显示模组显示的标定图像的虚像107，由于虚像107无法通过承接屏接收到，在确定3d显示模组显示的标定图像的虚像107的位置以及图像大小时存在困难。本发明实施例提供的检测装置，创造性地在观测者的眼瞳位置处设置相机104、在观测者眼瞳所在平面处设置测距仪105以及在半透半反单元102远离相机104的一侧设置可滑动图版106，相机104采用相同拍摄参数对虚像107和可滑动图版106进行拍摄，因此当相机104拍摄到的虚像107的清晰程度与可滑动图版106的清晰程度相同时，相机104与可滑动图版106之间的距离等于相机104与虚像107之间的距离。

保持相机104的拍摄参数和可滑动图版106的位置不变，再次打开3d显示模组101，通过相机104可以观察到，3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像107呈现在可滑动图版106上。利用可滑动图版106上的刻度即可确定3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像107的大小。

需要说明的是，光学成像单元102具有放大作用，通过控制光学成像单元102对3d显示模组101产生的图像的放大倍数，可以使3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像107出现的距离相机104较远的位置处。

在设置调制3d显示模组的显示图像时，对于3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像107的成像位置和大小均可进行预先设定。但由于调制得到的实际3d显示图像可能与预期可能会存在一定的偏差，并导致3d抬头显示系统的显示效果不佳。因此，可以根据检测相机104与可滑动图版106之间的距离，等于相机104与3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像107之间的距离，通过测量相机104与可滑动图版106之间距离即可确定3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像107的成像位置，并在3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像107与可滑动图版106重合时，利用可滑动图版106上的刻度参数判断3d显示模组106实际形成的3d图形的大小，据此确定3d显示模组的显示质量。

本实施例利用3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像在相机上成像最清晰时确定相机的拍摄参数，利用相机在该拍摄参数时拍摄到的可滑动图版在相机上成像最清晰，可以确定3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像的成像位置，利用可滑动图版上的刻度参数确定3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像的成像大小，进而确定3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像的位置和大小是否满足预期。

可选地，对于3d显示模组101显示的画面的不同位置，在相机104上拍摄到的虚像与相机之间的距离往往不同，为方便检测，可以将3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像107选择为3d显示模组101的零平面标定图像。进一步地，对于如何检测相机104与可滑动图版106之间的距离，以及如何利用可滑动图版106上的刻度参数确定3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像107的大小，本实施例不作具体限制。

可选地，本实施例提供的3d抬头显示系统的检测装置还可以包括载台110，相机104和测距仪105均设置于载台110上。可选地，本实施例提供的载台110在满足固定相机104和测距仪105的需要的情况下，对载台110的结构等不作具体限制。

图2是本发明实施例提供的可滑动图版的结构示意图。可选地，请参考图2，可滑动图版包括导轨1061和设置于导轨1061上的图版1062。具体地，图版1062可以沿导轨1061移动，通过移动图板1062可以调整移动图板1062与相机之间的距离，使在相机上观察到图版1062最清晰。

需要说明的是，在对3d抬头显示系统的显示效果进行检测之前，还需要检测3d抬头显示系统的显示规格，例如检测3d显示系统的成像距离以及成像放大倍数，因此本实施例提供的3d抬头显示系统的检测装置还可以包括2d显示模组；2d显示模组用于出射2d图像光线；光学成像单元和半透半反单元用于将2d图像光线分别反射至观测者的眼瞳视窗范围内；相机采用相同拍摄参数对2d显示模组显示的2d图像的虚像和可滑动图版进行拍摄；测距仪用于测量相机与可滑动图版之间的距离；可滑动图版用于测量2d显示模组显示的2d图像的虚像的尺寸。具体地，在检测3d抬头显示系统的显示效果时，需确保光学成像单元的参数与产品说明书提供的参数一致。光学成像单元具有放大功能，在检测光学成像单元的放大倍数时，应优先选择2d图像，原因在于，2d图像在成像时，整个图像均位于相同的平面内，不存在3d显示时其零平面是否准确的问题，因此，选择2d图像可以避免3d图像中的零平面本身可能存在的偏差问题。可以理解的是，在利用2d显示模组检测光学成像单元时，置于将图1中的3d显示模组替换为的2d显示模组即可，其检测原理与利用3d显示模组检测3d抬头显示系统显示的标定图像的位置以及大小时的相同，不再赘述。

可选地，半透半反单元103可以为挡风玻璃。当3d抬头显示系统为车用时，为了提高检测的准确度，在检测过程中，可以尽可能地模拟汽车运行时的实际环境。因此，采用汽车的挡风玻璃作为半透半反单元，可以得到更加真实可靠的检测结果。

基于同一发明构思，本实施例还提供了一种3d抬头显示系统的检测方法，该检测方法可以采用上述任一实施例所提供的3d抬头显示系统的检测装置，未在本实施例中详细解释的部分，请参考本发明提供的3d抬头显示系统的检测装置部分。3d抬头显示系统包括3d显示模组，位于3d显示模组出光侧的光学成像单元以及半透半反单元；3d显示模组用于出射图像光线；光学成像单元和半透半反单元用于将图像光线反射至观测者的眼瞳视窗范围内；检测装置包括位于观测者眼瞳位置处的相机、位于观测者眼瞳所在平面处的测距仪以及位于半透半反单元远离相机一侧的可滑动图版，可滑动图版上设置有刻度参数。图3是本发明实施例提供的3d抬头显示系统的检测方法的流程图，如图3所示，本发明实施例提供的检测方法包括：

步骤10、相机采用相同拍摄参数对3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像和可滑动图版进行拍摄。

具体地，在拍摄参数相同时，如果3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像与可滑动图版在相机上成像的清晰度相同，则表示3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像与可滑动图版的位置重合。此时，3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像与相机之间的距离，等于可滑动图版与相机之间的距离，利用两个实际的物体之间的距离表示实际物体和虚像之间的距离，使虚像位置的测量成为可能。

步骤20、测距仪测量相机与可滑动图版之间的距离。

具体地，可以根据利用相机与可滑动图版之间的距离，等于相机和3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像之间的距离。因此，通过测量相机和3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像之间的距离，即可确定3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像的位置。

步骤30、可滑动图版测量3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像的尺寸。

具体地，由于3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像与可滑动图版位于同一平面上，因此，利用可滑动图版上的刻度参数即可确定3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像的大小。

本实施例利用3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像在相机上成像最清晰时确定相机的拍摄参数，利用相机在该拍摄参数时拍摄到的可滑动图版在相机上成像最清晰，可以确定3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像的成像位置，利用可滑动图版上的刻度参数确定3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像的成像大小，进而确定3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像的位置和大小是否满足预期。

图4是本发明实施例提供的图3中的步骤10所对应的流程图。可选地，请参考图4，在上述步骤10中，相机采用相同拍摄参数对3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像和可滑动图版进行拍摄，包括：

步骤11，调节相机的拍摄参数使相机拍摄到的3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像为第一清晰度。

可选地，在通过相机拍摄最清晰的3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像时，可以先将可滑动图版移动至相机的视野以外，以避免可滑动图版对3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像产生干扰。可选地，此处所述的第一清晰度为相机能够拍摄到的最清晰的3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像。

步骤12，保持相机的拍摄参数不变，关闭3d显示模组，滑动可滑动图版，使相机拍摄到的可滑动图版的图像为第一清晰度。

具体地，当相机拍摄到的可滑动图版的图像的也是最清晰时，表示可滑动图版与3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像在同一平面内，由此可以确定3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像与可滑动图版的位置重合。

可选地，上述步骤30中的可滑动图版测量3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像的尺寸，包括：保持可滑动图版位置不变，打开3d显示模组，根据可滑动图版上的刻度参数测量3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像的尺寸。具体地，在3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像与可滑动图版的位置重合时，相机与可滑动图版之间的距离即为相机与3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像之间的距离相等，由此可以确定3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像的位置。

要说明的是，在对3d抬头显示系统的显示效果进行检测之前，还需要检测3d抬头显示系统的显示规格，例如检测3d显示系统的成像位置以及成像放大倍数，因此检测装置还包括2d显示模组；相机采用相同拍摄参数对所述3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像和可滑动图版进行拍摄之前，还包括：检测3d抬头显示系统的规格参数，规格参数包括成像距离以及成像放大倍数。具体地，为确保对3d显示模组的显示效果检测的准确性，在进行3d显示模组的检测之前，还需要确定3d抬头显示系统的参数的准确。由于2d图像在成像时，整个图像均位于相同的平面内，不存在3d显示时零平面是否准确的问题，因此，可以采用2d显示模组确定3d抬头显示系统的参数，尤其光学成像单元的放大倍数的准确性和可靠性。

可选地，检测3d抬头显示系统的规格参数，包括：2d显示模组出射2d图像光线；光学成像单元和半透半反单元将2d图像光线分别反射至观测者的眼瞳视窗范围内；相机采用相同拍摄参数对2d显示模组显示的2d图像的虚像和可滑动图版进行拍摄；测距仪测量相机与可滑动图版之间的距离，将距离与3d抬头显示系统的成像距离进行比较；可滑动图版测量2d显示模组显示的2d图像的虚像的尺寸，并根据2d图像的虚像的尺寸与2d图像的实际尺寸计算所述2d图像的放大倍数，将2d图像的放大倍数与3d抬头显示系统的成像放大倍数进行比较。

可以理解的是，在采用2d显示模组检测3d抬头显示系统的参数是否准确可靠时，其检测过程和检测原理与采用3d显示模组检测3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像时相同，不再赘述。进一步地，比较2d成像时相机与可滑动图版之间的距离，以及3d成像时相机与可滑动图版之间的距离是否相同，可以检测光学成像单元的放大倍数，也判断3d显示模组的零平面选择是否存在误差。比较2d图像的放大倍数与3d抬头显示系统的成像放大倍数之间的关系，可以确定3d抬头显示系统的设计参数是否与实际参数相同，进而确保3d抬头显示系统的可靠性。

可选地，可滑动图版测量3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像的尺寸之后，还包括：3d显示模组出射测试图像光线；光学成像单元和半透半反单元将测试图像光线反射至观测者的眼瞳视窗范围内；测试人员在设定位置观察测试图像在不同成像位置所成虚像的清晰程度；滑动可滑动图版，当可滑动图版的清晰程度与所述虚像的清晰程度相同时，记录可滑动图版的位置。

可选地，由于3d抬头显示系统最终应用于车辆，可以方便司机的使用。因此，在利用相机确定3d抬头显示系统显示的标定图像的虚像的位置和大小，以及利用信号采集阵列确定3d抬头显示系统的分光信息和串扰信息后，最终通过实际的测试人员再次对检测结果进行验证检测。由于不同人群的观看习惯不同，眼睛的健康程度(包括近视、远视以及散光等)不同，以及用户年龄段不同等，都可能会在不同程度上对3d抬头显示系统的实际显示效果有所区别。因此，如果按照统计学原理，采集一定数量的测试人员的观察结果，当大多数的测试人员观察到的3d显示系统显示的标定图像的虚像的位置以及大小，与设计值基本一致，则表明本实施例提供的3d抬头显示系统可以被大多数的司机所使用。

另外，需要说明的是，在采用测试人员的眼睛实际检测3d显示系统显示的标定图像的虚像的位置以及大小时，与采用相机检测3d显示系统显示的标定图像的虚像的位置以及大小的步骤基本相同，因此，只需用测试人员的眼睛置于图1中相机所在的位置，用测试人员的眼睛替换相机，即可完成测试。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。