一种抬头显示器的测试方法与流程

本申请涉及抬头显示器测试技术领域，特别是涉及一种抬头显示器测试方法。

背景技术：

抬头显示器，是指将主要驾驶仪表姿态指引指示器和主要参数投影到驾驶员的头盔前或风挡玻璃上的一种显示设备。使得驾驶员向前平视前方视景时能同时看到主要驾驶仪表及其重要参数。由军用飞机发展起来的，逐渐开始应用在汽车上，避免驾驶员低头观察仪表盘，提高行车的安全性。

为了保证的抬头显示器品质，需要对抬头显示器的性能进行测试，例如，亮度、均匀性、颜色、虚像距离、视场、畸变、鬼影、调制传递函数等。目前，对抬头显示器的虚像距离进行测量时采用基于变焦镜头的成像亮度计进行测量，通过变焦镜头的景深效果，控制相机的焦距判断画面清晰或模糊的界限来确定虚像距离。但是，该种测量方法测试时间较长，测试效率低，无法满足产线快速测量的要求，并且，由于变焦镜头本身景深的大小会严重影响虚像距离的测试精度。

因此，如何解决现有技术中虚像距离测试耗时长且测试精度差的问题，是本领域技术人员应重点关注的。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种抬头显示器测试方法，以缩短虚像距离的测试时间和提高测试准确度。

为解决上述技术问题，本申请提供一种抬头显示器测试方法，包括：

获取双目成像装置中第一成像装置采集的位于虚像面中亮度点阵的第一图像；

获取所述双目成像装置中第二成像装置采集的所述亮度点阵的第二图像；

根据所述第一图像、所述第二图像，确定所述亮度点阵中的中心亮度点的三维空间坐标；

根据所述三维空间坐标，确定所述虚像面距所述第一成像装置的距离；

其中，所述第一成像装置的第一成像芯片和所述第二成像装置的第二成像芯片位于同一平面，所述亮度点阵为奇数行奇数列亮度点阵。

可选的，所述根据所述第一图像、所述第二图像，确定所述亮度点阵中的中心亮度点的三维空间坐标包括：

分别根据所述第一图像、所述第二图像，确定所述中心亮度点在所述第一成像芯片中的第一坐标，以及在所述第二成像芯片中的第二坐标；

根据所述第一坐标和所述第二坐标，确定所述三维空间坐标。

可选的，所述确定所述中心亮度点在所述第一成像芯片中的第一坐标，以及在所述第二成像芯片中的第二坐标包括：

利用亮度阈值算法，确定所述中心亮度点在所述第一成像芯片中的所述第一坐标，以及在所述第二成像芯片中的所述第二坐标。

可选的，还包括：

获取位于所述亮度点阵的中间一行亮度点中位于两端的亮度点的第一三维空间坐标；

获取位于所述亮度点阵的中间一列亮度点中位于两端的亮度点的第二三维空间坐标；

根据所述第一三维空间坐标确定所述虚像面的长度，并根据所述第二三维空间坐标确定所述虚像面的宽度；

根据所述长度和所述距离确定所述虚像面的横向视场，并根据所述宽度和所述距离确定所述虚像面的纵向视场。

可选的，还包括：

根据所述虚像面的横向分辨率和所述横向视场，确定横向角度分辨率，并根据所述虚像面的纵向分辨率和所述纵向视场，确定纵向角度分辨率。

可选的，还包括：

根据所述第一三维空间坐标确定所述中间一行亮度点在横向的水平倾斜距离，并根据所述第二三维空间坐标确定所述中间一行亮度点在纵向的竖直倾斜距离；根据所述水平倾斜距离和所述长度，确定所述虚像面的水平旋转角度，并根据所述竖直倾斜距离和所述宽度，确定所述虚像面的竖直旋转角度。

可选的，还包括：

获取所述亮度点阵中除所述中心亮度点、所述中间一行亮度点中位于两端的亮度点、所述中间一列亮度点中位于两端的亮度点的其余亮度点的三维空间坐标；根据所述亮度点阵中亮度点的三维空间坐标，确定所述亮度点阵的每一行亮度点中处于中间位置的亮度点与处于两端的亮度点在竖直方向的竖直距离差；

根据所述亮度点阵中亮度点的三维空间坐标，确定所述亮度点阵的每一列亮度点中处于中间位置的亮度点与处于两端的亮度点在水平方向的水平距离差；

根据所述竖直距离差和所述宽度，确定所述虚像面在水平方向的畸变，并根据所述水平距离差和所述长度，确定所述虚像面在竖直方向的畸变。

可选的，还包括：

隔离所述亮度点阵和与所述亮度点阵对应的鬼影点阵，得到所述鬼影点阵的鬼影图像；

根据所述鬼影图像，确定所述鬼影点阵中每一个鬼影点的鬼影三维空间坐标；

根据所述所有亮度点的三维空间坐标和对应的所述鬼影点的所述鬼影三维空间坐标，确定鬼影距离。

可选的，还包括：

获取抬头显示器显示的明暗间隔条纹画面的明暗间隔条纹图像；

根据所述明暗间隔条纹图像，获得明暗间隔条纹的亮度变化曲线；

根据所述亮度变化曲线，确定所述抬头显示器的调制传递函数。

可选的，还包括：

获取所述抬头显示器显示的棋盘格画面的棋盘格图像，其中，所述棋盘格画面为由多个白色区域和多个黑色区域间隔排列组成的画面；

分别确定所述白色区域的第一平均亮度和所述黑色区域的第二平均亮度；

根据所述第一平均亮度和所述第二平均亮度，确定所述抬头显示器的对比度。

本申请所提供的抬头显示器测试方法，包括：获取第一成像装置采集的位于虚像面中亮度点阵的第一图像；获取第二成像装置采集的所述亮度点阵的第二图像；根据所述第一图像、所述第二图像，确定所述亮度点阵中的中心亮度点的三维空间坐标；根据所述三维空间坐标，确定所述虚像面距所述第一成像装置的距离；其中，所述第一成像装置的第一成像芯片和所述第二成像装置的第二成像芯片位于同一平面，所述亮度点阵为奇数行奇数列亮度点阵。

可见，本申请中的抬头显示器测试方法，通过双目成像装置中的第一成像装置和第二成像装置分别采集亮度点阵的第一图像和第二图像，根据第一图像和第二图像得到亮度点阵中的中心亮度点的三维空间坐标，进而根据中心亮度点的三维空间坐标得到中心亮度点距离第一成像装置的距离，即虚像面的距离，避免使用现有技术中通过调整相机焦距来判断画面清晰或模糊的界限来测量虚像面的距离的方式，提升了虚像面距离测试的准确性，且不需要调整相机的景深，缩短了测试时间。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种抬头显示器测试方法的流程图；

图2为横向视场和纵向视场测量示意图；

图3为本申请实施例所提供的另一种抬头显示器测试方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

正如背景技术部分所述，目前对抬头显示器的虚像距离进行测量时通过变焦镜头的景深效果，控制相机的焦距判断画面清晰或模糊的界限来确定虚像距离。但是，该种测量方法测试时间较长，测试效率低，无法满足产线快速测量的要求，并且，由于变焦镜头本身景深的大小会严重影响虚像距离的测试精度。

有鉴于此，本申请提供了一种抬头显示器测试方法，请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种抬头显示器测试方法的流程图，该方法包括：

步骤s101：获取双目成像装置中第一成像装置采集的位于虚像面中亮度点阵的第一图像；

具体的，亮度点阵的中心亮度点位于虚像面的中心，亮度点阵的四个顶点分别位于虚像面的四个顶角。

步骤s102：获取所述双目成像装置中第二成像装置采集的所述亮度点阵的第二图像；

步骤s103：根据所述第一图像、所述第二图像，确定所述亮度点阵中的中心亮度点的三维空间坐标；

具体的，所述根据所述第一图像、所述第二图像，确定所述亮度点阵中的中心亮度点的三维空间坐标包括：

步骤s1031：分别根据所述第一图像、所述第二图像，确定所述中心亮度点在所述第一成像芯片中的第一坐标，以及在所述第二成像芯片中的第二坐标；

可选的，在本申请的一个实施例中，利用亮度阈值算法，确定所述中心亮度点在所述第一成像芯片中的所述第一坐标，以及在所述第二成像芯片中的所述第二坐标；但是本申请对此并不做具体限定，在本申请的其他实施例中，利用光源自动查找算法确定第一坐标和第二坐标。亮度阈值算法和光源自动查找算法具体的计算过程已为本领域技术人员所熟知，此处不再一一赘述。

步骤s1032：根据所述第一坐标和所述第二坐标，确定所述三维空间坐标；

具体的，根据下式计算三维空间坐标：

z＝camlen*dis/((cam1x-cam2x)*width)(1)

x＝(cam1x-centx)*width*z/camlen(2)

y＝(cam1y-centy)*width*z/camlen(3)

式中，x、y和z为中心亮度点的三维空间坐标，camlen为双目成像装置采用的镜头的焦距，dis为第一成像芯片和第二成像芯片的中心距离，cam1x为第一坐标的x坐标值，cam1y为第一坐标的y坐标值，cam2x为第二坐标的x坐标值，cam2y为第二坐标的y坐标值，width为第一成像芯片和第二成像芯片单个像素的宽度，centx为第一成像装置和第二成像装置分辨率的中心坐标的x坐标值，centy为第一成像装置和第二成像装置分辨率的中心坐标的y坐标值。

步骤s104：根据所述三维空间坐标，确定所述虚像面距所述第一成像装置的距离；

其中，所述第一成像装置的第一成像芯片和所述第二成像装置的第二成像芯片位于同一平面，所述亮度点阵为奇数行奇数列亮度点阵。

需要指出的是，第一成像芯片和第二成像芯片规格相同，即第一成像芯片和第二成像芯片的像素尺寸相同。

具体的，根据下式计算虚像面距第一成像装置的距离：

dov＝sqrt(x*x+y*y+z*z)(4)

式中，dov为虚像面距第一成像装置的距离，x、y和z为中心亮度点的三维空间坐标。

需要说明的是，第一成像芯片和第二成像芯片之间的距离取值范围40mm至90mm，包括端点值，优选为65mm。

需要指出的是，本实施例中对双目成像装置不做具体限定，可自行设置。例如，双目成像装置可以为双目亮度计，即第一成像装置和第二成像装置均为亮度计，或者双目成像装置为双目色度计，即第一成像装置和第二成像装置均为色度计，或者双目成像装置为亮度计和色度计组合装置，第一成像装置为亮度计或色度计，对应的，第二成像装置为色度计或亮度计，或者双目成像装置为亮度计和色度计中的一种与普通相机的组合成像装置，第一成像装置为亮度计或色度计，第二成像装置为普通相机。

需要说明的是，本实施例中对第一成像装置和第二成像装置中的图像传感器的种类均不做具体限定，视情况而定。例如，可以为ccd(charge-coupleddevice，电荷耦合元件)图像传感器，或者cmos(complementarymetaloxidesemiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器。

本实施例中的抬头显示器测试方法，通过第一成像装置和第二成像装置分别采集亮度点阵的第一图像和第二图像，根据第一图像和第二图像得到亮度点阵中的中心亮度点的三维空间坐标，进而根据中心亮度点的三维空间坐标得到中心亮度点距离第一成像装置的距离，即虚像面的距离，避免使用现有技术中通过调整相机焦距来判断画面清晰或模糊的界限来测量虚像面的距离的方式，提升了虚像面距离测试的准确性，且不需要调整相机的景深，缩短了测试时间。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，抬头显示器测试方法还包括：

获取位于所述亮度点阵的中间一行亮度点中位于两端的亮度点的第一三维空间坐标；

获取位于所述亮度点阵的中间一列亮度点中位于两端的亮度点的第二三维空间坐标；

根据所述第一三维空间坐标确定所述虚像面的长度，并根据所述第二三维空间坐标确定所述虚像面的宽度；

根据所述长度和所述距离确定所述虚像面的横向视场，并根据所述宽度和所述距离确定所述虚像面的纵向视场。

具体的，根据下式计算虚像面的长度和宽度：

h＝sqrt((x[(m-1)/2,n-1]-x[(m-1)/2,0])*(x[(m-1)/2,n-1]-x[(m-1)/2,0])+(y[(m-1)/2,n-1]-y[(m-1)/2,0])*(y[(m-1)/2,n-1]-y[(m-1)/2,0])+(z[(m-1)/2,n-1]-z[(m-1)/2,0])*(z[(m-1)/2,n-1]-z[(m-1)/2,0]))(5)

w＝sqrt((x[(m-1),(n-1)/2]-x[0,(n-1)/2])*(x[(m-1),(n-1)/2]-x[0,(n-1)/2])+(y[(m-1),(n-1)/2]-y[0,(n-1)/2])*(y[(m-1),(n-1)/2]-y[0,(n-1)/2])+(z[(m-1),(n-1)/2]-z[0,(n-1)/2])*(z[(m-1),(n-1)/2]-z[0,(n-1)/2]))(6)

式中，h为虚像面的长度，w为虚像面的宽度，x、y和z为中心亮度点的三维空间坐标，m为亮度点阵的行数，n为亮度点阵的列数。

需要指出的是，计算机软件算法数组数据是以零做为第一个点的，本申请沿用的是代码里的表示方式，即，(m-1)/2、(n-1)/2分别对应表示中间一行、中间一列，例如，[(m-1)/2,n-1]表示中间一行亮度点中最后一个亮度点，[(m-1)/2,0]表示中间一行亮度点中第一个亮度点。

进一步的，请参考图2，根据下述公式，计算虚像面的横向视场和纵向视场：

αh＝2*atan(h/2dov)(7)

βv＝2*atan(w/2dov)(8)

式中，αh表示横向视场，βv表示纵向视场，dov表示虚像面距第一成像装置的距离，h表示虚像面的长度，w表示虚像面的宽度。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，抬头显示器测试方法还包括：

根据所述虚像面的横向分辨率和所述横向视场，确定横向角度分辨率，并根据所述虚像面的纵向分辨率和所述纵向视场，确定纵向角度分辨率。

其中，虚像面的横向分辨率和纵向分辨率为抬头显示器已知的固有参数，根据下式计算横向角度分辨率和纵向角度分辨率：

hres＝ph/αh(9)

vres＝pv/βv(10)

式中，hres为横向角度分辨率，vres为纵向角度分辨率，ph为横向分辨率，pv为纵向分辨率。

请参考图3，图3为本申请实施例所提供的另一种抬头显示器测试方法的流程图，该方法包括：

步骤s201：获取双目成像装置中第一成像装置采集的位于虚像面中亮度点阵的第一图像；

步骤s202：获取所述双目成像装置中第二成像装置采集的所述亮度点阵的第二图像；

步骤s203：根据所述第一图像、所述第二图像，确定所述亮度点阵中的中心亮度点的三维空间坐标；

步骤s204：根据所述三维空间坐标，确定所述虚像面距所述第一成像装置的距离；

步骤s205：获取位于所述亮度点阵的中间一行亮度点中位于两端的亮度点的第一三维空间坐标；

步骤s206：获取位于所述亮度点阵的中间一列亮度点中位于两端的亮度点的第二三维空间坐标；

步骤s207：根据所述第一三维空间坐标确定所述虚像面的长度，并根据所述第二三维空间坐标确定所述虚像面的宽度；步骤s208：根据所述长度和所述距离确定所述虚像面的横向视场，并根据所述宽度和所述距离确定所述虚像面的纵向视场；

步骤s209：根据所述虚像面的横向分辨率和所述横向视场，确定横向角度分辨率，并根据所述虚像面的纵向分辨率和所述纵向视场，确定纵向角度分辨率；

步骤s210：根据所述第一三维空间坐标确定所述中间一行亮度点在横向的水平倾斜距离，并根据所述第二三维空间坐标确定所述中间一行亮度点在纵向的竖直倾斜距离；

具体的，根据下式计算水平倾斜距离和竖直倾斜距离：

dh＝z[(m-1)/2,n-1]-z[(m-1)/2,0](11)

dv＝z[(m-1),(n-1)/2]-z[0,(n-1)/2](12)

式中，dh为水平倾斜距离，dv为竖直倾斜距离，m为亮度点阵的行数，n为亮度点阵的列数，z为亮度点的三维空间坐标z轴的坐标值。

步骤s211：根据所述水平倾斜距离和所述长度，确定所述虚像面的水平旋转角度，并根据所述竖直倾斜距离和所述宽度，确定所述虚像面的竖直旋转角度。

具体的，根据下式计算水平旋转角度和竖直旋转角度：

rh＝atan(dh/h)(13)

rv＝atan(dv/w)(14)

式中，rh为水平旋转角度，rv为竖直旋转角度。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，抬头显示器测试方法还包括：

获取所述亮度点阵中除所述中心亮度点、所述中间一行亮度点中位于两端的亮度点、所述中间一列亮度点中位于两端的亮度点的其余亮度点的三维空间坐标；根据所述亮度点阵中亮度点的三维空间坐标，确定所述亮度点阵的每一行亮度点中处于中间位置的亮度点与处于两端的亮度点在竖直方向的竖直距离差；

根据所述亮度点阵中亮度点的三维空间坐标，确定所述亮度点阵的每一列亮度点中处于中间位置的亮度点与处于两端的亮度点在水平方向的水平距离差；

根据所述竖直距离差和所述宽度，确定所述虚像面在水平方向的畸变，并根据所述水平距离差和所述长度，确定所述虚像面在竖直方向的畸变。

需要说明的是，除中心亮度点、中间一行亮度点中位于两端的亮度点、中间一列亮度点中位于两端的亮度点的其余亮度点的三维空间坐标的计算方法与中心亮度点的三维空间坐标计算方法一致，此处不再详细赘述。

具体的，根据下式计算水平距离差和竖直距离差：

式中，dvi为竖直距离差，dhi为水平距离差，yni是每一行第n个点的y坐标，y1i是每一行第一个点的y坐标，yci是每一行中间点的y坐标，xmi是每一列第m个点的x坐标，x1i是每一列第一个点的x坐标，xci是每一列中间点的x坐标。

进一步的，根据下式计算水平方向的畸变和竖直方向的畸变：

dv＝(dvi/w)/2*100％(17)

dh＝(dhi/h)/2*100％(18)

式中，dv为竖直方向的畸变，dh为水平方向的畸变，dvi为竖直距离差，dhi为水平距离差。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，抬头显示器测试方法还包括：

隔离所述亮度点阵和与所述亮度点阵对应的鬼影点阵，得到所述鬼影点阵的鬼影图像；

根据所述鬼影图像，确定所述鬼影点阵中每一个鬼影点的鬼影三维空间坐标；

根据所述所有亮度点的三维空间坐标和对应的所述鬼影点的所述鬼影三维空间坐标，确定鬼影距离。

具体的，采用亮度双阈值分析方法隔离亮度点阵和与亮度点阵对应的鬼影点阵，具体的方法原理已为本领域技术人员所熟知，此处不再详细赘述。进一步的，每一个鬼影点的鬼影三维空间坐标请参考亮度点阵中的中心亮度点的三维空间坐标计算方法，此处不再详细赘述。

将亮度点阵中每一个亮度点的三维空间坐标与鬼影点阵中的与亮度点对应的鬼影点的鬼影三维空间坐标得到m×n个鬼影距离，数值最大的鬼影距离为鬼影点阵与亮度点阵的鬼影距离，根据下式计算鬼影距离：

dghost＝sqrt((xreality-xghost)*(xreality-xghost)+(yreality-yghost)*(yreality-yghost)+(zreality-zghost)*(zreality-zghost))(19)

式中，xreality、yreality、zreality为亮度点阵中亮度点的三维空间坐标，xghost、yghost、zghost为鬼影点阵中与亮度点对应的鬼影点的鬼影三维空间坐标，dghost为鬼影距离。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，抬头显示器测试方法还包括：

获取抬头显示器显示的明暗间隔条纹画面的明暗间隔条纹图像；

根据所述明暗间隔条纹图像，获得明暗间隔条纹的亮度变化曲线；

根据所述亮度变化曲线，确定所述抬头显示器的调制传递函数。

其中，明暗间隔条纹图像是由第一成像装置或者第二成像装置在亮度测量模式下采集的图像。调制传递函数的具体计算方法已为本领域技术人员所熟知，此处不再详细阐述。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，抬头显示器测试方法还包括：

获取所述抬头显示器显示的棋盘格画面的棋盘格图像，其中，所述棋盘格画面为由多个白色区域和多个黑色区域间隔排列组成的画面；

分别确定所述白色区域的第一平均亮度和所述黑色区域的第二平均亮度；

根据所述第一平均亮度和所述第二平均亮度，确定所述抬头显示器的对比度。

其中，棋盘格图像是由第一成像装置或者第二成像装置在亮度测量模式下采集的图像。棋盘格图像中黑白区域是规则布置的，通过亮度阈值算法找到棋盘格图像上每个白色区域和每个黑色区域，自动框选出每个区域，分别计算每个区域的平均亮度，进而得到全部白色区域的第一平均亮度和全部黑色区域的第二平均亮度，根据下式，计算对比度：

c＝(lwhite-lblack)/lblack(20)

式中，c为对比度，lwhite为第一平均亮度，lblack为第二平均亮度。

在上任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，抬头显示器测试方法还包括：

获取抬头显示器显示的白场画面的白场图像；

根据白场图像，获得抬头显示器的平亮度、最大值、最小值和均匀性。

需要指出的是，白场图像是由第一成像装置或者第二成像装置在亮度测量模式下采集的图像，平亮度、最大值、最小值和均匀性是根据常规的亮度分析方法得到，已为本领域技术人员所熟知，此处不再详细阐述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上对本申请所提供的抬头显示器测试方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。