利用三维导航系统的虚拟三维仪表组的制作方法
【专利说明】利用三维导航系统的虚拟三维仪表组
【背景技术】
[0001] 传统地，车辆仪表组包括输出二维信息的各种机械和数字元件。这些仪表组不能 由用户修改，并且它们的位置保持静止，从而使得驾驶员在重要时刻难以看到某些仪表。
【发明内容】
[0002] 本文公开的实施方案包括用来执行操作的系统、方法和计算机程序产品，所述操 作包括：产生三维图形输出，所述三维图形输出包括：第一深度水平处的车辆仪表组的三 维表示，所述三维表示包括多个仪表；以及第二深度水平处的导航系统地图的三维表示； 以及输出所述三维图形输出以显示在车辆的三维显示器上。
【附图说明】
[0003] 因此，为了可详细理解获得以上所列举的方面的方式，可以参考附图进行以上简 要概括的本公开的实施方案的更具体描述。
[0004] 然而，应注意，附图仅示出本公开的典型实施方案并且因此不应视为对本公开的 范围的限制，因为本公开可以承认其它同等有效的实施方案。
[0005] 图1是根据本发明各个实施方案的车辆中的增强型用户接口的示意图。
[0006] 图2A至图2C是根据本发明各个实施方案的具有虚拟三维仪表组和三维导航系统 的系统的不意图。
[0007] 图3A至图3F是根据本发明各个实施方案的虚拟三维仪表组和三维导航系统的示 意图。
[0008] 图4示出根据本发明各个实施方案的被配置来向车辆的用户产生虚拟三维仪表 组和三维导航系统的系统。
[0009] 图5是根据本发明各个实施方案的用于产生显示给车辆的用户的虚拟三维仪表 组和三维导航系统的方法步骤的流程图。
[0010] 图6是根据本发明各个实施方案的用于修改虚拟三维仪表组和三维导航系统的 方法步骤的流程图。
[0011] 图7是根据本发明各个实施方案的用于产生车辆用户的驾驶环境的方法步骤的 流程图。
【具体实施方式】
[0012] 本文公开的实施方案在车辆中的视图相关、立体、允许视差的三维显示器（本文 称为"3D显示器"）上提供仪表控制面板的三维呈现和第三人视图导航系统的三维呈现。系 统可以输出仪表控制面板使得所述面板看上去更靠近驾驶员，同时在更远离驾驶员的深度 处输出导航系统，从而在3D导航系统的顶部上提供"透视"仪表控制面板。然而，用户可控 制每个层的深度定位，使得导航系统、导航系统的通知元件和仪表控制面板中的元件中的 一个或多个的3D呈现看上去更靠近或更远离驾驶员的面部。用户可通过任何可行方法来 控制深度定位，所述可行方法包括物理控制器、滑块、按钮或3D显示器（或中央控制台显示 器）上的数字设置。另外，每个用户可以定义一组偏好，所述偏好指示3D显示器上所显示 的不同项目的优选布置、定序和外观。
[0013] 此外，系统可在适当时间调整分层顺序并且修改不同的3D元件。例如但不限于， 当驾驶员接近必须右转的点时，"右转"通知可以从最底层逐渐移动到最靠近驾驶员的最顶 层。作为另一个实施例，但不限于，考虑到当前的驾驶环境，如果驾驶员的速度超过当前限 速，那么系统可以通过使速度计移动得更靠近驾驶员的面部并且给予速度计额外强调（如 不同颜色或更醒目的阴影）来修改速度计的3D呈现以指出速度计的重要性。如本文所使 用的"驾驶环境"指代用来识别3D显示器上所显示的应当以任何方式移动或改变的一个或 多个元件或层的环境。驾驶环境可以包括但不限于，车辆速度、车辆位置、车辆的属性或状 态（如气体含量、流体含量或轮胎压力）、车辆位置处可适用的法律和法规、天气条件、触发 事件等等。在其它实施方案中，系统可以检测用户眼睛的焦点并且使驾驶员正在看的仪表 移动得更靠近驾驶员的面部。例如但不限于，如果系统确定驾驶员正在看转速计，那么系统 可以使转速计移动得更靠近他的面部。
[0014] 用于在三维显示器上显示的所有项目输出包括深度（或z轴）组件。图形作为由 3D显示器产生的三维输出的二维重建，可能无法充分捕获三维输出的深度或z轴，并且不 应当被视为本公开的限制。
[0015] 图1是根据本发明各个实施方案的车辆中的增强型用户接口 100的示意图。如所 示，增强型用户接口 100包括但不限于，输出三维导航系统105的3D显示器101，以及负视 差水平102和正视差水平103处的3D仪表控制面板。在一些实施方案中，3D显示器101是 车辆中的立体、允许视差、视点相关的三维显示器（也称为3D显示器）。3D显示器101的 立体特征通过每帧传送两个不同的图像（一个图像用于右眼，并且一个图像用于左眼）来 允许观察者看到类似于真实对象的具有三维深度的图像。针对每只眼睛的图像可以略有不 同，以便传达两只眼睛的感觉上的差异。在至少一些实施方案中，3D显示器101具有至少 120Hz的刷新率。
[0016] 3D显示器101也提供视点相关呈现，所述视点相关呈现通过在产生输出时考虑用 户当前的视点来允许所显示图像的更逼真3D感觉。为了实现视点相关呈现，面向用户的传 感器（未示出）追踪观察者的头部和/或眼睛，以便从观察者当前的角度传送对象的三维 呈现。因此，当观察者移动他的头部或眼睛时，基于观察者当前的视角改变3D显示器101 的输出。面向用户的传感器可以连接到用于场景分析和头部追踪的计算机视觉软件（本地 或远程软件）。面向用户的传感器可安装在车辆的内部或外部，只要所述传感器面向用户即 可。可以使用单个传感器、多个传感器或安装在盘倾斜总成上的若干传感器，所述盘倾斜总 成的取向由本文所述的系统控制。三维显示器101的视差运动效果向观察者传达真实对象 深度的感觉，其中当向侧面移动时，更靠近观察者的对象看上去比更远离观察者的对象移 动得更快。
[0017] 在一个实施方案中，用户佩戴3D眼镜（未示出）以便解码立体图像（一个用于左 目艮，并且一个用于右眼）并且观察增强型用户接口 100。所述眼镜可以是任何类型的3D眼 镜，其包括无源或有源、基于快门的眼镜或偏光眼镜等等。具有用于左眼和右眼的不同透镜 的3D眼镜仅允许预定针对每只眼睛的图像被传送到所述眼睛。因此，眼镜仅将用于右眼的 图像仅传送到右眼，并且将用于左眼的图像仅传送到左眼。在一个实施方案中，可以在没有 基于透镜状覆盖层的眼镜的情况下使用3D显示器101。具有眼镜和面向用户的传感器的 3D显示器解决方案的一个实例（不限于）是zSpace，Inc.?的zSpace?系统。
[0018] 如所示，3D显示器101显示车辆中的三维导航系统105。导航系统105包括但不 限于：反映车辆111沿导航路线113的位置的地图，以及车辆周围区域中的多个三维建筑 物112。当驾驶员移动他的头部或眼睛时，导航系统地图105可以改变以匹配驾驶员的新角 度。如所示，增强型用户接口 100的正视差103包括一组仪表控件121-124。由3D显示器 101输出的正视差103看上去比显示表面101上的导航系统105或负视差102更靠近观察 者（驾驶员）。增强型用户接口 100的负视差1〇2(也由3D显示器101输出）包括另一组 仪表控件125-128。负视差102和对应的一组仪表控件125-128在用户看来是在低于仪表 控件121-124和三维导航系统105地图的深度。尽管增强型用户接口 100包括负视差102 和正视差103,但是3D显示器被配置来输出任何数目的具有正视差和负视差的不同层，并 且图1中所描绘的特定输出不应当被视为本公开的限制。
[0019] 仪表控件121-128可以包括任何类型的车辆仪表控件（如速度计、转速计、燃油 表或压力计）或任何其它类型的信息（如当前天气条件、通知、消息、电子邮件、SMS消息等 等）。仪表控件121-128以及车辆位置111、建筑物112和路线113各自可以具有不同深度、 不透明度和其它属性。例如但不限于，多层建筑物可能看上去比单层建筑物更靠近驾驶员 的面部，从而给出逼真的3D效果。此外，3D显示器101上所显示的项目可以基于驾驶环境 而改变。例如但不限于，如果仪表控件121是速度计，那么当驾驶员超速行驶时，仪表控件 121可能具有比其它仪表控件122-128更醒目、更明亮的颜色。此外，由3D显示器101显示 的任何项目可以具有不同布置和深度。因此，层的用途仅仅在于帮助说明本公开并且传达： 由3D显示器101显示的每个项目具有深度。跨越任何数目的层或深度的不同元件（如仪 表控件121-128)可以由3D显示器101输出，以便作为增强型用户接口 100的一部分。
[0020] 图2A是根据本发明各个实施方案的系统200的示意图，所述系统包括但不限于虚 拟三维仪表组和三维导航系统105,所述虚拟三维仪表组包括元件210-214。如所示，驾驶 员220坐在车辆中的方向盘221旁边。驾驶员220佩戴3D眼镜222,以允许每帧的立体图 像被传送到正确的眼睛。3D显示器101定位在方向盘221后面，如在车辆仪表板中（未示 出）。然而，3D显示器101可安装在方向盘221上，或放置在驾驶员220可观察到的任何其 它位置。3D显示器101被配置来在任何数目的不同深度水平处输出驾驶员220看到的信 息。如所示，3D显示器输出三个不同层202-204,所述层中的每一个用户220看来是在用户 220与3D显示器101之间。每层具有一个或多个显示元件210-214和由3D显示器101呈 现的导航系统105。尽管系统200被描绘为包括三个层202-204和元件210-2