CN105730237A - 一种行车辅助装置及行车辅助方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种行车辅助装置及行车辅助方法，应用于车辆。车辅助装置包括：识别模块，用于识别车辆前方的警示对象以及警示对象与车辆的位置关系；应用模块，用于确定警示对象对应的警示信息，并根据警示信息生成投影图像；处理模块，用于据警示对象与车辆的位置关系，确定投影图像在投影区域内的投影位置以及投影图像投影至投影区域后形成的影像与车内观看者的感知距离；投影模块，用于按照确定到的投影位置以及感知距离，对警示信息进行投影。本发明的方案能够将警示信息的投影图像显示在警示对象位置附近，从而使警示信息与实际环境相融合，让驾驶员更直观地获取信息。

Description

一种行车辅助装置及行车辅助方法
技术领域
本发明涉及应用于车辆的显示领域，特别是一种行车辅助装置及行车辅助方法。
背景技术
为了增进驾驶员的便利性，车辆可以设有以向驾驶员显示信息的平视显示器(HUD)。由HUD所显示的信息可以被投影到车辆的挡风罩上以在驾驶员驾车的同时将信息呈现在驾驶员的视野中。通过在驾驶员的视野中显示信息，驾驶员无需在驾车时将视线离开挡风罩(例如，朝向中央仪表板上的仪表显示)来观看所呈现的信息。
HUD可以呈现通常在车辆中央仪表板中显示的车辆信息，诸如与车辆的速度、燃油水平、引擎温度等相关的信息。此外，HUD可以向驾驶员呈现地图信息和通信事件(例如，导航指令、驾驶指令、警告、警报等)。车辆HUD可以以类似于车辆仪表板所采用的方式向驾驶员呈现信息，诸如通过显示在挡风罩上作为图形要素出现的仪表和文本框。此外，车辆HUD可以呈现增强现实的图形要素，其利用实时信息对车辆周围的物理环境进行增强。
然而，现有的HUD按照一固定成像距离设计，因此图像源经光学显示***后在人眼前方显示的虚像距人眼的距离是固定的，但监视员所处环境是时刻改变的，通过这些显示***看到固定成像距离的影像会与实际环境脱离，导致用户体验质量降低。
发明内容
本发明的目的是解决现有的车辆抬头显示技术无法将警示信息的影像显示与车辆实际环境相融合的问题。
为实现上述发明目的，一方面本发明的实施例提供一种行车辅助装置，应用于车辆，所述车辆具有一投影区域，所述行车辅助装置包括：
识别模块，用于识别车辆前方的警示对象以及所述警示对象与所述车辆的位置关系；
应用模块，用于确定所述警示对象对应的警示信息，并根据所述警示信息生成投影图像；
处理模块，用于根据所述警示对象与所述车辆的位置关系，确定所述投影图像在所述投影区域内的投影位置以及所述投影图像投影至所述投影区域后形成的影像与车内观看者的感知距离；
投影模块，用于按照确定到的投影位置以及感知距离，对所述警示信息进行投影。
可选地，所述图像模块投影的警示信息的影像包括：
对应驾驶员左眼的第一影像和对应驾驶员右眼的第二影像，所述第一影像和第二影像在所述投影区域中的投影位置不同。
可选地，所述车辅助装置还包括：
立体眼镜，用于辅助驾驶员将所述第一影像和所述第二影像会聚为立体影像。
可选地，所述警示对象与所述车辆的位置关系包括：所述警示对象在所述车辆行驶方向上，相对所述车辆的垂直距离；
所述处理模块根据所述垂直距离，确定驾驶员针对所述警示信息投影后形成的影像的感知距离；其中，所述感知距离与所述垂直距离成正比。
可选地，所述投影模块包括：
运算单元，用于根据所述感知距离，确定所述图像模块投影所述第一影像与所述第二影像之间的视差；
投影单元，用于按照确定到的所述第一影像与所述第二影像之间的视差，对所述警示信息进行投影。
另一发明面，本发明的另一实施例还提供一种行车辅助方法，应用于车辆，所述车辆具有一投影区域，所述行车辅助方法包括：
识别车辆前方的警示对象以及所述警示对象与所述车辆的位置关系；
确定所述警示对象对应的警示信息，并根据所述警示信息生成投影图像；
根据所述警示对象与所述车辆的位置关系，确定所述投影图像在所述投影区域内的投影位置以及所述投影图像投影至所述投影区域后形成的影像与车内观看者的感知距离；
按照确定到的投影位置以及感知距离，对所述警示信息进行投影。
可选地，所述警示信息投影后形成的影像包括：
对应驾驶员左眼的第一影像和对应驾驶员右眼的第二影像，所述第一影像和第二影像在所述投影区域中的投影位置不同。
可选地，所述驾驶员通过一立体眼镜，将所述第一影像和所述第二影像会聚为立体影像。
可选地，所述警示对象与所述车辆的位置关系包括：所述警示对象在所述车辆行驶方向上，相对所述车辆的垂直距离；
根据所述警示对象与所述车辆的位置关系，确定驾驶员针对所述警示信息投影后形成的影像的感知距离包括：
根据所述垂直距离，确定驾驶员针对所述警示信息投影后形成的影像的感知距离；其中，所述感知距离与所述垂直距离成正比。
可选地，按照确定到的投影位置以及感知距离，对所述警示信息进行投影，包括：
根据所述感知距离，确定所述图像模块投影所述第一影像与所述第二影像之间的视差；
按照确定到的所述第一影像与所述第二影像之间的视差，投影所述第一影像与所述第二影像。
可选地，所述第一影像与所述第二影像的视差
其中，A为所述第一影像与所述第二影像的视差；B为驾驶员的瞳距；H为投影区域与驾驶员两眼中心的距离；S为所述感知距离。
可选地，所述警示对象包括车辆前方的道路元素和/或车辆前方的物体；
其中，所述道路元素的警示信息包括车辆对应所述道路元素的导航信息；所述车辆前方的物体的警示信息包括车辆前方的物体的运动信息。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明的方案增强了图像的显示效果，使警示信息的投影图像与车辆外侧的警示对象侧的实际环境相融合，能够让驾驶员在警示对象的位置附近看到对应警示信息，因此显示效果更为直观，避免驾驶员在驾驶过程中分散注意力，在一定程度上提高了行车安全。
附图说明
图1为本发明的行车辅助装置的构架示意图；
图2为本发明的行车辅助装置的原理示意图；
图3为本发明的确定警示对象与车辆位置关系的示意图；
图4为本发明的感知距离与警示信息投影图像视差的关系示意图；
图5为本发明的警示信息投影图像的显示示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
在现有的抬头显示技术中，由于警示信息的投影图像在投影位置和感知距离上都是固定的，虽然能够方便驾驶员观察到警示信息，但驾驶员并不能直观地确定出该警示信息所指的警示对象。例如，驾驶员通过在投影区域内看到一限速信息后，还是需要再确认一下该限速信息提示的是前方哪一个路口的，特别是在道路复杂的环境下，并不能给驾驶员带来多大帮助。有鉴于此，本发明提供一种解决上述问题的技术方案。
一方面，如图1所示，本发明的实施例提供一种应用于车辆的行车辅助装置，该行车辅助装置包括：识别模块1、应用模块2、处理模块3以及投影模块4。其中，
识别模块1用于识别车辆前方的警示对象以及警示对象与所述车辆的位置关系。
作为示例性介绍，警示对象可以是车辆前方的路标、物体(例如人、其它车辆、阻挡物)以及道路元素(例如道路、道路出口、道路入口)等。
上述识别模块可以由传感器和处理芯片构成，传感器捕捉警示对象的位置数据，处理芯片根据该位置数据机选出警示对象与车辆的位置关系。
应用模块2用于确定警示对象对应的警示信息，并根据警示信息生成投影图像；
在具体的实际应用中，假设警示对象是道路上的路标，则应用模块可以对路标进行图像识别，确定出路标提示内容，并将该路标的提示内容作为警示信息；若警示对象是人或其它车辆，应用模块可以将人或其它车辆的运动信息(如移动速度、移动方向)作为警示信息；若警示对象是道路元素(如车道、路口灯)，应用模块可以将对应该道路元素的导航信息作为警示信息。
处理模块3用于根据警示对象与车辆的位置关系，确定投影图像在车辆投影区域内的投影位置以及投影图像投影至投影区域后形成的影像与车内驾驶员的感知距离；
由于投影图像的投影位置以及针对驾驶员的感知距离，是由警示对象相对车辆的位置关系确定的，因此本实施例可以将投影图像显示在车辆挡风玻璃外侧，接近警示对象的位置，使投影图像融合到警示对象附近的环境中。
投影模块4用于按照确定到的投影位置以及感知距离，对所述警示信息进行投影。
相比于现有技术，本实施例的行车辅助装置增强了图像的显示效果，使警示信息的投影图像与车辆外侧的警示对象侧的实际环境相融合，能够让驾驶员在看到警示信息后就能直观地确定出警示信息与对应的警示对象，避免驾驶员在驾驶过程中分散注意力，在一定程度上提高了行车安全。
进一步地，本实施例的行车辅助装置可以对警示信息进行立体成像，即上述投影模块输出的警示信息的投影图像为偏振光，投影图像包括对应驾驶员左眼的第一影像和对应驾驶员右眼的第二影像。
在投影区域内，第一影像和第二影像的投影位置不同，驾驶员可以佩戴立体眼镜，从而能够将左眼识别的第一影像和右眼识别的第二影像进行会聚，形成警示信息的立体影像。
作为示例性介绍，在实际应用中，如图2所示，本实施例的投影装置可以是LCD显示器，该LCD显示装置投影的出光侧设置有FPR(Film-typePatternedRetarder，一种3D呈现方式)膜层，该FPR膜层可以用于将LCD显示装置投影的光线转换为偏正方向不同的第一影像光线和第一影像光线。其中，图2实线箭头表示第一影像的光线方向，虚线箭头表示第二投影的光线方向，LCD投影光线最终在等效为透反镜或凹面镜效果的投影区域(图2中的月牙形)内形成反射。用户通过佩戴的体眼镜glss接收投影区域反射的光线，最终观察到如图2中虚线矩形所示表示的立体影像。
这里需要给予说明的，本实施例中也可以在LCD显示装置投影的出光侧设置一个液晶盒，该液晶盒的液晶分子可以由一驱动单元控制偏转，形成等同于FPR膜层的偏振效果。下面对将警示信息的投影方法进行详细描述。
此外，在本实施例中，如图3所示，识别模块确定警示对象与车辆的位置关系包括：警示对象(即图3中五角星)在车辆行驶方向上，相对该车辆的垂直距离L；
处理模块根据该垂直距离L，确定驾驶员针对警示信息投影后形成的影像的感知距离S(见图4)；其中，该感知距离S与上述垂直距离成正比。即警示对象在车辆行驶方向上与车辆相距越远，驾驶员对警示信息的感知距离就越远；反之，警示对象在车辆行驶方向上与车辆相距越近，驾驶员对警示信息的感知距离就越近。
在上述基础上，本实施例的投影模块进一步包括：
运算单元，用于根据感知距离S，确定图像模块投影第一影像与所述第二影像之间的视差；
投影单元，用于按照确定到的第一影像与第二影像之间的视差，对警示信息进行投影。作为示例性介绍，参考图4，用户的左眼31a与右眼32b之间的瞳距为B；横线30表示投影区域的位置；H表示该投影区域与驾驶员两眼中心的距离；A表示用户对第一影像32a与第二影像32B的视差。从图4中可以看出，该视差A为负值，用户通过立体眼镜后，对负视差的第一影像和第二影像会聚，可以在投影区域外侧观察到警示信息的立体影像33，图4中S即表示用户对立体影像33的感知距离。
根据三角形定理可以知道，A/B＝(S-H)/S。其中，S、H、B均是已知的，因此能够根据上述公式确定出第一影像和第二影像在投影时的视差大小，投影单元根据该视差进行投影，就能够让用户通过立体眼镜查看到挡风玻璃外侧的立体影像。
在行驶过程中，警示对象与车辆的位置关系是不断地变化的，本实施例只需要对视差进行不断地调节，就能够将投影图像适应性地显示在警示对象位置附近，由于视差改变技术在现有投影装置实施非常简单，因此投影图像的位置变化流畅，具有很高的显示效果。
此外，在确定具体投影位置时，如图3所示，可以根据车辆与警示对象的位置关系，模拟出用户光看警示对象的视线方向(即虚线箭头所示方向)，其中该视线实现方向经过投影区域的位置附近即为投影位置。
最终投影单元按照确定的视差将第一影像和第二影像投影到投影区域内的投影位置上，使用户能够在警示对象位置附近的观察警示信息的影像。
作为示例性介绍，参考图5所示的投影效果图，本实施例的行车辅助装置可以在用户车辆前方的左转路口处，显示出示意导航方向的警示影像51；或者，在用户车辆前方的其它车辆处，显示该前方其它车辆驾驶速度的警示影像52；再或者，在用户车辆前方的提示牌处，显示该提示牌的提示内容的警示影像53。
通过图5所示的投影效果图可以知道，驾驶员能够更为直观地在警示对象位置上确定警示信息，相比显示技术，在用户体验方面具有显著的提高。
另一方面，本发明的另一实施例还提供一种应用于车辆行车辅助方法，包括：
步骤一，识别车辆前方的警示对象以及警示对象与车辆的位置关系；
步骤二，确定警示对象对应的警示信息，并根据警示信息生成投影图像；
步骤三，根据警示对象与车辆的位置关系，确定投影图像在投影区域内的投影位置，以及投影图像投影至投影区域后形成的影像与车内观看者的感知距离；
步骤四，按照确定到的投影位置以及感知距离，对警示信息进行投影。
本实施例的行车辅助方法增强了图像的显示效果，使警示信息的投影图像与车辆外侧的警示对象侧的实际环境相融合，能够让驾驶员在警示对象的位置附近看到对应警示信息，因此显示效果更为直观，避免驾驶员在驾驶过程中分散注意力，在一定程度上提高了行车安全。
具体地，本实施例方法能够生成立体的投影图像。即警示信息投影后形成的影像包括：对应驾驶员左眼的第一影像和驾驶员右眼的第二影像。
在投影区域内，第一影像和第二影像的投影位置不同，驾驶员通过佩戴立体眼镜，能够将左眼识别的第一影像和右眼识别的第二影像进行会聚，形成一个具有立体效果的显示画面。与普通显示相比，本实施例的显示画面更加逼真，用户体验效果更好。
具体地，本实施例中的警示对象与车辆的位置关系包括：警示对象在车辆行驶方向上，相对车辆的垂直距离；
在上述步骤三确定感知距离的过程中，具体根据该垂直距离，确定驾驶员针对警示信息投影后形成的影像的感知距离。一般情况下，感知距离与垂直距离成正比。即警示对象在车辆行驶方向上与车辆相距越远，驾驶员对警示信息的感知距离就越远；反之，警示对象在车辆行驶方向上与车辆相距越近，驾驶员对警示信息的感知距离就越近。
对应地，在上述步骤四中，具体根据确定到的感知距离，确定图像模块投影所述第一影像与所述第二影像之间的视差，之后按照确定到的第一影像与第二影像之间的视差，投影第一影像与第二影像。
其中，第一影像与第二影像的视差的计算公式为：式中，A为第一影像与第二影像的视差；B为驾驶员的瞳距；H为投影区域与驾驶员两眼中心的距离；S为所述感知距离。
此外，在实际应用中，本实施例的警示对象可以包括：车辆前方的道路元素(如道路的出口、入口和直行线等)和/或车辆前方的物体(如行人、其它车辆等)；
其中，道路元素的警示信息可以包括车辆对应道路元素的导航信息，在具体实施过程中，本实施例可以向导航装置获取，显示效果中，直接将导航提示显示在驾驶员需要行驶的道路上，相比于现有导航提示技术，可避免分散驾驶员注意力。此外，车辆前方的物体的警示信息可以包括车辆前方物体的运动信息，如移动速度和移动方向，驾驶员能够根据这些运动信息判断车辆前方物体的运动规律，在事故发生前可提前进行避让。
显然，本实施例的行车辅助方法与上述行车辅助装置相对应，该行车辅助装置所能实现的技术效果，本实施例的行车辅助方法同样能够实现。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种行车辅助装置，应用于车辆，所述车辆具有一投影区域，其特征在于，行车辅助装置包括：
识别模块，用于识别车辆前方的警示对象以及所述警示对象与所述车辆的位置关系；
应用模块，用于确定所述警示对象对应的警示信息，并根据所述警示信息生成投影图像；
处理模块，用于根据所述警示对象与所述车辆的位置关系，确定所述投影图像在所述投影区域内的投影位置以及所述投影图像投影至所述投影区域后形成的影像与车内观看者的感知距离；
投影模块，用于按照确定到的投影位置以及感知距离，对所述警示信息进行投影。
2.根据权利要求1所述的行车辅助装置，其特征在于，
所述图像模块投影的警示信息的影像包括：
对应驾驶员左眼的第一影像和对应驾驶员右眼的第二影像，所述第一影像和第二影像在所述投影区域中的投影位置不同。
3.根据权利要求2所述的行车辅助装置，其特征在于，
所述车辅助装置还包括：
立体眼镜，用于辅助驾驶员将所述第一影像和所述第二影像会聚为立体影像。
4.根据权利要求2所述的行车辅助装置，其特征在于，
所述警示对象与所述车辆的位置关系包括：所述警示对象在所述车辆行驶方向上，相对所述车辆的垂直距离；
所述处理模块根据所述垂直距离，确定驾驶员针对所述警示信息投影后形成的影像的感知距离；其中，所述感知距离与所述垂直距离成正比。
5.根据权利要求3所述的行车辅助装置，其特征在于，
所述投影模块包括：
运算单元，用于根据所述感知距离，确定所述图像模块投影所述第一影像与所述第二影像之间的视差；
投影单元，用于按照确定到的所述第一影像与所述第二影像之间的视差，对所述警示信息进行投影。
6.一种行车辅助方法，应用于车辆，所述车辆具有一投影区域，其特征在于，所述行车辅助方法包括：
识别车辆前方的警示对象以及所述警示对象与所述车辆的位置关系；
确定所述警示对象对应的警示信息，并根据所述警示信息生成投影图像；
根据所述警示对象与所述车辆的位置关系，确定所述投影图像在所述投影区域内的投影位置以及所述投影图像投影至所述投影区域后形成的影像与车内观看者的感知距离；
按照确定到的投影位置以及感知距离，对所述警示信息进行投影。
7.根据权利要求6所述的行车辅助方法，其特征在于，
所述警示信息投影后形成的影像包括：
对应驾驶员左眼的第一影像和对应驾驶员右眼的第二影像，所述第一影像和第二影像在所述投影区域中的投影位置不同。
8.根据权利要求7所述的行车辅助方法，其特征在于，
所述驾驶员通过一立体眼镜，将所述第一影像和所述第二影像会聚为立体影像。
9.根据权利要求7所述的行车辅助方法，其特征在于，
所述警示对象与所述车辆的位置关系包括：所述警示对象在所述车辆行驶方向上，相对所述车辆的垂直距离；
根据所述警示对象与所述车辆的位置关系，确定驾驶员针对所述警示信息投影后形成的影像的感知距离包括：
根据所述垂直距离，确定驾驶员针对所述警示信息投影后形成的影像的感知距离；其中，所述感知距离与所述垂直距离成正比。
10.根据权利要求9所述的行车辅助方法，其特征在于，
按照确定到的投影位置以及感知距离，对所述警示信息进行投影，包括：
根据所述感知距离，确定所述图像模块投影所述第一影像与所述第二影像之间的视差；
按照确定到的所述第一影像与所述第二影像之间的视差，投影所述第一影像与所述第二影像。
11.根据权利要求10所述的行车辅助方法，其特征在于，
所述第一影像与所述第二影像的视差
其中，A为所述第一影像与所述第二影像的视差；B为驾驶员的瞳距；H为投影区域与驾驶员两眼中心的距离；S为所述感知距离。
12.根据权利要求6所述的行车辅助方法，其特征在于，
所述警示对象包括车辆前方的道路元素和/或车辆前方的物体；
其中，所述道路元素的警示信息包括车辆对应所述道路元素的导航信息；所述车辆前方的物体的警示信息包括车辆前方的物体的运动信息。
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