一种可正位实景显示的AR抬头显示光学系统技术方案

本发明专利技术提供一种可正位实景显示的AR抬头显示光学系统。它包括用于不同角度拍摄景像的车载ADAS照相机、及增强现实显示控制系统、及车载抬头显示光学结构；所述增强现实显示控制系统包括图像输入接口、图像输出接口、参照图标库、正位实景转换模块、特定参照物警示模块，所述图像输入接口与车载ADAS照相机相连接，所述车载ADAS照相机用于所述增强现实显示控制系统的图像输入，所述图像输出接口用于所述车载抬头显示光学结构的图像输入。该AR抬头显示光学系统通过设置特定参照物坐标转换系统，进而能将各种视角拍摄的输入图像转换为正位实景图像，使得图像显示更直观，驾驶舒适度高，且能较好地避免交通事故。

An optical system of AR head up display with positive real scene display

【技术实现步骤摘要】
一种可正位实景显示的AR抬头显示光学系统
本专利技术涉及辅助驾驶光学显示装置，特别涉及一种设置有特定参照物坐标转换系统、进而能将驾驶中各种视角拍摄的输入图像转换为正位实景图像显示、从而将图像显示融入实景、显示更直观的抬头显示光学系统。
技术介绍
ADAS高级驾驶辅助系统（AdvancedDrivingAssistantSystem）是利用安装在车上的各式各样传感器，在汽车行驶过程中随时来感应周围的环境，收集数据，进行静态、动态物体的辨识、侦测与追踪，并结合导航仪地图数据，进行系统的运算与分析，从而预先让驾驶者察觉到可能发生的危险，有效增加汽车驾驶的舒适性和安全性。增强现实（AugmentedReality，简称AR），是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。目前，车载抬头显示光学系统并不能充分实现ADAS高级驾驶辅助系统，主要不足有：1、现有的传统车载抬头显示系统，都是直接投影一个显示画面，这个画面是与前方的路面画面（实际世界）是不相关的，就是说传统的车载抬头显示图像与外界的实际世界是没有任何融合的。而我们人眼观察实际世界物体的透视视角表现为近大远小的特征，传统抬头显示中的图像没有做对应坐标转换来符合人眼透视效果，这样抬头显示投影的影像跟实景图像的坐标不一致，人眼观看抬头显示中图像，无法得到两个画面很好的融合和贴合，就是没有增强显示的功能，因此抬头显示的内容如果要跟实际世界融合，就需要投影的图像特征要符合实际世界的物体在人眼的透视效果。2、不能对一定视角的静态、动态物体进行辨识、侦测与追踪，例如侧方行人和车辆、或后方车辆等，该情况下，现有抬头显示系统一方面不能正位显示其图像实景，很容易产生主观错误判断，另一方缺乏必要的警示行为，从而存在一定的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，提供一种可正位实景显示的AR抬头显示光学系统，该AR抬头显示光学系统通过设置特定参照物坐标转换系统，并通过参照物坐标转换系统进一步实现将驾驶中各种视角拍摄的输入图像转换为正位实景图像，从而将抬头显示更真实的融入实景，使得图像显示更直观，驾驶舒适度高，且能较好地避免交通事故。为了解决上述现有技术问题,本专利技术的技术方案是:一种可正位实景显示的抬头显示光学系统，它包括用于不同角度拍摄景像的车载ADAS照相机、及增强现实显示控制系统、及车载抬头显示光学结构；优选地，所述车载抬头显示光学结构包括定向衍射片、第一离轴自由曲面反射镜片、第二离轴自由曲面反射镜片、成虚像玻璃、人眼观察窗口、虚像位置；所述增强现实显示控制系统包括图像输入接口、图像输出接口、参照图标库、正位实景转换模块、特定参照物警示模块，所述图像输入接口与车载ADAS照相机相连接，所述车载ADAS照相机用于所述增强现实显示控制系统的图像输入，所述图像输出接口用于所述车载抬头显示光学结构的图像输入；所述参照图标库用于录入不同的道路标志图标或交通标志图标或行人图标或车辆图标，然后将录入的道路标志图标或交通标志图标或行人图标或车辆图标采用正位实景网格化格式进行存储，得到包含大量参照图标的参照图标库；所述正位实景转换模块通过车载ADAS照相机得到车辆所处环境不同视角的初始实景图像，由于车载ADAS照相机拍摄时必然存在一定的倾斜角度，并不能完全正视角拍摄实景，因此所述初始实景图像会有不同程度的拉伸或扭曲，其图像坐标也会对应会拉伸或扭曲，然后由所述正位实景转换模块将所述初始实景图像进行网格细化，即生成初始实景图像的网格化格式，由于车辆所处环境一般情况下会存在很多不同的交通标志或道路标志，所述初始实景图像包含一个或多个图标的情况下，通过所述增强现实显示控制系统输入与所述初始实景图像中拍摄到的图标相对应的参照图标，通过调用正位实景网格化格式的参照图标将所述初始实景图像中对应的图标进行正位实景化转换，并得到所述初始实景图像转换为正位实景化图像的函数关系，进一步根据所述函数关系将所述初始实景图像全部转换为正位实景化图像，最后通过所述增强现实显示控制系统将正位实景化图像显示输出；所述参照图标库中的图标的正位实景网格化格式为二维或三维方式，当所述参照图标库中的图标的正位实景网格化格式为二维方式时，得到所述初始实景图像的平面显示的正位实景图像，当所述参照图标库中的图标的正位实景网格化格式为三维方式时，得到所述初始实景图像的立体显示的正位实景图像；进一步，当所述参照图标库中的图标的正位实景网格化格式为二维方式时，所述正位实景转换模块的坐标转换原理如下：（一）、设定所述初始实景图像的坐标体系为坐标一，其图像中点表示为（X1，Y1）、（X2，Y2）、（X3，Y3）……（Xn，Yn），所述参照图标库中的图标的坐标体系为坐标二，其图像中点表示为（Xa1，Ya1）、（Xa2，Ya2）、（Xa3，Ya3）……（，Yan）；（二）、设定坐标一中的坐标点与坐标二中的坐标点的X轴坐标和Y轴坐标为多次线性关系，所述多次线性关系至少为3次以上，当选择所述多次线性关系为三次线性关系时，得到坐标的函数关系模型如下：Xn=AXan3+BXan2+CXan+DYan3+EYan2+FYan+G，Yn=HXan3+IXan2+JXan+KYan3+LYan2+MYan+M；（三）、针对上面函数关系模型，选取多个参照图标库中的图标的正位实景网格化格式中的坐标点及初始实景图像中相对应的坐标点进行代入，如上十四次三元方程，选取14个特征点，即能得到上述中的参数A~M的值；（四）、将参数值代入函数关系模型，得到数值化函数关系，通过所述数值化函数关系将初始实景图像中的相对应的坐标点全部进行转换，从而得到初始实景图像相对应的正位实景图像，同此原理，所述正位实景转换模块可进行三维坐标转换。所述特定参照物警示模块用于根据所述初始实景图像中的特定图标触发相应的警示信息，所述特定参照物警示模块包括用于识别特定图标的图标识别模块，所述特定图标至少包括前方或侧方行人和自行车、或后方车辆。本专利技术一种可正位实景显示的AR抬头显示光学系统,其有益效果有：1、该AR抬头显示光学系统通过设置特定参照物坐标转换系统，并通过参照物坐标转换系统生成坐标转换函数关系，从而能实现将驾驶中各种视角拍摄的输入图像转换为正位实景图像，使得抬头显示能更真实的融入实景，使得图像显示更直观，驾驶舒适度高；2、能对一定视角的静态、动态物体进行辨识、侦测与追踪，例如侧方行人和车辆、或后方车辆，该情况下，该抬头显示系统一方面能正位显示其图像实景，能直观地判定各种物体实际位置，另一方面针对不同物体设置有对应的警示动作，从而能更好地进行提醒，能最大程度地减少安全事故。附图说明图1，为本专利技术一种可正位实景显示的AR抬头显示光学系统的实施例的结构示意图；图2，为本专利技术一种可正位实景显示的AR抬头显示光学系统的初始实景图像的扭曲示意图；图3，为本专利技术一种可正位实景显示的AR抬头显示光学系统的参照图形库中的正位实景图标的网格化示意图；图4，为本专利技术一种可正位实景显示的AR抬头显示光学系统的初始实景图像转换与正位实景图标的转换对照图；图5，为本专利技术一种可正位实景显示的AR抬头显示光学系统的特定参照物警示模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可正位实景显示的AR抬头显示光学系统，其特征在于，它包括用于不同角度拍摄景像的车载ADAS 照相机、及增强现实显示控制系统、及车载抬头显示光学结构；所述增强现实显示控制系统包括图像输入接口、图像输出接口、参照图标库、正位实景转换模块、特定参照物警示模块，所述图像输入接口与车载ADAS 照相机相连接，所述车载ADAS 照相机用于所述增强现实显示控制系统的图像输入，所述图像输出接口用于所述车载抬头显示光学结构的图像输入。

【技术特征摘要】
1.一种可正位实景显示的AR抬头显示光学系统，其特征在于，它包括用于不同角度拍摄景像的车载ADAS照相机、及增强现实显示控制系统、及车载抬头显示光学结构；所述增强现实显示控制系统包括图像输入接口、图像输出接口、参照图标库、正位实景转换模块、特定参照物警示模块，所述图像输入接口与车载ADAS照相机相连接，所述车载ADAS照相机用于所述增强现实显示控制系统的图像输入，所述图像输出接口用于所述车载抬头显示光学结构的图像输入。2.根据权利要求1所述的一种可正位实景显示的AR抬头显示光学系统，其特征在于，所述车载抬头显示光学结构包括定向衍射片、第一离轴自由曲面反射镜片、第二离轴自由曲面反射镜片、成虚像玻璃、人眼观察窗口、虚像位置。3.根据权利要求1所述的一种可正位实景显示的AR抬头显示光学系统，其特征在于，所述参照图标库用于录入不同的道路标志图标或交通标志图标或行人图标或车辆图标，然后将录入的道路标志图标或交通标志图标或行人图标或车辆图标采用正位实景网格化格式进行存储，得到包含大量参照图标的参照图标库。4.根据权利要求1所述的一种可正位实景显示的AR抬头显示光学系统，其特征在于，所述正位实景转换模块通过车载ADAS照相机得到车辆所处环境不同视角的初始实景图像，由于车载ADAS照相机拍摄时必然存在一定的倾斜角度，并不能完全正视角拍摄实景，因此所述初始实景图像会有不同程度的拉伸或扭曲，其图像坐标也会对应会拉伸或扭曲，然后由所述正位实景转换模块将所述初始实景图像进行网格细化，即生成初始实景图像的网格化格式，由于车辆所处环境一般情况下会存在很多不同的交通标志或道路标志，所述初始实景图像包含一个或多个图标的情况下，通过所述增强现实显示控制系统输入与所述初始实景图像中拍摄到的图标相对应的参照图标，通过调用正位实景网格化格式的参照图标将所述初始实景图像中对应的图标进行正位实景化转换，并得到所述初始实景图像转换为正位实景化图像的函数关系，进一步根据所述函数关系将所述初始实景图像全部转换为正位实景化图像，最后通过所述增强现实显示控制系统将正位实景化图像显示输出。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：杨巧雪，
类型：发明
国别省市：福建,35