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一种建立HUD系统图像翘曲形变模型的方法技术方案

技术编号:23625584 阅读:64 留言:0更新日期:2020-03-31 23:05
本发明专利技术公开一种建立HUD系统图像翘曲形变模型的方法,包括如下步骤:使用双三次贝塞尔曲面模拟挡风玻璃的形状;其次将光源简化为点光源进行分析,在空间直角坐标系中,光源位置有相应的坐标参数;然后进行翘曲形变映射计算:原始图像与目的图像之间存在数学映射关系,根据已知的目的像素坐标,参考挡风玻璃曲面形状及光源位置进行坐标映射计算,获得原始像素坐标,进而获得原始像素的像素值;最后计算目的像素的像素值,完成图像显示。

A method of establishing warpage deformation model of HUD system image

【技术实现步骤摘要】
一种建立HUD系统图像翘曲形变模型的方法
本专利技术涉及图像翘曲形变
,是建立HUD系统图像翘曲形变模型的方法,基于数字图像处理技术,以贝塞尔曲面为基础模型,实现HUD系统中图像翘曲形变的方法。
技术介绍
HUD系统,将仪表,路况等复杂图像信息显示在汽车或飞机的前挡风玻璃上,减少驾驶员低头获取信息次数,提高驾驶安全性。它通过图像翘曲形变将平面图像显示在挡风玻璃曲面上,并使驾驶员看到的图像仍为平面效果。在实际应用中,光学装置也可以将平面图像投射到挡风玻璃曲面上,并消除失真。但成本高于数字图像处理方式,且需要根据驱动器的位置实时调整光学器件,额外增加的机械装置将进一步提高系统成本。使用数学模型模拟挡风玻璃形状可以简化图像翘曲变换的过程,贝塞尔曲面具有良好的自由特性,曲面形状完全依赖于较少的控制点的位置及权重,因此,本专利技术使用贝塞尔曲面模拟挡风玻璃模型。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足,提供一种建立HUD系统图像翘曲形变模型的方法,是以数字图像处理技术及贝塞尔曲面为基础,建立合理的数学分析模型,实现HUD系统中的图像翘曲形变,并降低系统复杂度及实现成本。本专利技术通过如下技术方案予以实现:1、建立挡风玻璃数学模型使用合理的曲面,如:贝塞尔曲面、B样条曲面、Coons曲面等模拟挡风玻璃模型。本专利技术使用双三次贝塞尔曲面模拟挡风玻璃的形状,即使用16个控制点构建曲面模型。只需要16个控制点的三维位置坐标,而不需保存曲面上每个点的坐标。2、考虑系统中光源位置将光源简化为点光源进行分析,在空间直角坐标系中,光源位置有相应的坐标参数。3、进行翘曲形变映射计算原始图像与目的图像之间存在数学映射关系,根据已知的目的像素坐标,参考挡风玻璃曲面形状及光源位置进行坐标映射计算,获得原始像素坐标,进而获得原始像素的像素值。4、计算目的像素的像素值,完成图像显示采用插值算法对目的像素的像素值进行计算,完成图像显示。本专利技术使用双线性插值算法。翘曲形变模型如图1所示。有益效果与现有技术相比较,本专利技术方案可作为数字IP在芯片上实现,或在软件上实现。简化了HUD系统中图像翘曲形变的数学模型,降低了系统复杂度及实现成本。附图说明图1是HUD系统中翘曲形变模型示意图;图2是使用贝塞尔曲面归一化模拟挡风玻璃的模拟图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进一步详细的说明。使用双三次贝塞尔曲面模拟挡风玻璃形状。本实施例中,在Python3.7的Spyder工具中建立曲面模型,如图2所示,并计算翘曲形变映射关系。1、建立翘曲形变数学模型建立空间直角坐标系,如图1所示:点O、A、B、C:贝塞尔曲面四个角点,构成的角点平面OABC与地面之间存在夹角a;曲面OABC:挡风玻璃曲面,图像的显示区域;平面AMNO:驾驶员看到的视野图像平面,即原始图像平面,与地面垂直。此平面为虚拟平面,无实物模型;平面DEFG:投影平面,即目的平面;P点:光源位置;U点:P点与平面DEFG上点的连线与挡风玻璃曲面OABC的交点;V点:U点在平面AMNO上的对应映射点。光源打到目的平面DEFG上,将其投影到曲面OABC上,经过坐标与角度变换,形成平面图像AMNO,即驾驶员最终看到的平面图像。2、获得光源位置坐标可以通过相机或传感器获得。3、计算贝塞尔曲面上点的坐标光源P点与目的平面DEFG上各点连线与挡风玻璃曲面OABC相交,得到交点U的坐标。4、计算原始图像上像素映射点坐标原始图像平面AMNO上像素映射点V的坐标通过U的坐标及贝塞尔曲面的角点平面OABC与地面夹角a可以计算得到。5、计算映射点V对应的原始像素点坐标设V点坐标为(x.m,y.n),x、y为坐标的整数部分,即原始像素访问地址;m、n为坐标的小数部分,即原始像素权重。取坐标分别为(x,y)、(x+1,y)、(x,y+1)、(x+1,y+1)的四个像素点进行双线性插值运算。6、获得目的像素的像素值通过双线性插值算法对原始像素的像素值及坐标权重进行计算,获得目的像素的像素值,并在贝塞尔曲面上进行显示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种建立HUD系统图像翘曲形变模型的方法,其特征在于,包括如下步骤:/n1)建立挡风玻璃数学模型:使用双三次贝塞尔曲面模拟挡风玻璃的形状;/n2)考虑系统中光源位置:将光源简化为点光源进行分析,在空间直角坐标系中,光源位置有相应的坐标参数;/n3)进行翘曲形变映射计算:原始图像与目的图像之间存在数学映射关系,根据已知的目的像素坐标,参考挡风玻璃曲面形状及光源位置进行坐标映射计算,获得原始像素坐标,进而获得原始像素的像素值;/n4)计算目的像素的像素值,完成图像显示:采用插值算法对目的像素的像素值进行计算,完成图像显示。/n

【技术特征摘要】
1.一种建立HUD系统图像翘曲形变模型的方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)建立挡风玻璃数学模型:使用双三次贝塞尔曲面模拟挡风玻璃的形状;
2)考虑系统中光源位置:将光源简化为点光源进行分析,在空间直角坐标系中,光源位置有相应的坐标参数;
3)进行翘曲形变映射计算:原始图像与目的图像之间存在数学映射关系,根据已知的目的像素坐标,参考挡风玻璃曲面形状及光源位置进行坐标映射计算,获得原始像素坐标,进而获得原始像素的像素值;
4)计算目的像素的像素值,...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘强康洁
申请(专利权)人:天津大学
类型:发明
国别省市:天津;12

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