[發(fā)明專(zhuān)利]車(chē)載抬頭顯示虛像距離測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010427814.9
• 申請(qǐng)日: 2020-05-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111664839B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉顯明;冉舒文;章鵬;雷小華;陳偉民
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01C11/30
• 分類(lèi)號(hào): G01C11/30;H04N13/239
• 代理公司: 重慶縉云專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發(fā)明公開(kāi)了車(chē)載抬頭顯示虛像距離測(cè)量方法，包括以下步驟：1)搭建虛像距離測(cè)量系統(tǒng)；2)調(diào)節(jié)相機(jī)在眼動(dòng)范圍內(nèi)的位置，掃描并計(jì)算出虛像寬度W；3)調(diào)節(jié)相機(jī)在眼動(dòng)范圍內(nèi)的位置，掃描并計(jì)算出虛像高度H；4)通過(guò)圖像處理算法計(jì)算出虛像在圖像中的寬p；5)計(jì)算出虛像在相機(jī)的感光元件上的大小P；6)利用相機(jī)成像的相似三角形關(guān)系，計(jì)算出虛像距離L；本發(fā)明利用相機(jī)本身的光軸，采取掃描的方式獲取虛像的大小，從而將單目視覺(jué)測(cè)距的原理成功應(yīng)用到虛像測(cè)量領(lǐng)域，基于常規(guī)單目測(cè)距的原理，解決了測(cè)量設(shè)備要求高的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于抬頭顯示虛像測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種車(chē)載抬頭顯示虛像距離測(cè)量方法。

背景技術(shù)

車(chē)載抬頭顯示技術(shù)(HUD，Head Up Display)的作用在于將行車(chē)過(guò)程中的駕駛信息投影在駕駛員視野范圍內(nèi)，通過(guò)專(zhuān)門(mén)的反射屏或擋風(fēng)玻璃，將從像源發(fā)出的圖像光線反射到人眼，在駕駛員視野前方形成虛像，圖像與外界環(huán)境虛實(shí)結(jié)合的效果。抬頭顯示器作為一種顯示虛像的顯示設(shè)備，虛像距離的測(cè)量至關(guān)重要。虛像距離是指虛像面到駕駛員眼動(dòng)范圍平面的距離，它直接反應(yīng)了虛像的空間位置，直接影響到抬頭顯示器的顯示效果和使用者的感受。

目前在抬頭顯示測(cè)量領(lǐng)域，主要以單目離焦法原理和雙目立體視覺(jué)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)HUD虛像距離的測(cè)量。其中，雙目立體視覺(jué)方法利用立體視線的輻輳角來(lái)計(jì)算虛像距離，對(duì)雙目系統(tǒng)的搭建具有較高要求。單目的離焦法，利用相機(jī)清晰成像是所滿足的物像關(guān)系，計(jì)算出虛像的距離。這種方法在使用時(shí)對(duì)調(diào)焦的準(zhǔn)確性和辨別圖片的清晰程度的準(zhǔn)確性要求較高，要求高性能的設(shè)備來(lái)完成。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種車(chē)載抬頭顯示虛像距離測(cè)量方法，快速準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對(duì)抬頭顯示虛像大小的測(cè)量和對(duì)虛像距離的計(jì)算。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，車(chē)載抬頭顯示虛像距離測(cè)量方法，包括如下步驟：

1)搭建虛像距離測(cè)量系統(tǒng)。所述虛像距離測(cè)量系統(tǒng)包括抬頭顯示器、相機(jī)、參考板和終端。

所述抬頭顯示器布置在汽車(chē)擋風(fēng)玻璃下方。所述相機(jī)通過(guò)三維位移支架布置在駕駛員眼動(dòng)范圍內(nèi)。所述參考板布置在擋風(fēng)玻璃前方。所述終端連接相機(jī)。所述終端能夠?qū)⑾鄼C(jī)拍攝到的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和計(jì)算。

2)調(diào)節(jié)相機(jī)在眼動(dòng)范圍內(nèi)的位置，掃描并計(jì)算出虛像寬度W。

3)調(diào)節(jié)相機(jī)在眼動(dòng)范圍內(nèi)的位置，掃描并計(jì)算出虛像高度H。

4)通過(guò)圖像處理算法計(jì)算出虛像在圖像中的寬Q。

5)計(jì)算出虛像在相機(jī)的感光元件上的大小P：

式中(1)中，a為相機(jī)2中虛像寬Q所在方向的分辨率參數(shù)，m為相機(jī)2中虛像寬Q所在方向的感光元件尺寸參數(shù)。

6)利用相機(jī)成像的相似三角形關(guān)系，計(jì)算出虛像距離L：

式中(1)中，f為相機(jī)的焦距。

進(jìn)一步，在步驟2)中，掃描并計(jì)算出虛像寬度W包括如下步驟：

2.1)調(diào)節(jié)相機(jī)在眼動(dòng)范圍內(nèi)的位置，使得虛像的左邊緣位于相機(jī)拍攝照片的中心。記錄相機(jī)的位置S₁和虛像左邊緣在參考板上投影位置P₁。

2.2)沿虛像寬度方向移動(dòng)相機(jī)，確保相機(jī)光軸不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

2.3)在終端中觀察拍攝到的圖像，當(dāng)虛像右邊緣位于相機(jī)拍攝照片的中心時(shí)，停止移動(dòng)相機(jī)，記錄相機(jī)位置S₂和虛像右邊緣在參考板上投影位置P₂。

2.4)計(jì)算相機(jī)沿虛像寬度方向移動(dòng)的距離W，W＝S₂-S₁＝P₂-P₁。