用于校正車輛的投影裝置的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于校正車輛的投影裝置（102）的方法，其中，所述投影裝置適用于將一配屬于真實物體（108）的虛擬圖像（330）投影到所述真實物體和所述車輛的乘客的假定的頭部位置（106）之間的光路（110）中。在檢測步驟中，檢測一沿所述光路在所述假設(shè)的頭部位置上抵達(dá)的光線信息，其中，所述光線信息一方面代表這樣的光線，所述光線從處于所述車輛之外的真實物體出發(fā)；并且另一方面代表這樣的光線，所述光線從所述投影裝置出發(fā)，以便將配屬于所述真實物體的虛擬圖像投影到所述光路上。在確定步驟中，基于從所述光線信息中獲知的所述虛擬圖像的位置以及從所述光線信息中獲知的所述真實物體的位置，確定一針對所述投影裝置的校正信息。
【專利說明】用于校正車輛的投影裝置的方法和設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于校正車輛的投影裝置的方法和設(shè)備以及涉及一種相應(yīng)的計算機(jī)程序產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002]DE 10 2004 035 896 Al描述了一種抬頭顯示器，利用該抬頭顯示器能夠探測車輛的駕駛員的視野。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在該背景下利用本發(fā)明提出了根據(jù)獨立權(quán)利要求所述的一種用于校正車輛的投影裝置的方法、一種使用該方法的設(shè)備以及最后一種相應(yīng)的計算機(jī)程序產(chǎn)品。有利的設(shè)計方案從各從屬權(quán)利要求和下面的描述中給出。
[0004]借助于所述投影裝置能夠?qū)⒁惶摂M圖像顯現(xiàn)到車輛的乘客的視野范圍中。為了在一位置上顯現(xiàn)所述虛擬圖像而需要所述投影裝置的校正，其中，所述位置處于與一相對于一真實物體的對于乘客而言能看到的位置的、預(yù)先確定的關(guān)系中。為了確定適用于校正的校正信息，可以將所述虛擬圖像的和所述真實物體的對于乘客而言可見的位置相互進(jìn)行比較。如果這些位置相互處于所述預(yù)先確定的關(guān)系中，那么可以就此而言不需要其他校正。如果與此相反存在這些位置與所述預(yù)先確定的關(guān)系的偏差，那么可以基于所述偏差來確定所述校正信息。
[0005]本發(fā)明提供了一種用于校正車輛的投影裝置的方法，其中，所述投影裝置適用于將一配屬于真實物體的虛擬圖像投影到所述真實物體和車輛的乘客的假定的頭部位置之間的光路上，并且其中，所述方法包括下列步驟:
檢測沿所述光路在所述假設(shè)的頭部位置上抵達(dá)的光線信息，其中，所述光線信息一方面代表這樣的光線，該光線從處于所述車輛外部的真實物體出發(fā)，并且另一方面代表這樣的光線，該光線從所述投影裝置出發(fā)，以便將配屬于所述真實物體的虛擬圖像投影到所述光路上；以及
基于從所述光線信息中獲知的所述虛擬圖像的位置和從所述光線信息中獲知的所述真實物體的位置，確定針對所述投影裝置的校正信息。
[0006]借助于所述投影裝置能夠?qū)⑺鎏摂M圖像顯現(xiàn)到車輛的乘客、例如駕駛員的視野范圍中。所述圖像例如涉及一物體的成像，涉及標(biāo)記、符號或一個詞。所述圖像可以具有相對于所述真實物體的關(guān)系，所述物體布置在車輛的外部。真實物體例如可以涉及一車行道、一車行道標(biāo)記、一路標(biāo)、一其它的車輛或一其它的人員。例如，所述虛擬圖像可以這樣顯現(xiàn)，使得其從乘客的視線出發(fā)與真實物體重疊或布置在真實物體旁邊。所述校正可能是需要的，以便將所述虛擬圖像在關(guān)于所述真實物體所希望的位置上顯現(xiàn)。所述投影裝置可以是一抬頭顯示器。特別可以是所謂的接觸模擬式或增強(qiáng)式抬頭顯示器。對于觀察者而言可見一圖像的區(qū)域通過一所謂的眼睛盒(Eyebox)來代表。所述HUD (抬頭顯示器)如此構(gòu)建，使得所述眼睛盒包括車輛內(nèi)部中的這樣的點或區(qū)域，乘客的頭部以及特別是乘客的眼睛典型地處在其上。所述虛擬圖像可以如此顯現(xiàn)，使得其能夠從頭部位置出來地較好地可見。所述光路可以通過所述真實物體和所述頭部位置之間的一連接線來代表。所述光線信息的檢測可以借助于圖像檢測裝置、例如一攝像機(jī)來執(zhí)行。由此，被檢測的光線信息例如可以成像到一數(shù)字圖像中。該圖像可以利用一適當(dāng)?shù)膱D像評價裝置來評價，例如以便將所述虛擬圖像和所述真實物體在所述圖像中識別并且使所述虛擬圖像的位置和所述物體的位置在所述圖像的內(nèi)部相互關(guān)聯(lián)系來。為了確定所述校正信息，可以將由光線信息所確定的位置與額定位置進(jìn)行比較。也可以將由所述光線信息所確定的位置的相互布置與一額定布置進(jìn)行比較。相應(yīng)的額定預(yù)設(shè)可以預(yù)先給定或由所述投影裝置來提供。一額定預(yù)設(shè)可以在于:所述虛擬圖像的位置和所述真實物體的位置從乘客的視線出來、即從所述頭部位置出來地重疊。如果基于所述光線信息確定了與所述額定預(yù)設(shè)的偏差，那么可以確定補(bǔ)償所述偏差的補(bǔ)償信息。所述補(bǔ)償信息可以提供給所述投影裝置。所述補(bǔ)償信息可以引起所述虛擬圖像的投影通過所述投影裝置如此地改變，使得所述額定預(yù)設(shè)得以維持。如果由所述投影裝置將多個虛擬圖像投影到所述光路上，那么可以將確定所述校正信息的步驟針對每個虛擬圖像進(jìn)行重復(fù)。為了能夠?qū)⑺鎏摂M圖像投影到一正確的位置上，所述真實物體的真實位置對于所述投影裝置而言是已知的。所述真實位置可以針對所述校正進(jìn)行預(yù)先給定。所述真實位置例如也可以借助于一用于環(huán)境檢測的傳感設(shè)備來確定并且提供給所述投影裝置。
[0007]根據(jù)一種實施方式，所述方法可以包括將一圖像拍攝裝置布置在所述假設(shè)的頭部位置上的步驟。在此，在所述檢測的步驟中可以通過所述圖像拍攝裝置檢測所抵達(dá)的光線信息。所述圖像拍攝裝置可以是例如攝像機(jī)的圖像檢測裝置的部件。借助于所述圖像拍攝裝置可以由具有所述光線信息的光線來產(chǎn)生一數(shù)字圖像?；谒鰯?shù)字圖像可以確定所述補(bǔ)償信息。所述圖像拍攝裝置可以為了執(zhí)行所述校正的過程而由人員布置在所述頭部位置上。當(dāng)車輛不具有適當(dāng)?shù)膱D像拍攝裝置時，該過程步驟是有利的。
[0008]替換地，在偏轉(zhuǎn)的步驟中可以將在所述假設(shè)的頭部位置上抵達(dá)的光線信息向一圖像檢測裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)向。該圖像檢測裝置可以布置在所述假設(shè)的頭部位置之外。鏡子可以由人員布置在相應(yīng)的位置上。如果更為合理的是圖像檢測裝置不直接地布置在所述頭部位置中，則該過程步驟是有利的。所述偏轉(zhuǎn)可以通過如下方式進(jìn)行，即，一偏轉(zhuǎn)元件、例如一鏡子布置在所述頭部位置上并且適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行取向。當(dāng)所述車輛已經(jīng)具有一適當(dāng)?shù)膱D像檢測裝置時，則該過程步驟也是合適的。
[0009]例如，所述車輛可以具有用于監(jiān)控車輛內(nèi)部空間的內(nèi)部空間攝像機(jī)。該內(nèi)部空間攝像機(jī)可以被用作圖像檢測裝置。在該情況下，例如一鏡子如此地布置在所述頭部位置上，使得所述光路從所述鏡子進(jìn)一步地向內(nèi)部空間攝像機(jī)的圖像拍攝裝置引導(dǎo)。由此提供了已經(jīng)在車輛中固定安裝的內(nèi)部空間攝像機(jī)的作為用于校正所述投影裝置的校正裝置的部件的新的應(yīng)用。
[0010]根據(jù)一種實施方式，所述偏轉(zhuǎn)的步驟可以針對不同的、假設(shè)的頭部位置重復(fù)地實施。同樣地，所述檢測的步驟可以重復(fù)地實施，以便針對不同的、假設(shè)的頭部位置中的每個頭部位置來檢測一圖像信息。在獲知的步驟中可以基于在重復(fù)的檢測步驟中所檢測的圖像信息獲知如下的假設(shè)頭部位置，這些頭部位置相應(yīng)于眼睛盒的真實位置。所述眼睛盒的真實位置可以借助于一適當(dāng)?shù)膱D像評價裝置來識別，例如其方式是，將在不同的頭部位置上拍攝的圖像相互進(jìn)行比較。在確定步驟中可以基于在眼睛盒的真實位置上所檢測的光線信息來確定所述校正信息。如果所述眼睛盒的真實位置在前部視野(Vorfeld)中無法識別或偏轉(zhuǎn)元件的精確定位較耗費，則該過程步驟是合適的。在該情況下，所述偏轉(zhuǎn)元件可以如下一直被移動，直至找到所述眼睛盒的真實位置。
[0011]也可以在所述確定步驟中基于在不同的位置上所檢測的圖像信息來確定用于預(yù)先失真(Vorverzerrung)由所述投影裝置待給出的圖像數(shù)據(jù)的信息。所述預(yù)先失真可以是有意義的，從而當(dāng)乘客將頭部略微運動并且由此略微改變其視線方向時，所述虛擬圖像也針對乘客顯現(xiàn)為不失真。
[0012]根據(jù)一種實施方式，所述方法可以包括將一遮光板布置到所述投影裝置的投影光路中的步驟。在所述獲知的步驟中可以將所述假設(shè)的頭部位置獲知為如下的位置，在該位置上能夠看到所述虛擬圖像。是否能夠看到所述虛擬圖像可以通過評價所抵達(dá)的光線信息來獲知。例如，圖像拍攝裝置或所述轉(zhuǎn)向元件可以如下一直在可能的頭部位置之間來回運動，直至經(jīng)檢測的光線信息包括所述虛擬圖像。所述轉(zhuǎn)向元件的運動可以通過人員或一用于所述轉(zhuǎn)向元件的保持裝置來執(zhí)行。由此獲知的頭部位置被用作假設(shè)的頭部位置。
[0013]所述方法也可以包括虛擬圖像的投影步驟，所述虛擬圖像配屬于所述真實物體。所述虛擬圖像可以借助于所述投影裝置投影到所述光路上。
[0014]本發(fā)明還提出了一種設(shè)備，其構(gòu)造用于在相應(yīng)的裝置中執(zhí)行或者說轉(zhuǎn)換根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟。通過本發(fā)明的以一設(shè)備為形式的實施變型也可以快速和高效地解決本發(fā)明的任務(wù)。
[0015]設(shè)備當(dāng)前可以理解為一個或多個電氣設(shè)備，其處理傳感器信號并且與此相關(guān)地發(fā)出控制信號。所述設(shè)備可以具有一接口，其可以硬件地或軟件地構(gòu)造。在硬件地構(gòu)造的情況下，所述接口可以例如是所謂的系統(tǒng)ASIC的部分，其包含所述設(shè)備的不同的功能。但也可行的是，所述接口具有自身的、集成的電路或者至少部分地由獨立的構(gòu)件構(gòu)成。在軟件地構(gòu)造的情況下，所述接口可以是軟件模塊，其例如在一微控制器上存在于其它的軟件模塊旁。
[0016]有利的還有，具有程序代碼的計算機(jī)程序產(chǎn)品，所述程序代碼可以存儲在機(jī)器可讀的載體如半導(dǎo)體存儲器、硬盤存儲器或光學(xué)存儲器上，并且當(dāng)所述程序在一計算機(jī)或一設(shè)備上實施時，用于實施按照前述的實施方式的方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面參照附圖示例性地詳細(xì)闡釋本發(fā)明。其中:
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有一投影裝置的車輛；
圖2示出了一虛擬攝像機(jī)的示圖；
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的具有一投影裝置的車輛；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的具有一投影裝置的車輛；以及 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的流程圖。
[0018]在下面的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的描述中，針對在不同的附圖中展示的并且相似作用的元件采用相同的或者相似的附圖標(biāo)記，其中，舍棄了所述元件的重復(fù)描述。
【具體實施方式】[0019]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的具有一投影裝置102的車輛100。所述車輛100具有一窗玻璃104。在所述車輛100的內(nèi)部空間中，在所述窗玻璃104、這里一擋風(fēng)玻璃的后面，示出了所述車輛100的乘客的頭部區(qū)域106。在所述車輛100的外部，在乘客穿過所述窗玻璃104的視野中布置一物體108，這里是一指示牌。一光路110從所述物體108延伸至所述頭部區(qū)域106，并且特別是延伸至乘客的眼睛的位置。經(jīng)由所述光路110，由所述物體108發(fā)射的或反射的光線抵達(dá)乘客的頭部區(qū)域106。所述投影裝置102布置在所述車輛100的內(nèi)部。所述投影裝置102構(gòu)造用于將一虛擬的圖像投影到乘客的視野中。為此，所述投影裝置102構(gòu)造用于發(fā)射光線，所述光線經(jīng)由另一光路112抵達(dá)一反射元件、例如所述窗玻璃104，并且從所述反射元件朝著所述頭部區(qū)域106的方向接入到所述光路110中。以這種方式，所述車輛的乘客具有如下印象，似乎由所述投影裝置102發(fā)射的虛擬圖像在所述車輛100的外部位于所述光路110的區(qū)域中。
[0020]所述投影裝置102可以構(gòu)造用于將關(guān)于真實物體108的虛擬圖像投影到乘客的視野中。例如所述虛擬圖像可以與所述真實物體108疊合地示出。為此需要的是，所述投影裝置102具有至少一個關(guān)于所述真實物體108相對于所述車輛100的位置的信息。關(guān)于所述位置的信息可以包括在所述車輛100的基準(zhǔn)點和所述真實物體108的位置之間的方向和距離。所述投影裝置102可以具有一個接口，用以接收關(guān)于所述位置的信息。經(jīng)由所述接口，所述投影裝置102也可以提供關(guān)于所述真實物體108的類型的信息。以這種方式所述投影裝置102可以將所述虛擬圖像的圖像內(nèi)容與所述真實物體108相匹配。關(guān)于所述真實物體108的位置的信息可以由一環(huán)境檢測裝置114提供給所述投影裝置102。所述環(huán)境檢測裝置114布置在所述車輛100上并且構(gòu)造用于至少在乘客的視野的部分區(qū)域中檢測所述車輛100的環(huán)境。所述環(huán)境檢測裝置114構(gòu)造用于檢測所述真實物體108，并且確定所述真實物體108相對于所述車輛100的位置。所述環(huán)境檢測裝置114也可以構(gòu)造用于借助于一物體識別裝置來對所述真實物體108的類型進(jìn)行分類。所述環(huán)境檢測裝置114可以顯示為一 ACC系統(tǒng)(自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng))或這種系統(tǒng)的一部分。在所述投影裝置102的校正方面，關(guān)于所述真實物體108的位置的信息也可以固定地預(yù)設(shè)給所述投影裝置102，或者經(jīng)由一輸入接口，例如由操作人員來輸入。
[0021]所述投影裝置102可以是一抬頭顯示器。作為抬頭顯示器表示的是一種系統(tǒng)，其將信息直接顯現(xiàn)到駕駛員的視野中。為此采用一種特殊的光學(xué)設(shè)備，其經(jīng)由鏡面投影到所述擋風(fēng)玻璃104中而引起了針對所述駕駛員產(chǎn)生如下印象，即似乎一圖像在所述車輛100前面懸浮。與此相反，駕駛員必須在一低頭顯示器的情況下或在所述車輛100中的組合儀器的情況下降低其目光，用以看見重要的顯示比如速度或方向指示。HUD102的圖像僅針對駕駛員是可見的，并且只有當(dāng)其眼睛位于所謂的眼睛盒(EB)中時才可見。其是一 3維空間，其從駕駛員的視線出來典型地為25cm寬和IOcm高。
[0022]根據(jù)一個實施例，所述抬頭顯示器102可以將信息有針對性地重疊所述真實圖像，用以參考所述空間中的點。這種顯示器在一般的語言應(yīng)用上叫做接觸模擬式或增強(qiáng)式抬頭顯示器。借助于該技術(shù)例如能夠以如下形式向駕駛員給出導(dǎo)航提示，即，該駕駛員將要走過的街道被有色地標(biāo)出。行駛軌跡或由ACC系統(tǒng)114探測到的在先行駛的車輛也可以向駕駛員直接顯現(xiàn)到所述視野中。針對一 3D效應(yīng)的產(chǎn)生，已知了不同的方式。經(jīng)由自動伸縮的或雙筒的系統(tǒng)，產(chǎn)生出針對兩只眼睛的不同的圖像并且經(jīng)由相應(yīng)的光學(xué)設(shè)備使眼睛可以看得見。其它的方法(雙筒的)僅產(chǎn)生一唯一的圖像，但其圖像距離如此選擇，即駕駛員的眼睛無法再識別到該圖像，并且大腦自動地進(jìn)行與位于所顯現(xiàn)的標(biāo)識之后的物體的配屬。3D向2D的成像通過一所謂的渲染裝置來實施，其將2D圖像在現(xiàn)場從所述駕駛員的立體圖以及所述3D可視化數(shù)據(jù)中計算出來。為此，可以需要一駕駛員頭部位置估算。借助于所述駕駛員頭部位置估算，可以在所述車輛100的內(nèi)部，例如參考所述車輛的基準(zhǔn)點來確定所述頭部區(qū)域106的位置。
[0023]根據(jù)一個實施例，具有雷達(dá)傳感器的以ACC為形式的周圍傳感設(shè)備114監(jiān)控所述車輛100前面的區(qū)域。所述周圍傳感設(shè)備114構(gòu)造用于從反射的信號中計算在先行駛的車輛或其它物體的方向、距離和相對速度。如果所述周圍傳感設(shè)備114在一自身的行駛軌跡中探測一緩慢的在先行駛的車輛，則其將速度如此地進(jìn)行適配，使得所述車輛100以所希望的間距來跟隨。為此，根據(jù)行駛情況的不同，ACC減小馬達(dá)力矩或者所述車輛100制動。在曲線中ACC也可以識別，哪個車輛對于速度調(diào)節(jié)是決定性的。一旦在測量區(qū)域中不再具有車輛，則ACC將所述車輛再次自動地加速到預(yù)調(diào)節(jié)的速度上?，F(xiàn)代的方法為了進(jìn)行保險而使用雷達(dá)數(shù)據(jù)并且為了提高可靠性而使用外置攝像頭。在此，借助于圖像識別運算法則從視頻圖像中探測物體108并且與所述雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行合并。
[0024]針對一立體上正確的投影，必須校正所述增強(qiáng)真實性抬頭顯示器(AR_HUD)102。為此，一增強(qiáng)真實性抬頭顯示器的投影應(yīng)該在安裝在一 Kfz (機(jī)動車)100中之后如此進(jìn)行，使得在此之后所述標(biāo)識在所述駕駛員的視野中的顯現(xiàn)在正確的位置上進(jìn)行。所謂的渲染裝置從向所述駕駛員示出的一希望的3維場景中接管所述圖像的立體圖的計算，該圖像通過所述UHD102示出。所示的圖像在一單視場的HUD102的情況下是二維的。為了計算所述立體圖，已知了如下技術(shù)，例如開放的圖形程序接口(OpenGL)，其直接進(jìn)行圖像計算。為此，將三個需展示的物體以一 3D描述語言來進(jìn)行描述并且傳遞給所述渲染裝置，該渲染裝置計算相應(yīng)的2D圖像。重要的是所述渲染裝置的配置。該配置如此進(jìn)行，即所述虛擬圖像從所述駕駛員的視線出發(fā)在所希望的部位處出現(xiàn)。在此情況下，在所述渲染裝置的內(nèi)部跟蹤一虛擬攝像機(jī)，針對其，通過所述渲染裝置基于所述攝像機(jī)參數(shù)來進(jìn)行3D到2D的換算。該攝像機(jī)參數(shù)是在所述方法中需確定的校正參數(shù)。
[0025]圖2示出了這種虛擬攝像機(jī)220的示圖。針對一正確的重疊，所述虛擬攝像機(jī)220必須處于駕駛員頭部上并且對準(zhǔn)所述HUD圖像。“變焦”必須如此選擇，使得所述HUD圖像區(qū)域完全被檢測到。因此，針對所述渲染裝置的配置所需的所述虛擬攝像機(jī)220的參數(shù)是:
FoV:水平的圖像角度222 (視野)
寬高比: 具有寬度w和高度h的側(cè)面比例關(guān)系224 近平面: 沿著z方向的(視錐的)繪圖體積的始端226 遠(yuǎn)平面: 沿著z方向的(視錐的)繪圖體積的末端228
此外，針對外部的取向，需要所述攝像機(jī)220在車輛坐標(biāo)系中的位置和旋轉(zhuǎn)以及所謂的“視圖”，該示圖說明，所述圖像在所述顯示屏的像素中是多大的。
[0026]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一車輛的局部圖，該車輛具有一用于校正一投影裝置102的設(shè)備。所述投影裝置102構(gòu)造成AR-HUD。
[0027]所述投影裝置102具有一 HUD開口，參照圖1所述，光線112從所述開口投影到所述車輛的擋風(fēng)玻璃104上。所述光線112從所述擋風(fēng)玻璃104反射到朝向所述乘客的頭部位置的光路中，在所述頭部位置上根據(jù)該實施例布置一攝像機(jī)320。眼睛盒說明了空間上的區(qū)域，在該區(qū)域中，針對觀察者而言所述顯示器的圖像是可見的。因此，所述頭部位置和所述攝像機(jī)320位于所述眼睛盒中。所述投影裝置102構(gòu)造用于將所述光線112如此地投影到所述擋風(fēng)玻璃104上，該光線產(chǎn)生一虛擬圖像330，使得從所述乘客的視線出發(fā)在所述光路110的延長線上在所述擋風(fēng)玻璃104的后面，即在所述車輛之外懸浮。此外，在圖3中示出了三個真實物體108，它們相互間隔地布置在所述車輛之外的不同的位置上。物體108是真實的記號108，其位置分別是已知的。在所述虛擬圖像330中布置了三個記號。所述虛擬圖像330應(yīng)根據(jù)該實施例由所述投影裝置102如此投影，使得所述虛擬圖像330的記號中的每一個都與一個配屬的真實記號108重疊。關(guān)于所述真實記號108的位置的信息可以經(jīng)由所述投影裝置102的一接口傳遞到所述投影裝置102上。所述投影裝置102具有一存儲器332，在該存儲器中存儲所述投影裝置102的系統(tǒng)參數(shù)，這里AR-HUD-參數(shù)。所述投影裝置102構(gòu)造用于在使用所述系統(tǒng)參數(shù)的情況下如此地確定用于產(chǎn)生所述虛擬圖像330的操控值，使得所述虛擬圖像330包括虛擬記號，所述虛擬記號在一預(yù)設(shè)的位置中與所述真實記號108在此重疊地顯現(xiàn)。如果存在于力求的重疊的一偏差，則該偏差可以通過一校正過程來識別并且消除。
[0028]所述攝像機(jī)320如此布置，使得其不僅能夠檢測所述虛擬圖像330也可以檢測所述真實物體108。由所述攝像機(jī)320產(chǎn)生的圖像336由所述攝像機(jī)320傳遞到一圖像評價裝置340上。該圖像評價裝置340構(gòu)造用于實施所述圖像336的評價并且基于所述評價來計算針對所述投影裝置102的系統(tǒng)參數(shù)。為此，可以例如在所述圖像336中識別到所述虛擬圖像330的虛擬記號和所述真實記號108并且將各個位置相互比較。如果例如一虛擬記號的位置與一配屬的真實記號108的位置存在偏差，則所述圖像評價裝置340可以構(gòu)造用于基于所述偏差來如此地確定新的系統(tǒng)參數(shù)，使得所述偏差得以校正。為此可以采用用于校正一投影裝置的已知的方法。為了產(chǎn)生所述虛擬圖像330所采用的所述投影裝置102的真實的系統(tǒng)參數(shù)可以針對所述圖像評價裝置340而言是已知的并且用來確定所述新的系統(tǒng)參數(shù)。由所述圖像評價裝置340確定的針對所述投影裝置102的系統(tǒng)參數(shù)可以例如通過快閃來錄入到所述投影裝置102的存儲器332中。隨后可以將其用于針對所述虛擬圖像330的重新投影的新的系統(tǒng)參數(shù)。
[0029]在圖3中示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于自動校正增強(qiáng)真實性HUD的結(jié)構(gòu)。在此，所述攝像機(jī)320和所述投影裝置102布置在所述車輛的內(nèi)部。所述圖像評價裝置340可以布置在所述車輛的外部并且經(jīng)由合適的接口與所述攝像機(jī)320和所述投影裝置102連接。根據(jù)該實施例，經(jīng)由所述圖像336，其是借助于所述攝像機(jī)320從所述眼睛盒中拍攝的，同時檢測具有已知位置的物體108以及由HUD102產(chǎn)生的虛擬物體330。借助于所述攝像機(jī)320可以從所述HUD102的眼睛盒中將所述車輛前面的真實記號108的位置與顯現(xiàn)的記號330的位置的偏差進(jìn)行比較。在足夠多數(shù)量的記號的情況下，可以從所述偏差中計算出針對所述AR-HUD的正確的參數(shù)，從而所述投影在立體上是正確的。
[0030]之后，所搜索的HUD參數(shù)可以在足夠多數(shù)量的物體108的情況下從各物體位置中，針對虛擬的和真實的物體330、108，以及真實調(diào)節(jié)的，還要校準(zhǔn)的HUD參數(shù)中計算出來。在此情況下，所述HUD參數(shù)可以在唯一一個步驟中進(jìn)行計算。為了確定所述HUD參數(shù)，可以追溯到用于基于記號地計算變換參數(shù)的已知的運算法則。[0031]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的一車輛的局部圖，該車輛具有一用于校正一投影裝置102的設(shè)備。在圖4中所示的結(jié)構(gòu)相應(yīng)于在圖3中所示的結(jié)構(gòu)，區(qū)別在于，代替一定位在所述頭部位置上的攝像機(jī)使用一內(nèi)部空間攝像機(jī)420，使得一轉(zhuǎn)向元件422，這里一鏡子或轉(zhuǎn)向鏡，布置在所述頭部位置上，并且所述內(nèi)部空間攝像機(jī)420的圖像336被一單元440進(jìn)行評價以用于參數(shù)計算，所述單元是所述投影裝置102的一部分。
[0032]所述鏡子422如此地布置在所述眼睛盒中，使得所述光路110向所述內(nèi)部空間攝像機(jī)420轉(zhuǎn)向。所述內(nèi)部空間攝像機(jī)420可以固定地安裝在所述車輛中并且在正常運行中例如用于監(jiān)控所述車輛的內(nèi)部空間。由所述內(nèi)部空間攝像機(jī)420產(chǎn)生的圖像336經(jīng)由一適當(dāng)?shù)慕涌谔峁┑剿鐾队把b置102上。例如所述圖像336可以經(jīng)由一系統(tǒng)總線，例如一 CAN總線，從所述內(nèi)部空間攝像機(jī)320傳遞到所述投影裝置102上，在所述系統(tǒng)總線上不僅聯(lián)接所述內(nèi)部空間攝像機(jī)420而且聯(lián)接所述投影裝置102。所述單元440相應(yīng)于參照圖4所描述的圖像評價裝置340來構(gòu)造，用以確定針對所述投影裝置102的新的系統(tǒng)參數(shù)并且在所述投影裝置102的存儲器中保存。
[0033]根據(jù)該實施例，不僅所述投影裝置，而且所述鏡子422和所述內(nèi)部空間攝像機(jī)420布置在所述車輛的內(nèi)部。這樣，可以在利用已經(jīng)在所述車輛中構(gòu)造的內(nèi)部空間攝像機(jī)420，例如用于監(jiān)控疲勞度的內(nèi)部空間攝像機(jī)以及一臨時置入到所述眼睛盒中的附加的鏡子422，來進(jìn)行HUD102的自動校正。在此，所述AR-HUD-參數(shù)的計算完全在所述車輛系統(tǒng)中發(fā)生，也就是說，無需電子地連接外部的設(shè)備，例如攝像機(jī)、PC或診斷測試儀。
[0034]額外地，所述鏡子可以設(shè)有特征，例如記號，所述記號允許在攝像機(jī)圖像中的記號的簡化測量。這能夠?qū)崿F(xiàn)所述鏡子關(guān)于所述攝像機(jī)的空間位置的簡化的確定且因此利用已知的方法從光學(xué)的測量技術(shù)中確定車輛中的鏡子的位置。這改善了確定針對所述投影的系統(tǒng)參數(shù)的準(zhǔn)確度。
[0035]因此，能夠?qū)崿F(xiàn)一種用于自動校正一 AR-HUD102的方法，其中，不存在如下的必要性，將一攝像機(jī)定位在車輛中的HUD102的眼睛盒的內(nèi)部，用來評價該外部攝像機(jī)的圖像，計算所述車輛外部的AR-HUD-參數(shù)，并且最終用于所述AR-HUD的配置。通過參照圖4所示的方法能夠完全回避相應(yīng)的復(fù)雜的過程，在該復(fù)雜的過程中需要一單獨的攝像機(jī)，讀取圖像并且在另一部位上進(jìn)行處理并且將結(jié)果傳遞到所述車輛的電子裝置中。因此，提出了一種基于一內(nèi)部空間攝像機(jī)的增強(qiáng)真實性HUD的自動校正的方法，其成本低廉并且能夠快速地實施。
[0036]利用該方法實現(xiàn)了僅借助于一鏡子422和必要時根據(jù)校正方法的不同，借助于外部的記號108來進(jìn)行所述投影裝置102的校正。作為外部記號108，可以專門為了校正的目的而使用布置在車輛前面的物體。
[0037]下面進(jìn)行在圖4中所示的實施例的結(jié)構(gòu)和功能的詳細(xì)描述。所示的方法基于如下，在所述眼睛盒中可見的圖像由所述鏡子422轉(zhuǎn)向到已經(jīng)為了其它目的所使用的內(nèi)部空間攝像機(jī)420中。校正運算法則，其例如安裝在所述AR-HUD102內(nèi)部的操控電子裝置中，接收所述內(nèi)部空間攝像機(jī)420的圖像336，評價所述圖像，計算所述AR-HUD-參數(shù)并且對由所述投影裝置102產(chǎn)生的虛擬圖像330進(jìn)行新的重新配置。
[0038]在此所使用的校正運算法則相應(yīng)于參照圖3所描述的針對在所述眼睛盒中的每個攝像機(jī)的自動校正來使用。附加地，還可能需要軟件模塊，其在定位所述鏡子422時支持使用者。
[0039]該校正必須嚴(yán)格地說從所述眼睛盒的中心進(jìn)行。由于該位置僅借助于一復(fù)雜的機(jī)械定位才能實現(xiàn)，因此所述內(nèi)部空間攝像機(jī)根據(jù)一個實施例構(gòu)造用于拍攝一視頻序列或圖像序列，而所述鏡子在所述眼睛盒內(nèi)部沿著所有方向被移動。以這種方式可以獲知所述眼睛盒的邊界區(qū)域以及其中心。在此，當(dāng)所述鏡子422在所述序列內(nèi)部僅一次地位于所述眼睛盒的中心時，對于所述評價就足夠。所述序列的部位可以通過軟件容易地識別，且因此針對所述投影裝置102的參數(shù)的計算課件簡單地參照在所述序列的部位處的相應(yīng)的圖像336來實施。
[0040]找到所述眼睛盒的中心的另一種可能性在于使用相應(yīng)的遮光板，其放置在所述HUD102的開口上方。在唯一一個測試記號顯現(xiàn)時，其僅在所述眼睛盒的中心是可見的。因此對于所述方法的使用者而言可以找到所述眼睛盒的中心。例如由所述攝像機(jī)420所接收的圖像336可以顯示在一顯示屏上或者所述系統(tǒng)利用一音調(diào)來回復(fù)正確的定位。
[0041]利用所描述的方法，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例還可以丈量整個眼睛盒并且從各位置中獲知圖像336。該信息可以用于由所述投影裝置輸出的虛擬圖像330的電子的預(yù)先失真。因此其可以確定針對一適當(dāng)?shù)念A(yù)先失真所需的參數(shù)并且由所述投影裝置102用于投影所述虛擬圖像330。為此，可以將所述參數(shù)存儲在所述投影裝置102的存儲器332中。
[0042]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例用于校正車輛的投影裝置的方法的流程圖。該投影裝置可以是參照圖1、3或4所描述的投影裝置。
[0043]在步驟550中借助于一圖像檢測裝置來檢測在所述車輛的眼睛盒中抵達(dá)的光線并且基于此來產(chǎn)生一圖像。為此，可以將一攝像機(jī)直接布置在所述眼睛盒中。替換地，可以在所述眼睛盒中布置一鏡子，用以將在所述眼睛盒中抵達(dá)的光線朝一布置在另一位置上的攝像機(jī)轉(zhuǎn)向。所述攝像機(jī)或者說所述鏡子如此取向，使得所檢測的光線相應(yīng)于所述車輛的乘客通過其處于所述眼睛盒的區(qū)域中的眼睛所接收到的光線。在此，所述光線不僅包括一關(guān)于布置在所述車輛外部的物體的信息也包括一關(guān)于一虛擬圖像的信息，所述虛擬圖像由所述投影裝置關(guān)于布置在所述車輛外部的物體而產(chǎn)生。在所述車輛的緊急運行中，可以去除處于所述眼睛盒中的攝像機(jī)或者說處于所述眼睛盒中的鏡子。也就是說，所述攝像機(jī)或者說所述鏡子專門為了所述校準(zhǔn)裝置的校正過程而布置在所述眼睛盒中。在步驟552中基于由所述攝像機(jī)產(chǎn)生的圖像確定一針對所述投影裝置的校正信息。為此，可以實施一圖像評價并且從所述圖像中獲知的關(guān)于所述虛擬圖像和所述真實物體的數(shù)據(jù)可以與預(yù)設(shè)的額定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。所述校正信息可以包括所述投影裝置的系統(tǒng)參數(shù)，其提供到所述投影裝置上。
[0044]所描述的并且在附圖中所示的實施例僅是示例性地選擇的。不同的實施例可以完全地或者關(guān)于單個的特征相互組合。一個實施例也可以通過其他實施例的特征來補(bǔ)充。此夕卜，可以重復(fù)根據(jù)本發(fā)明的方法步驟以及以不同于在所描述的順序進(jìn)行實施。
【權(quán)利要求】
1.用于校正車輛(100)的投影裝置(102)的方法，其中，所述投影裝置適用于將一配屬于真實物體(108)的虛擬圖像(330)投影到所述真實物體和所述車輛的乘客的假定的頭部位置(106 )之間的光路(110 )中，并且其中，所述方法包括下列步驟: 檢測(550)—沿所述光路在所述假設(shè)的頭部位置上抵達(dá)的光線信息，其中，所述光線信息一方面代表這樣的光線，所述光線從處于所述車輛之外的真實物體出發(fā)；并且另一方面代表這樣的光線，所述光線從所述投影裝置出發(fā)，以便將配屬于所述真實物體的虛擬圖像投影到所述光路上；以及 基于從所述光線信息中獲知的所述虛擬圖像的位置以及從所述光線信息中獲知的所述真實物體的位置，確定(552)—針對所述投影裝置的校正信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，具有將一圖像拍攝裝置(320)布置在所述假設(shè)的頭部位置(106)上的步驟，其中，在所述檢測步驟(550)中，所述抵達(dá)的光線信息通過所述圖像拍攝裝置被檢測。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，具有將在所述假設(shè)的頭部位置(106)上抵達(dá)的光線信息向一圖像檢測裝置(420)轉(zhuǎn)向的步驟，所述圖像檢測裝置布置在所述假設(shè)的頭部位置之外。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述車輛(100)具有一用于監(jiān)控所述車輛的內(nèi)部空間的內(nèi)部空間攝像機(jī)，所述內(nèi)部空間攝像機(jī)被用作圖像檢測裝置(420)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4之一所述的方法，其中，所述偏轉(zhuǎn)的步驟針對不同的、假設(shè)的頭部位置(106)重復(fù)地實施，所述檢測步驟(550)重復(fù)地實施，以便針對不同的、假設(shè)的頭部位置中的每個頭部位置來檢測一圖像信息(336)，在所述獲知步驟中基于在所述重復(fù)的檢測的步驟中所檢測的圖像信息獲知如下的假設(shè)的頭部位置，這些假設(shè)的頭部位置相應(yīng)于真實頭部位置，并且其中，在所述確定步驟(552)中基于在所述真實頭部位置上所檢測的光線信息來確定校正信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，在所述確定步驟(552)中基于在不同的頭部位置(106)上所檢測的圖像信息(336)來確定用于預(yù)先失真由所述投影裝置(102)待輸出的圖像數(shù)據(jù)的信息。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，具有將一遮光板布置到所述投影裝置(102)的投影光路中的步驟并且具有將所述假設(shè)的頭部位置(106)獲知為如下位置的步驟，在該位置上能夠看到所述虛擬圖像(330 )。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，具有將配屬于所述真實物體(108)的所述虛擬圖像(330)借助于所述投影裝置(102)投影到所述光路(110)中的步驟。
9.設(shè)備，其構(gòu)造用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的方法的步驟。
10.計算機(jī)程序產(chǎn)品，具有程序代碼，用于當(dāng)所述程序在一設(shè)備上實施時，執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求I至8之一所述的方法。
【文檔編號】G02B27/01GK103502876SQ201280022877
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月12日
【發(fā)明者】S.阿伯拉罕, H.馮齊策維茨, G.德貝爾, M.米勒-弗拉姆, S.韋伯 申請人:羅伯特·博世有限公司