[发明专利]AR-HUD光学投影系统及映射关系标定方法和畸变矫正方法

权利要求书

1.一种AR-HUD光学投影系统包括,HUD显示装置和显示控制器，其特征在于：所述显示控制器采用以下方式进行所述AR-HUD光学投影系统映射关系标定；

利用标定辅助设备对承载设备和人眼模拟设备进行空间定位，人眼模拟设备捕捉投影虚拟屏的显示内容，将显示内容像素转化为人眼模拟设备坐标系下的三维坐标一，再将三维坐标一转化为承载设备坐标系下三维坐标二，将三维坐标二横向和竖向坐标值作为显示内容在投影虚拟屏中的映射平面坐标，根据映射平面坐标和显示内容在实际屏幕上的像素坐标进行拟合计算，获得实际屏幕图像边缘点在虚拟投影屏幕上所对应的平面二维物理坐标，将虚拟投影屏幕上的平面二维坐标以数组形式作为映射关系标定结果。

2.如权利要求1所述的AR-HUD光学投影系统，其特征在于：所述标定辅助设备是专业运动捕捉系统，所述承载设备是车辆，所述人眼模拟设备是工业相机，所述实际屏幕是HUD屏,所述虚拟投影屏幕是挡风玻璃。

3.如权利要求2所述的AR-HUD光学投影系统，其特征在于：空间定位时，选取车辆内后视镜的安装位置作为车辆的空间坐标位置中心点，选取工业相机的镜头中心位置作为相机的空间坐标位置中心点。

4.如权利要求1所述的AR-HUD光学投影系统，其特征在于：所述显示内容表现为点阵图像。

5.如权利要求1所述的AR-HUD光学投影系统，其特征在于：将三维坐标一进行纵向归一化后再转化为三维坐标二。

6.如权利要求1所述的AR-HUD光学投影系统，其特征在于：将三维坐标二进行纵向归一化后再作为显示内容在投影虚拟屏中的映射平面坐标。

7.如权利要求1所述的AR-HUD光学投影系统，其特征在于：所述拟合计算形成三次多项式方程，对该方程求解获得所述平面二维物理坐标。

8.如权利要求1-7任意一项所述的AR-HUD光学投影系统，其特征在于：所述显示控制器能执行光学投影畸变矫正，所述光学投影畸变矫正采用以下方式；

获得实际屏幕与虚拟投影屏幕之间像素的位置映射关系，在实际屏幕上对画面中每个像素进行颜色刷新时, 找每个像素位置映射到虚拟屏幕画面上的像素位置, 在实际屏幕像素位置刷新虚拟投影屏幕映射像素位置的颜色，进行反向畸变。

9.一种AR-HUD光学投影系统映射关系标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）承载设备和人眼模拟设备进行空间定位；

2）人眼模拟设备捕捉投影虚拟屏的显示内容，将显示内容像素转化为人眼模拟设备坐标系下的三维坐标一；

3）将三维坐标一转化为承载设备坐标系下三维坐标二；

4）将三维坐标二横向和竖向坐标值作为显示内容在投影虚拟屏中的映射平面坐标；

5）根据映射平面坐标和显示内容在实际屏幕上的像素坐标进行拟合计算，获得实际屏幕图像边缘点在虚拟投影屏幕上所对应的平面二维物理坐标；

6）将虚拟投影屏幕上的平面二维坐标以数组形式作为映射关系标定结果。

10.如权利要求9所述的AR-HUD光学投影系统映射关系标定方法，其特征在于：实施步骤1）时，利用专业运动捕捉系统进行空间定位，所述承载设备是车辆，所述人眼模拟设备是工业相机，所述实际屏幕是HUD屏,所述虚拟投影屏幕是挡风玻璃。

11.如权利要求10所述的AR-HUD光学投影系统映射关系标定方法，其特征在于：空间定位时，选取车辆内后视镜的安装位置作为车辆的空间坐标位置中心点，选取工业相机的镜头中心位置作为相机的空间坐标位置中心点。

12.如权利要求9所述的AR-HUD光学投影系统映射关系标定方法，其特征在于：所述承载设备是车辆，所述人眼模拟设备是工业相机，所述实际屏幕是HUD屏,所述虚拟投影屏幕是挡风玻璃。