[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

说明书

本发明提供一种AR‑HUD光学投影系统包括：HUD显示装置和显示控制器，显示控制器映射关系标定采用：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，将映射平面坐标和显示内容在实际屏幕上的像素坐标拟合计算，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标定结果。本发明还公开了一种AR‑HUD光学投影系统映射关系标定方法和一种AR‑HUD光学投影系统畸变矫正方法。

技术领域

本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种AR-HUD光学投影系统。本发明还涉及一种AR-HUD光学投影系统及映射关系标定方法和一种AR-HUD光学投影系统及映射关系畸变矫正方法。

背景技术

为了实现人车新对话形式，汽车厂商开发出增强现实抬头显示系统(AR-HUD)。该增强现实抬头显示器通过内部特殊设计的光学系统将图像信息精确地结合于实际交通路况中,从而扩展了或者说增强了驾驶者对于实际驾驶环境的感知。因此,AR-HUD技术极有可能成为汽车人机界面(HMI)最具创新性的发展方向。

AR-HUD光学系统能够在驾驶员的视野区域合理的叠加显示驾驶员辅助系统的状态以及这些信息的含义，比如GPS数据、地图资料和驾驶动态数据等。AR-HUD还可以结合高级驾驶员辅助系统(ADAS)包括：车道偏离警示系统(LDW)、自适应巡航控制系统(ACC)等结合使用。

增强现实抬头显示系统需要利用光学的反射原理，在车辆行驶过程中，将影响车辆行驶的各种信息以图像、动画的方式，实时地通过挡风玻璃投影在驾驶员的正前方。由于车辆的挡风玻璃存在一定的曲率，会造成AR-HUD的投影图像发生畸变，投影图像发现畸变的主要原因是：不同规格的挡风玻璃的曲率也各不相同,挡风玻璃不同位置的曲率不规则，暂时无法通过规律性的方法解决畸变问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能实现实际屏幕和虚拟投影屏幕映射关系准确标定并能对投影畸变进行矫正的AR-HUD光学投影系统。

本发明还提供了一种能实现实际屏幕和虚拟投影屏幕映射关系准确标定的AR-HUD光学投影系统映射关系标定方法。

本发明还提供了一种能对投影畸变进行矫正的AR-HUD光学投影系统的AR-HUD光学投影系统映射关系畸变矫正方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的AR-HUD光学投影系统包括：HUD显示装置和显示控制器，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。

进一步改进所述的AR-HUD光学投影系统，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。

进一步改进所述的AR-HUD光学投影系统，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。

进一步改进所述的AR-HUD光学投影系统，所述显示内容表现为点阵图像。