[发明专利]车载抬头显示虚像距离测量方法

说明书

本发明公开了车载抬头显示虚像距离测量方法，包括以下步骤：1)搭建虚像距离测量系统；2)调节相机在眼动范围内的位置，扫描并计算出虚像宽度W；3)调节相机在眼动范围内的位置，扫描并计算出虚像高度H；4)通过图像处理算法计算出虚像在图像中的宽p；5)计算出虚像在相机的感光元件上的大小P；6)利用相机成像的相似三角形关系，计算出虚像距离L；本发明利用相机本身的光轴，采取扫描的方式获取虚像的大小，从而将单目视觉测距的原理成功应用到虚像测量领域，基于常规单目测距的原理，解决了测量设备要求高的问题。

技术领域

本发明属于抬头显示虚像测量领域，具体涉及一种车载抬头显示虚像距离测量方法。

背景技术

车载抬头显示技术(HUD，Head Up Display)的作用在于将行车过程中的驾驶信息投影在驾驶员视野范围内，通过专门的反射屏或挡风玻璃，将从像源发出的图像光线反射到人眼，在驾驶员视野前方形成虚像，图像与外界环境虚实结合的效果。抬头显示器作为一种显示虚像的显示设备，虚像距离的测量至关重要。虚像距离是指虚像面到驾驶员眼动范围平面的距离，它直接反应了虚像的空间位置，直接影响到抬头显示器的显示效果和使用者的感受。

目前在抬头显示测量领域，主要以单目离焦法原理和双目立体视觉原理来实现对HUD虚像距离的测量。其中，双目立体视觉方法利用立体视线的辐辏角来计算虚像距离，对双目系统的搭建具有较高要求。单目的离焦法，利用相机清晰成像是所满足的物像关系，计算出虚像的距离。这种方法在使用时对调焦的准确性和辨别图片的清晰程度的准确性要求较高，要求高性能的设备来完成。

发明内容

本发明的目的是提出一种车载抬头显示虚像距离测量方法，快速准确的实现对抬头显示虚像大小的测量和对虚像距离的计算。为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，车载抬头显示虚像距离测量方法，包括如下步骤：

1)搭建虚像距离测量系统。所述虚像距离测量系统包括抬头显示器、相机、参考板和终端。

所述抬头显示器布置在汽车挡风玻璃下方。所述相机通过三维位移支架布置在驾驶员眼动范围内。所述参考板布置在挡风玻璃前方。所述终端连接相机。所述终端能够将相机拍摄到的图像进行实时处理和计算。

2)调节相机在眼动范围内的位置，扫描并计算出虚像宽度W。

3)调节相机在眼动范围内的位置，扫描并计算出虚像高度H。

4)通过图像处理算法计算出虚像在图像中的宽Q。

5)计算出虚像在相机的感光元件上的大小P：

式中(1)中，a为相机2中虚像宽Q所在方向的分辨率参数，m为相机2中虚像宽Q所在方向的感光元件尺寸参数。

6)利用相机成像的相似三角形关系，计算出虚像距离L：

式中(1)中，f为相机的焦距。

进一步，在步骤2)中，扫描并计算出虚像宽度W包括如下步骤：

2.1)调节相机在眼动范围内的位置，使得虚像的左边缘位于相机拍摄照片的中心。记录相机的位置S₁和虚像左边缘在参考板上投影位置P₁。

2.2)沿虚像宽度方向移动相机，确保相机光轴不发生偏转。

2.3)在终端中观察拍摄到的图像，当虚像右边缘位于相机拍摄照片的中心时，停止移动相机，记录相机位置S₂和虚像右边缘在参考板上投影位置P₂。

2.4)计算相机沿虚像宽度方向移动的距离W，W＝S₂-S₁＝P₂-P₁。