一種實(shí)現(xiàn)汽車行駛信息顯示的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于車載GPS和反射原理實(shí)現(xiàn)汽車行駛信息顯示的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] HUD是Head Up Display的簡稱，以前用在戰(zhàn)斗機(jī)上，后來一些汽車廠家也運(yùn)用起 來，但并不廣泛。汽車上HUD的實(shí)現(xiàn)原理主要是利用光學(xué)反射原理，將車輛和駕駛相關(guān)信息 投射在玻璃，鍍膜鏡片，然后反射進(jìn)駕駛員的眼睛。這樣駕駛員不必低頭，就可以看到行車 信息，如車速，導(dǎo)航等都會顯示在前擋風(fēng)玻璃的小塊區(qū)域內(nèi)，避免分散駕駛員對前方道路的 注意力。
[0003] 現(xiàn)有的車載HUD，主要是將汽車和駕駛信息簡單的投射在擋風(fēng)玻璃上。這樣的處理 方法存在一定的弊端:投射影像和實(shí)際的道路分離，盡管駕駛員無需低頭即可看到駕駛信 息，但是仍需要分心將看到的信息和實(shí)際的路況進(jìn)行匹配，無法做到虛擬的指示和實(shí)際的 路況相結(jié)合，仍然存在一定的安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的主要目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于車載GPS和反射原理 實(shí)現(xiàn)汽車行駛信息顯示的系統(tǒng)與方法，實(shí)現(xiàn)虛擬路況信息和實(shí)際行駛路況的虛實(shí)結(jié)合，使 駕駛員的精力能夠更加專注于駕駛。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] -種基于車載GPS和反射原理實(shí)現(xiàn)汽車行駛信息顯示的系統(tǒng)，包括：
[0007] 投影儀，用于投影虛擬線路指向圖像；
[0008] 眼球追蹤儀，用于獲取駕駛員眼球位置信息；
[0009] 汽車擋風(fēng)玻璃；
[0010] 其中，基于所述汽車所在的位置建立空間直角坐標(biāo)系0-ΧΥΖ，其中駕駛員座椅垂直 地面方向?yàn)閆軸，汽車行駛方向?yàn)閄軸，與Z軸和X軸垂直的方向?yàn)閅軸;在空間直角坐標(biāo)系0- XYZ下，得到所述投影儀所在平面仇和所述汽車擋風(fēng)玻璃所在平面說的平面方程，進(jìn)而求得 所述投影儀相對于所述汽車擋風(fēng)玻璃對稱所成的虛像所在平面β3的平面方程;按照一定間 隔選取行駛道路上的一些點(diǎn)Pi，由GPS系統(tǒng)得到各個(gè)點(diǎn)Pi和原點(diǎn)0的連線〇i在ΧΥ平面的投影 的長度h和與汽車行駛方向的夾角，并獲取各個(gè)點(diǎn)？1在2軸方向的高度Zl，從而得到各個(gè) APi的坐標(biāo)(Xl，y1，z1);通過所述眼球追蹤儀獲取的駕駛員眼球位置信息確定駕駛員眼球E t的坐標(biāo)(xt，yt，zt);計(jì)算各直線EtPi和平面β3的各交點(diǎn)Ii的坐標(biāo)(Xi，Yi，Zi)，并計(jì)算各個(gè)點(diǎn)Ii 關(guān)于平面扮對稱的各個(gè)點(diǎn)1/的坐標(biāo)(X/，Y/，Z/ );基于各個(gè)點(diǎn)1/確定所述投影儀投影的 圖像。
[0011] 進(jìn)一步地：
[0012] 使用平滑的曲線依次連接各個(gè)點(diǎn)1/。優(yōu)選地，投影的圖像中，在距離空間坐標(biāo)系 原點(diǎn)〇最遠(yuǎn)的點(diǎn)1/處添加箭頭作為汽車行駛前進(jìn)方向的指示。
[0013] 空間坐標(biāo)系原點(diǎn)0設(shè)置為地面上的一點(diǎn)。
[0014] X軸根據(jù)駕駛員座椅的垂直平分面和地面的交線來確定。
[0015] 所述系統(tǒng)還包括：
[0016] 車載雙目攝像頭，用于獲取各個(gè)點(diǎn)Ρ,在垂直地面方向上相對于空間坐標(biāo)系原點(diǎn)0 的高度。
[0017] 一種基于車載GPS和反射原理實(shí)現(xiàn)汽車行駛信息顯示的方法，所述汽車上具有用 于投影虛擬線路指向圖像的投影儀、用于獲取駕駛員眼球位置信息的眼球追蹤儀、以及汽 車擋風(fēng)玻璃，所述方法包括以下步驟：
[0018] 1)基于所述汽車所在的位置建立空間直角坐標(biāo)系0-ΧΥΖ，其中駕駛員座椅垂直地 面方向?yàn)閆軸，汽車行駛方向?yàn)閄軸，與Z軸和X軸垂直的方向?yàn)閅軸;在空間直角坐標(biāo)系0-ΧΥΖ 下，得到所述投影儀所在平面和所述汽車擋風(fēng)玻璃所在平面&的平面方程，進(jìn)而求得所述 投影儀相對于所述汽車擋風(fēng)玻璃對稱所成的虛像所在平面β3的平面方程；
[0019] 2)按照一定間隔選取行駛道路上的一些點(diǎn)Pi，由車載GPS系統(tǒng)得到各個(gè)點(diǎn)Pi和原點(diǎn) 〇的連線OPi在XY平面的投影的長度li和與汽車行駛方向的夾角9i，并獲取各個(gè)點(diǎn)Pi在Z軸方 向的高度2:1，從而得到各個(gè)點(diǎn)?1的坐標(biāo)(11，71，2：1);
[0020] 3)通過所述眼球追蹤儀獲取的駕駛員眼球位置信息確定駕駛員眼球Et的坐標(biāo)(xt， yt，zt);
[0021] 4)計(jì)算各直線ΕΛ和平面β3的各交點(diǎn)的坐標(biāo)01，￥ 1，21)，并計(jì)算各個(gè)點(diǎn)11關(guān)于平 面對稱的各個(gè)點(diǎn)1/的坐標(biāo)/，Υ/，ζ/);
[0022] 5)基于各個(gè)點(diǎn)1/確定所述投影儀投影的圖像。
[0023] 進(jìn)一步地：
[0024]步驟4)中還使用平滑的曲線依次連接各個(gè)點(diǎn)1/，優(yōu)選地，投影的圖像中，還在距 離空間坐標(biāo)系原點(diǎn)0最遠(yuǎn)的點(diǎn)1/處添加箭頭作為汽車行駛前進(jìn)方向的指示。
[0025] 步驟1)中空間坐標(biāo)系原點(diǎn)0設(shè)置為地面上的一點(diǎn)。
[0026] 步驟1)中X軸根據(jù)駕駛員座椅的垂直平分面和地面的交線來確定。
[0027] 所述汽車還具有車載雙目攝像頭，步驟2)中通過車載雙目攝像頭獲取各個(gè)點(diǎn)Pi在 垂直地面方向上相對于空間坐標(biāo)系原點(diǎn)0的高度。
[0028]本發(fā)明的有益效果：
[0029] 本發(fā)明以汽車擋風(fēng)玻璃平面鏡面與投影儀相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了汽車行駛路線信 息的虛擬現(xiàn)實(shí)，通過將人眼視覺原理、光線反射原理和平面鏡成像原理相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)汽車前 行方向路線和實(shí)際路況進(jìn)行虛實(shí)結(jié)合的立體顯示。利用本發(fā)明，能夠給汽車駕駛員呈現(xiàn)出 一種汽車行駛方向的線路指示貼合在行駛的路面上的視覺效果，以此來實(shí)現(xiàn)虛擬路況信息 和實(shí)際行駛路況的虛實(shí)結(jié)合，使駕駛員的精力能夠更加專注于駕駛。
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明基于車載GPS和反射原理實(shí)現(xiàn)汽車行駛信息顯示的方法一種實(shí)施例 的流程圖；
[0031] 圖2為本發(fā)明基于車載GPS和反射原理實(shí)現(xiàn)汽車行駛信息顯示的系統(tǒng)一種實(shí)施例 中的空間坐標(biāo)示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明基于車載GPS和反射原理實(shí)現(xiàn)汽車行駛信息顯示的系統(tǒng)一種實(shí)施例 的結(jié)構(gòu)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下對本發(fā)明的實(shí)施方式作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的， 而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
[0034]參閱圖1至圖3，在一種實(shí)施例中，一種基于車載GPS和反射原理實(shí)現(xiàn)汽車行駛信息 顯示的系統(tǒng)，包括用于投影虛擬線路指向圖像的投影儀101、用于獲取駕駛員眼球位置信息 的眼球追蹤儀(未圖示）、以及汽車擋風(fēng)玻璃102。在所述系統(tǒng)中，基于所述汽車所在的位置 建立空間直角坐標(biāo)系0-ΧΥΖ，其中駕駛員座椅垂直地面方向?yàn)閆軸，汽車行駛方向?yàn)閄軸，與Z 軸和X軸垂直的方向?yàn)棣幂S;在空間直角坐標(biāo)系0-ΧΥΖ下，得到所述投影儀101所在平面仏和 所述汽車擋風(fēng)玻璃102所在平面此的平面方程，進(jìn)而求得所述投影儀101相對于所述汽車擋 風(fēng)玻璃102對稱所成的虛像103所在平面β3的平面方程;按照一定間隔選取行駛道路上的一 些點(diǎn)Pi，由GPS系統(tǒng)得到各個(gè)點(diǎn)Pi和原點(diǎn)0的連線OPi在ΧΥ平面的投影的長度h和與汽車行駛 方向的夾角1，并獲取各個(gè)點(diǎn)？1在2軸方向的高度2:1，從而得到各個(gè)點(diǎn)？1的坐標(biāo)(11，71，2:1);通過所述眼球追蹤儀獲取的駕駛員眼球位置信息確定駕駛員眼球Et的坐標(biāo)(Xt，yt，Zt)d+ 算各直線EtPi和平面β3的各交點(diǎn)的坐標(biāo)01，￥1，21)，并計(jì)算各個(gè)點(diǎn)1 1關(guān)于平面02對稱的各 個(gè)點(diǎn)1/的坐標(biāo)(X/，Υ/，Ζ/ );基于各個(gè)點(diǎn)1/確定所述投影儀101投影的圖像。
[0035] 其中，投影儀101可以采用激光投影儀101。
[0036] 在優(yōu)選的實(shí)施例中，使用平滑的曲線依次連接各個(gè)點(diǎn)1/。更優(yōu)選地，投影顯示的 圖像中，在距離空間坐標(biāo)系原點(diǎn)0最遠(yuǎn)的點(diǎn)1/處添加箭頭作為汽車行駛前進(jìn)方向的指示。
[0037] 在優(yōu)選的實(shí)施例中，可將空間坐標(biāo)系原點(diǎn)0設(shè)置為地面上的一點(diǎn)。
[0038] 在優(yōu)選的實(shí)施例中，X軸具體是根據(jù)駕駛員座椅的垂直平分面和地面的交線來確 定的。
[0039] 在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括車載雙目攝像頭，通過車載雙目攝像頭，獲取 各個(gè)點(diǎn)Ρ:在垂直地面方向上相對于空間坐標(biāo)系原點(diǎn)〇的高度。在其他實(shí)施例中，也可以使用 其它類型的設(shè)備如測距裝置來測量APi的高度信息。
[0040] 另外，點(diǎn)Pi在垂直地面方向上相對于空間坐標(biāo)系原點(diǎn)0的高度，也可以根據(jù)預(yù)知的 路面水平傾斜度等信息，通過計(jì)算來大致確定。
[0041] 參閱圖1至圖3,一種基于車載GPS和反射原理實(shí)現(xiàn)汽車行駛信息顯示的方法，所述 汽車上具有用于投影虛擬線路指向圖像的投影儀101、用于獲取駕駛員眼球位置信息的眼 球追蹤儀、以及汽車擋風(fēng)玻璃102，所述方法包括以下步驟：
[0042] 1)基于所述汽車所在的位置建立空間直角坐標(biāo)系0-ΧΥΖ，其中駕駛員座椅垂直地 面方向?yàn)閆軸，汽車行駛方向?yàn)閄軸，與Z軸和X軸垂直的方向?yàn)閅軸;在空間直角坐標(biāo)系0-ΧΥΖ 下，得到所述投影儀101所在平面扮和所述汽車擋風(fēng)玻璃102所在平面說的平面方程，進(jìn)而求 得所述投影儀101相對于所述汽車擋風(fēng)玻璃102對稱所成的虛像103所在平面β3的平面方 程。
[0043] 2)按照一定間隔選取行駛道路上的一些點(diǎn)Pi，由車載GPS系統(tǒng)得到各個(gè)點(diǎn)Pi和原點(diǎn) 0的連線〇Pi在XY平面的投影的長度li和與汽車行駛方向的夾角9i，并獲取各個(gè)點(diǎn)Pi在Z軸方 向的高度Zi，從而得到各個(gè)點(diǎn)Pi的坐標(biāo)(Xi，yi，zi);其中，