车辆实景导航显示控制方法及系统、控制器、车载AR-HUD

技术领域

本发明涉及车辆AR-HUD技术领域，具体涉及车辆实景导航显示控制方法及系统、控制器、车载AR-HUD。

背景技术

随着光学、AR、图像识别等技术不断突破，车载AR-HUD(中文为：增强现实型平视显示仪或增强现实型抬头显示器)以一种更加自然的图像处理方式呈现在车辆驾驶员前方位置，车载AR-HUD允许这些图像表示真实世界，并提供更多有用的信息，例如导航，威胁识别等。目前车载AR-HUD的AR实景导航主要表现显示固定姿态显生硬，显示不准，例如图1所示AR-HUD显示实景导航引导线与车道线走向不一致，又例如图2所示AR-HUD显示实景导航引导线与车道线交叉或重叠，又例如图3所示AR-HUD显示实景导航引导线存在滞后问题，给车辆驾驶员带来较差体验。

发明内容

本发明的目的在于提出一种车辆实景导航显示控制方法及系统、控制器、车载AR-HUD，以解决目前车载AR-HUD的AR实景导航主要表现显示固定姿态显生硬、显示不准的技术问题。

为实现上述目的，本发明第一方面提出一种车辆实景导航显示控制方法，包括如下步骤：

实时接收车道线识别系统识别的前方车道线信息、方向盘转角信息和车辆速度信息；

根据所述方向盘转角信息和车辆速度信息对所述前方车道线信息进行延时补偿修正获得修正后的前方车道线信息；

根据所述修正后的前方车道线信息获得导航引导线信息；

根据所述导航引导线信息控制AR-HUD光机输出投影导航引导线至驾驶员前方位置。

可选地，所述前方车道线信息包括基于车道线识别系统坐标系构建的前方车道线的曲线方程和车道宽度。

可选地，所述根据所述方向盘转角信息和车辆速度信息对所述前方车道线信息进行延时补偿修正获得修正后的前方车道线信息，包括：

根据所述方向盘转角信息和车辆速度信息计算车辆在延时时间ΔT内的横向位移分量和纵向位移分量，并根据所述横向位移分量和纵向位移分量对所述前方车道线的曲线方程进行补偿修正。

可选地，所述根据所述修正后的前方车道线信息获得导航引导线信息，包括：

根据所述修正后的前方车道线的曲线方程和所述车道宽度计算基于车道线识别系统坐标系构建的导航引导线的曲线方程；

将所述基于车道线识别系统坐标系构建的导航引导线的曲线方程进行坐标系转换获得基于AR-HUD坐标系构建的导航引导线的曲线方程，并输出作为所述导航引导线信息。

可选地，所述根据所述修正后的前方车道线的曲线方程和所述车道宽度计算基于车道线识别系统坐标系构建的导航引导线的曲线方程，具体如下所示：

Y_{导航引导线}＝Y_车道线+B/2

其中，Y_{导航引导线}为基于车道线识别系统坐标系构建的导航引导线的曲线方程，Y_车道线为基于车道线识别系统坐标系构建的修正后的前方车道线的曲线方程，B为车道宽度。

本发明第二方面提出一种车辆实景导航显示控制系统，包括：

信息接收单元，用于实时接收车道线识别系统识别的前方车道线信息、方向盘转角信息和车辆速度信息；

延时补偿单元，用于根据所述方向盘转角信息和车辆速度信息对所述前方车道线信息进行延时补偿修正获得修正后的前方车道线信息；

引导线计算单元，用于根据所述修正后的前方车道线信息获得导航引导线信息；以及

投影单元，用于根据所述导航引导线信息控制AR-HUD光机输出投影导航引导线至驾驶员前方位置。

可选地，所述前方车道线信息包括基于车道线识别系统坐标系构建的前方车道线的曲线方程和车道宽度；

所述延时补偿单元，具体用于：

可选地，所述引导线计算单元，具体用于：

根据所述修正后的前方车道线的曲线方程和所述车道宽度计算基于车道线识别系统坐标系构建的导航引导线的曲线方程；以及，将所述基于车道线识别系统坐标系构建的导航引导线的曲线方程进行坐标系转换获得基于AR-HUD坐标系构建的导航引导线的曲线方程，并输出作为所述导航引导线信息。

本发明第三方面提出一种控制器，包括：

上述第二方面所述的车辆实景导航显示控制系统；

或者，

存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行根据上述第一方面所述的车辆实景导航显示控制方法的步骤。

本发明第四方面提出一种车载AR-HUD，包括上述第三方面所述的控制器以及AR-HUD光机。

上述的车辆实景导航显示控制方法及其系统、控制器、车载AR-HUD、计算机可读存储介质，至少具有以下有益效果：在车辆驾驶过程中，当前方车道线和方向盘转角变化时，AR-HUD控制系统/控制器实时根据前方车道线和方向盘转角变化调整导航引导线位置和角度同步变化，使实景导航显示在当前车道内且与车道线走向一致，显示效果生动形象，提高驾驶体验。

上述的车辆实景导航显示控制方法及其系统、控制器、车载AR-HUD、计算机可读存储介质的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为目前AR-HUD显示实景导航引导线与车道线走向不一致的一种场景示意图。

图2为目前AR-HUD显示实景导航引导线与车道线交叉或重叠的一种场景示意图。

图3为目前AR-HUD显示实景导航引导线存在延时滞后的一种场景示意图。

图4为本发明一个实施例中一种车辆实景导航显示控制方法的流程图。

图5为本发明一个实施例中对前方车道线拟合时的坐标系示意图。

图6为本发明一个实施例中对前方车道线的曲线方程进行补偿修正的原理图。

图7为本发明一个实施例中视角转换的示意图。

图8为实施本发明的实施例所得到的导航引导线投影一种效果示意图。

图9为实施本发明的实施例所得到的导航引导线投影另一种效果示意图。

图10为本发明一个实施例中一种车载AR-HUD的实景导航显示系统的结构框架图。

图11为本发明一个实施例中一种控制器的结构框架图。

图12为本发明一个实施例中一种车载AR-HUD的结构框架图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的手段未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

本发明的一个实施例提出一种车辆实景导航显示控制方法，参阅图4，该一个实施例的方法包括如下步骤S1-S4：

步骤S1、实时接收车道线识别系统识别的前方车道线信息、方向盘转角信息和车辆速度信息。

具体而言，本实施方法的执行主体为车载AR-HUD的能够实现控制功能的部分，车辆启动后，对车载AR-HUD进行使能，车载导航系统设置好导航并开启导航，在车辆驾驶过程中，本实施方法的执行主体实时接收车道线识别系统识别的前方车道信息，所述车道线识别系统可以是车载ADAS(Advanced Driving Assistance System)，即高级辅助驾驶系统，也可以是高精度地图模块。

举例而言，如图5所示，对检测到的车道线轨迹通过拟合成曲线方程，拟合成的曲线方程可以是一次方程、二次方程、三次方程等，本发明实施例中不作具体限定，应当理解为其均在本发明实施例的保护范围之内。

步骤S2、根据所述方向盘转角信息和车辆速度信息对所述前方车道线信息进行延时补偿修正获得修正后的前方车道线信息。

具体而言，由于信息的融合计算处理需要耗费一定的时间，从接收信息，进行处理，最后输出导航引导线投影，存在处理结果延时滞后，如果车道线是直线状态下，AR实景导航显示不会有太大影响，但如果车道线正好是转弯处，则会出现如图3所示的情形，即与车道线走向不一致问题，图3中示出了延时滞后的导航引导线以及理想状态下的导航引导线，因此，需要进行延时补偿修正；可以理解的是，延时补偿修正可以基于车辆的方向盘转角信息和车辆速度信息等车辆运行状态进行补偿。

步骤S3、根据所述修正后的前方车道线信息获得导航引导线信息。

步骤S4、根据所述导航引导线信息控制AR-HUD光机输出投影导航引导线至驾驶员前方位置。

实施本发明实施例的方法时，在车辆驾驶过程中，当前方车道线和方向盘转角变化时，AR-HUD控制系统/控制器实时根据前方车道线和方向盘转角变化调整导航引导线位置和角度同步变化，使实景导航显示在当前车道内且与车道线走向一致，显示效果生动形象，提高驾驶体验。

在一些实施例中，所述前方车道线信息包括基于车道线识别系统坐标系构建的前方车道线的曲线方程和车道宽度。

具体而言，本发明实施例以二次方程为例，即Y_车道线＝A₀+A₁X+(A₂/2)X²，进行具体说明，构建如图5所示的坐标系，在车道线或目标轨迹上取点，其坐标(x，y)满足上述方程Y_车道线＝A₀+A₁X+(A₂/2)X²。

其中，图5中的本车坐标系原点可以是本车前保险杠前端面中心，或其他位置，可根据实际定义。

其中，A₀为横向偏移量。

其中，A₁为车道线与x轴的夹角的三角函数tan值，在夹角较小时可以近似为夹角值本身，比如，10°＝0.1745，tan10°＝0.1763，误差小于1％。

其中，A₂可以近似为曲率，即A₂＝1/r；实际有(r-y)²+x²＝r²，则y＝(x²+y²)/2r，在r＝5000m，x＝100m时，y＝10m，y²仅约x²的1％，所以可以近似：y＝x²/2r。

需说明的是，车道宽度是一个固定值，因此，在对前方车道线信息进行延时补偿修正时仅对前方车道线的曲线方程进行修正。

在一些实施例中，所述步骤S2，具体包括：

具体而言，参阅图6，假定O₁是时间T₁时刻车辆位置，O₂是时间T₂时刻车辆位置，则AR导航显示滞后的延时为ΔT＝T₂-T₁；

设车轮转角为α，方向盘转角为β，α和β之间有相关转化关系，转换关系假定为p，即α＝p*β；

设车轮转角为车辆车速v，故车辆在ΔT时间经过的路程为ΔS＝v*ΔT；

则：在横向Y的分量为ΔSy＝v*ΔT*tan(p*β)，在纵向X的分量为ΔSx＝v*ΔT*cot(p*β)；

因此，AR-HUD的控制系统/控制器在接收前方车道线信息后，AR-HUD需要先补偿位移变化量ΔSx和ΔSy后再进行坐标转换，即获得车辆运动所述ΔSx和ΔSy之后的前方车道线的曲线方程。

在一些实施例中，参阅图7，所述步骤S3，具体包括：

步骤S31、根据所述修正后的前方车道线的曲线方程和所述车道宽度计算基于车道线识别系统坐标系构建的导航引导线的曲线方程；

步骤S32、将所述基于车道线识别系统坐标系构建的导航引导线的曲线方程进行坐标系转换获得基于AR-HUD坐标系构建的导航引导线的曲线方程，并输出作为所述导航引导线信息。

具体而言，图7中示出了基于ADAS系统摄像头坐标系的视角和基于AR-HUD坐标系的驾驶员视角，由于例如是ADAS系统的车道线识别系统的坐标系与AR-HUD坐标系的视角不同，本实施例最终要呈现的是驾驶员所能观看到的导航引导线，因此，需要进行坐标系的转换。

在一些实施例中，所述步骤S31中导航引导线的曲线方程的计算过程具体如下所示：

Y_{导航引导线}＝Y_车道线+B/2

实施本发明的实施例方法，能够结合前方车道线信息、方向盘转角、车辆速度等信息的实时变化情况调整车辆AR-HUD实景导航显示形态，AR-HUD实景导航显示位置处于车辆所处车道，例如图8和9所示。

本发明另一个实施例提出一种车辆实景导航显示控制系统，本实施例系统与上述实施例方法对应，参阅图10，本实施例系统包括：

信息接收单元11，用于实时接收车道线识别系统识别的前方车道线信息、方向盘转角信息和车辆速度信息；

延时补偿单元12，用于根据所述方向盘转角信息和车辆速度信息对所述前方车道线信息进行延时补偿修正获得修正后的前方车道线信息；

引导线计算单元13，用于根据所述修正后的前方车道线信息获得导航引导线信息；以及

投影单元14，用于根据所述导航引导线信息控制AR-HUD光机输出投影导航引导线至驾驶员前方位置。

在一些实施例中，所述前方车道线信息包括基于车道线识别系统坐标系构建的前方车道线的曲线方程和车道宽度；

所述延时补偿单元12，具体用于：

在一些实施例中，所述引导线计算单元13，具体用于：

以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

需说明的是，上述实施例所述系统与上述实施例所述方法对应，因此，上述实施例所述系统未详述部分可以参阅上述实施例所述方法的内容得到，即上述实施例方法记载的具体步骤内容可以理解为本实施例系统的所能够实现的功能，此处不再赘述。

并且，上述实施例所述车载AR-HUD的实景导航显示系统若以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

本发明的另一个实施例提出一种控制器2，包括：

上述实施例所述的车辆实景导航显示控制系统；

或者，

如图11所示的存储器21和处理器22，所述存储器21中存储有计算机程序23，所述计算机程序23被所述处理器22执行时，使得所述处理器22执行根据上述实施例所述的车辆实景导航显示控制方法的步骤。

当然，所述控制器还可以具有有线或无线网络接口、键盘以及输入输出接口等部件，以便进行输入输出，该控制器还可以包括其他用于实现设备功能的部件，在此不做赘述。

示例性地，所述计算机程序23可以被分割成一个或多个单元，所述一个或者多个单元被存储在所述存储器21中，并由所述处理器22执行，以完成本发明。所述一个或多个单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序23在所述控制器中的执行过程。

所述处理器22可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器22、数字信号处理器22(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器22可以是微处理器22或者该处理器22也可以是任何常规的处理器22等，所述处理器22是所述控制器的控制中心，利用各种接口和线路连接整个所述控制器的各个部分。

所述存储器21可用于存储所述计算机程序23，所述处理器22通过运行或执行存储在所述存储器21内的计算机程序23和/或单元，以及调用存储在存储器21内的数据，实现所述控制器的各种功能。此外，存储器21可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

参阅图12，本发明另一个实施例提出一种车载AR-HUD，包括上述实施例所述的控制器2以及AR-HUD光机3。

本发明另一个实施例提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例所述的车辆实景导航显示控制方法的步骤。

具体而言，所述计算机可读存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序指令的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。