一种HUD投影图像显示方法和装置
阅读：45发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种HUD投影图像显示方法和装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种HUD投影图像显示方法，包括：设置HUD投影图像在目标物体上的投影区域；基于预设 坐标系 计算待 叠加 物体的状态信息；其中，所述待叠加物体为所述目标物体所处路况中的物体，所述状态信息包括所述待叠加物体的坐标点所组成的区域被所述投影区域 覆盖 的覆盖范围以及所述待叠加物体与所述目标物体的距离中的至少一种；在所述目标物体运行过程中，根据所述待叠加物体的状态信息调整对应的所述HUD投影图像的尺寸；将调整尺寸后的HUD投影图像投影到所述投影区域进行显示。本发明还公开了一种HUD投影图像显示装置，采用本发明 实施例 ，能够根据路况的变化实时调整HUD投影图像的尺寸，提高用户视觉体验。，下面是一种HUD投影图像显示方法和装置专利的具体信息内容。
1.一种HUD投影图像显示方法，其特征在于，包括：
设置HUD投影图像在目标物体上的投影区域；
基于预设坐标系计算待叠加物体的状态信息；其中，所述待叠加物体为所述目标物体所处路况中的物体，所述状态信息包括所述待叠加物体的坐标点所组成的区域被所述投影区域覆盖的覆盖范围以及所述待叠加物体与所述目标物体的距离中的至少一种；
在所述目标物体运行过程中，根据所述待叠加物体的状态信息调整对应的所述HUD投影图像的尺寸；
将调整尺寸后的HUD投影图像投影到所述投影区域进行显示。
2.如权利要求1所述的HUD投影图像显示方法，其特征在于，当所述状态信息为所述待叠加物体的坐标点所组成的区域被所述投影区域覆盖的覆盖范围时，所述根据所述待叠加物体的状态信息调整对应的所述HUD投影图像的尺寸，具体包括：
当所述待叠加物体的坐标点所组成的区域未能被所述投影区域完全覆盖时，对所述HUD投影图像进行裁剪。
3.如权利要求2所述的HUD投影图像显示方法，其特征在于，所述对所述HUD投影图像进行裁剪，具体包括：
将所述HUD投影图像划分为若干个图像点；
删除超出所述投影区域的图像点；
连接未超出所述投影区域的图像点，以形成裁剪后的HUD投影图像。
4.如权利要求1所述的HUD投影图像显示方法，其特征在于，当所述状态信息为所述待叠加物体与所述目标物体的距离时，所述根据所述待叠加物体的状态信息调整对应的所述HUD投影图像的尺寸，具体包括：
当所述待叠加物体与所述目标物体的距离减小时，对所述HUD投影图像进行缩小操作；
当所述待叠加物体与所述目标物体的距离增大时，对所述HUD投影图像进行放大操作。
5.如权利要求4所述的HUD投影图像显示方法，其特征在于，所述对所述HUD投影图像进行缩小操作，具体包括：
将所述HUD投影图像划分为若干个图像点；
在所述若干个图像点中选定一个图像点作为第一目标图像点；
保持所述第一目标图像点的坐标不变，按照预设缩小比例调整其他图像点的坐标；
连接所述第一目标图像点和调整坐标后的其他图像点，以形成缩小后的HUD投影图像。
6.如权利要求4所述的HUD投影图像显示方法，其特征在于，所述对所述HUD投影图像进行放大操作，具体包括：
将所述HUD投影图像划分为若干个图像点；
在所述若干个图像点中选定一个图像点作为第二目标图像点；
保持所述第二目标图像点的坐标不变，按照预设放大比例调整其他图像点的坐标；
连接所述第二目标图像点和调整坐标后的其他图像点，以形成放大后的HUD投影图像。
7.如权利要求1所述的HUD投影图像显示方法，其特征在于，所述预设坐标系为人眼坐标系；所述目标物体为车辆。
8.一种HUD投影图像显示装置，其特征在于，包括：
投影区域设置单元，用于设置HUD投影图像在目标物体上的投影区域；
状态信息计算单元，用于基于预设坐标系计算待叠加物体的状态信息；其中，所述待叠加物体为所述目标物体所处路况中的物体，所述状态信息包括所述待叠加物体的坐标点所组成的区域被所述投影区域覆盖的覆盖范围以及所述待叠加物体与所述目标物体的距离中的至少一种；
尺寸调整单元，用于在所述目标物体运行过程中，根据所述待叠加物体的状态信息调整对应的所述HUD投影图像的尺寸；
投影单元，用于将调整尺寸后的HUD投影图像投影到所述投影区域进行显示。
9.如权利要求8所述的HUD投影图像显示装置，其特征在于，所述尺寸调整单元包括：
裁剪模块，用于当所述待叠加物体的坐标点所组成的区域未能被所述投影区域完全覆盖时，对所述HUD投影图像进行裁剪；
缩小模块，用于当所述待叠加物体与所述目标物体的距离减小时，对所述HUD投影图像进行缩小操作；
放大模块，用于当所述待叠加物体与所述目标物体的距离增大时，对所述HUD投影图像进行放大操作。
10.如权利要求8所述的HUD投影图像显示装置，其特征在于，所述预设坐标系为人眼坐标系；所述目标物体为车辆。
一种HUD投影图像显示方法和装置
技术领域
[0001] 本发明涉及图像投影技术领域，尤其涉及一种HUD投影图像显示方法和装置。
背景技术
[0002] 随着科技的不断进步，平视显示器(Head Up Di sp l ay，HUD)开始逐渐应用到汽车、航空等领域中。现有量产的HUD，通常是在挡风玻璃上投影形成虚像，将HUD内的图片贴到虚像面上显示。在虚像面上显示图片前，要先把各个坐标系整合到一个统一的坐标系，再进行AR投影计算，从而将图片以3D的形式呈现在虚像面上。但是，目前HUD计算生成的3D图片缺少实时调整投影图像的尺寸的能力，当图片投影尺寸过大或过小时容易使驾驶员产生异物感，视觉体验较差，甚至可能引起路况误判。
发明内容
[0003] 本发明实施例的目的是提供一种HUD投影图像显示方法和装置，能够根据路况的变化实时调整HUD投影图像的尺寸，提高用户视觉体验。
[0004] 为实现上述目的，本发明实施例提供了一种HUD投影图像显示方法，包括：
[0005] 设置HUD投影图像在目标物体上的投影区域；
[0006] 基于预设坐标系计算待叠加物体的状态信息；其中，所述待叠加物体为所述目标物体所处路况中的物体，所述状态信息包括所述待叠加物体的坐标点所组成的区域被所述投影区域覆盖的覆盖范围以及所述待叠加物体与所述目标物体的距离中的至少一种；
[0007] 在所述目标物体运行过程中，根据所述待叠加物体的状态信息调整对应的所述HUD投影图像的尺寸；
[0008] 将调整尺寸后的HUD投影图像投影到所述投影区域进行显示。
[0009] 与现有技术相比，本发明实施例公开的HUD投影图像显示方法，首先，设置HUD投影图像在目标物体上的投影区域，该投影区域用于叠加HUD投影的AR图像；然后，基于预设坐标系计算待叠加物体的状态信息，待叠加物体即为路况中的实物；最后，在目标物体运行过程中，根据待叠加物体的状态信息调整对应的HUD投影图像的尺寸，从而将调整尺寸后的HUD投影图像投影到投影区域进行显示，将HUD投影图像叠加到实物上进行显示，加强AR图像的叠加效果，还能够根据路况的变化实时调整HUD投影图像的尺寸，提高用户视觉体验。
[0010] 作为上述方案的改进，当所述状态信息为所述待叠加物体的坐标点所组成的区域被所述投影区域覆盖的覆盖范围时，所述根据所述待叠加物体的状态信息调整对应的所述HUD投影图像的尺寸，具体包括：
[0011] 当所述待叠加物体的坐标点所组成的区域未能被所述投影区域完全覆盖时，对所述HUD投影图像进行裁剪。
[0012] 作为上述方案的改进，所述对所述HUD投影图像进行裁剪，具体包括：
[0013] 将所述HUD投影图像划分为若干个图像点；
[0014] 删除超出所述投影区域的图像点；
[0015] 连接未超出所述投影区域的图像点，以形成裁剪后的HUD投影图像。
[0016] 作为上述方案的改进，当所述状态信息为所述待叠加物体与所述目标物体的距离时，所述根据所述待叠加物体的状态信息调整对应的所述HUD投影图像的尺寸，具体包括：
[0017] 当所述待叠加物体与所述目标物体的距离减小时，对所述HUD投影图像进行缩小操作；
[0018] 当所述待叠加物体与所述目标物体的距离增大时，对所述HUD投影图像进行放大操作。
[0019] 作为上述方案的改进，所述对所述HUD投影图像进行缩小操作，具体包括：
[0020] 将所述HUD投影图像划分为若干个图像点；
[0022] 保持所述第一目标图像点的坐标不变，按照预设缩小比例调整其他图像点的坐标；
[0023] 连接所述第一目标图像点和调整坐标后的其他图像点，以形成缩小后的HUD投影图像。
[0024] 作为上述方案的改进，所述对所述HUD投影图像进行放大操作，具体包括：
[0025] 将所述HUD投影图像划分为若干个图像点；
[0026] 在所述若干个图像点中选定一个图像点作为第二目标图像点；
[0027] 保持所述第二目标图像点的坐标不变，按照预设放大比例调整其他图像点的坐标；
[0028] 连接所述第二目标图像点和调整坐标后的其他图像点，以形成放大后的HUD投影图像。
[0029] 作为上述方案的改进，所述预设坐标系为人眼坐标系；所述目标物体为车辆。
[0030] 为实现上述目的，本发明实施例还提供了一种HUD投影图像显示装置，包括：
[0031] 投影区域设置单元，用于设置HUD投影图像在目标物体上的投影区域；
[0032] 状态信息计算单元，用于基于预设坐标系计算待叠加物体的状态信息；其中，所述待叠加物体为所述目标物体所处路况中的物体，所述状态信息包括所述待叠加物体的坐标点所组成的区域被所述投影区域覆盖的覆盖范围以及所述待叠加物体与所述目标物体的距离中的至少一种；
[0033] 尺寸调整单元，用于在所述目标物体运行过程中，根据所述待叠加物体的状态信息调整对应的所述HUD投影图像的尺寸；
[0034] 投影单元，用于将调整尺寸后的HUD投影图像投影到所述投影区域进行显示。
[0035] 与现有技术相比，本发明实施例公开的HUD投影图像显示装置，首先，投影区域设置单元设置HUD投影图像在目标物体上的投影区域，该投影区域用于叠加HUD投影的AR图像；然后，状态信息计算单元基于预设坐标系计算待叠加物体的状态信息，待叠加物体即为路况中的实物；最后，在目标物体运行过程中，尺寸调整单元根据待叠加物体的状态信息调整对应的HUD投影图像的尺寸，从而投影单元将调整尺寸后的HUD投影图像投影到投影区域进行显示，将HUD投影图像叠加到实物上进行显示，加强AR图像的叠加效果，还能够根据路况的变化实时调整HUD投影图像的尺寸，提高用户视觉体验。
[0036] 作为上述方案的改进，所述尺寸调整单元包括：
[0037] 裁剪模块，用于当所述待叠加物体的坐标点所组成的区域未能被所述投影区域完全覆盖时，对所述HUD投影图像进行裁剪；
[0038] 缩小模块，用于当所述待叠加物体与所述目标物体的距离减小时，对所述HUD投影图像进行缩小操作；
[0039] 放大模块，用于当所述待叠加物体与所述目标物体的距离增大时，对所述HUD投影图像进行放大操作。
[0041] 图1是本发明实施例提供的一种HUD投影图像显示方法的流程图；
[0042] 图2是本发明实施例提供的一种HUD投影图像显示方法中第三坐标系的示意图；
[0043] 图3是本发明实施例提供的一种HUD投影图像显示方法中人眼坐标系的示意图；
[0044] 图4是本发明实施例提供的一种HUD投影图像显示方法中投影区域和待叠加物体的位置示意图；
[0045] 图5是本发明实施例提供的一种HUD投影图像显示方法中HUD投影图像和待叠加物体的叠加示意图；
[0046] 图6是本发明实施例提供的一种HUD投影图像显示方法中HUD投影图像裁剪前的示意图；
[0047] 图7是本发明实施例提供的一种HUD投影图像显示方法中HUD投影图像裁剪后的示意图；
[0048] 图8是本发明实施例提供的一种HUD投影图像显示方法中对HUD投影图像进行缩小操作的示意图；
[0049] 图9是本发明实施例提供的一种HUD投影图像显示方法中对HUD投影图像进行放大操作的示意图；
[0050] 图10是本发明实施例提供的一种HUD投影图像显示装置的结构框图；
[0051] 图11是本发明实施例提供的一种HUD投影图像显示装置中尺寸调整单元的结构框图；
[0052] 图12是本发明实施例提供的另一种HUD投影图像显示装置的结构框图。
具体实施方式
[0053] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0054] 参见图1，图1是本发明实施例提供的一种HUD投影图像显示方法的流程图；所述HUD投影图像显示方法包括：
[0055] S1、设置HUD投影图像在目标物体上的投影区域；
[0056] S2、基于预设坐标系计算待叠加物体的状态信息；
[0057] S3、在所述目标物体运行过程中，根据所述待叠加物体的状态信息调整对应的所述HUD投影图像的尺寸；
[0058] S4、将调整尺寸后的HUD投影图像投影到所述投影区域进行显示。
[0059] 值得说明的是，本发明实施例所述的HUD投影图像显示方法可以由安装在HUD内的控制器执行实现，或者由另一与所述HUD连接且用于控制所述HUD投影图像进行显示的控制装置执行实现。本发明实施例中的所述目标物体为车辆，但在其他发明实施例中，所述目标物体也可以为飞机、轮船等交通工具。
[0060] 在执行所述HUD投影图像显示方法前，需要对所述目标物体中涉及到的多个坐标系进行标定，以将多个坐标系都转换为一个统一的坐标系，比如可以把各个坐标系整合到人眼坐标系，再进行投影计算。这样的优势是，可以和投影区域的坐标系保持一致，投影区域相对车身是不动的，车外环境和人眼是容易产生移动的，这样设计可以减小计算工作量，优化计算效率。
[0061] 优选的，本发明实施例中所述目标物体中设有第一摄像装置和第二摄像装置，所述第一摄像装置和所述第二摄像装置分别与所述HUD连接。优选的，所述第一摄像装置为DMS摄像头，所述第二摄像装置为ADAS摄像头。
[0062] 所述第一摄像装置安装在所述目标物体的前端，面向驾驶员，用于采集驾驶员信息，比如采集驾驶员的人眼位置信息。所述第一摄像装置还用于建立自身的第一坐标系。以车辆为例，所述第一坐标系以所述第一摄像装置为原点，车辆后方为X轴正方向，车辆正右方为Y轴正方向，正上方为Z轴正方向。则，所述第一摄像装置用于获取在所述第一坐标系下的人眼位置信息发送给所述HUD。
[0063] 所述第二摄像装置安装在所述目标物体的前端，面向路面，用于采集路况信息，并将所述路况信息发送给所述HUD。所述第一摄像装置还用于建立自身的第二坐标系，所述第二坐标系以所述第二摄像装置为原点，车辆前进方向为X轴正方向，车辆正右方为Y轴正方向，正下方为Z轴正方向。可以理解的是，所述路况信息可以包括所述待叠加物体信息的位置信息、颜色信息等，则，所述第二摄像装置获取在所述第二坐标系下的待叠加物体信息的位置信息发送给HUD，所述位置信息为所述待叠加物体的坐标点所组成的区域的坐标信息,所述第二摄像装置还可以发送所述待叠加物体信息的颜色信息给所述HUD。
[0064] 示例性的，所述待叠加物体为道路、其他车辆、建筑物、树木等所述第二摄像装置能够采集得到实际物体，所述HUD投影图像为AR图像。所述待叠加物体可以包括多个，则对应的在所述投影区域中可以显示多个HUD投影图像。
[0065] 所述HUD安装在所述目标物体中面向挡风玻璃的位置处，用于将HUD投影图像投影到所述目标物体的挡风玻璃上，从而与外界的实物进行叠加显示。所述HUD建立有第三坐标系，所述第三坐标系以在所述挡风玻璃中的投影区域左上角为原点，参考图2，图2为驾驶位置处人眼E(x，y)面对投影区域时，所述第三坐标系中X和Y轴的正方向。
[0066] 优选的，所述HUD将所有坐标系下的坐标信息都转换成预设坐标系下的位置信息。比如，当所述预设坐标系为人眼坐标系时，在获取所述第一摄像装置发送的人眼位置信息后，基于所述人眼位置信息可以建立人眼坐标系，如图3所示，所述人眼坐标系以眼睛中间点位置为坐标原点O，车辆前进方向为X轴正方向，车辆正右方为Y轴正方向，正下方为Z轴正方向。所述HUD可以将接收到的其他坐标系的坐标信息均转换成所述人眼坐标系下的坐标信息，进行简单的坐标平移即可，减小计算工作量，优化计算效率。
[0067] 示例性的，所述第一摄像装置在人眼坐标系的位置为(Xec,Yec,Zec)；所述第二摄像装置在人眼坐标系的位置为(Xec+Xad,Yec+Yad,Zec+Zad)；所述所述HUD投影图像的图像点集合定义为(Xpn,Ypn,Zpn)，Xpn＝Xrpn+Xec+Xad,Ypn＝Yrpn+Yec+Yad,Zpn＝Zrpn+Zec+Zad；所述HUD投影图像的中央坐标为(Xec+Xar,Yec+Yar,Zec+Zar)；路面和人眼的距离为Zec+Zrd；坐标转换后所述HUD投影图像坐标：左上(Xec+Xar,Yec+Yar-W/2,Zec+Zar-H/2)，右上(Xec+Xar,Yec+Yar+W/2,Zec+Zar-H/2)，左下(Xec+Xar,Yec+Yar-W/2,Zec+Zar+H/2)，右下(Xec+Xar,Yec+Yar+W/2,Zec+Zar+H/2)。
[0068] 具体的，在步骤S1中，设置HUD投影图像在目标物体上的投影区域。所述投影区域可以设置在所述驾驶员正前方的挡风玻璃处，通过折射在离人眼一定距离的位置处成像。所述投影区域在启动HUD前可预先设置好，需要根据HUD提供的参数确定。可参考的参数为,在离人眼7.5米处以45°成像。驾驶员可以通过调整所述HUD的安装位置来调整投影区域的位置，若不移动所述HUD的安装位置，则所述投影区域保持不变。
[0069] 可以理解的是，与所述待叠加物体对应的HUD投影图像为所述带叠加物体的虚拟物体，可以具有与所述待叠加物体相似或相同的外形特征。比如当所述待叠加物体为弯曲的道路时，其对应的所述HUD投影图像为弯曲的曲线，弯曲的方向和角度与道路相同；比如当所述待叠加物体为路边的建筑物时，其对应的所述HUD投影图像为一建筑物轮廓，按照实物进行一定比例缩小得到。这样可以在所述挡风玻璃处对应的显示当前路况信息。
[0070] 具体的，在步骤S2中，基于预设坐标系计算待叠加物体的状态信息。优选的，所述待叠加物体为所述目标物体所处路况中的物体(即所述第二摄像装置获取到的路况信息中的物体)，所述状态信息包括所述待叠加物体的坐标点所组成的区域被所述投影区域覆盖的覆盖范围以及所述待叠加物体与所述目标物体的距离中的至少一种。
[0071] 示例性的，在获取到所述第二摄像装置发送的待叠加物体的位置信息(第二坐标系下的坐标信息)后，将所述待叠加物体的坐标点所组成的区域的坐标信息和所述投影区域的坐标信息(第三坐标系下的坐标信息)转换成所述人眼坐标系下的坐标信息，这样就能够在一个坐标系下进行比对，得到所述待叠加物体的坐标点所组成的区域在人眼视角下被所述投影区域覆盖的覆盖范围。
[0072] 具体的，在步骤S3中，在所述目标物体运行过程中且所述HUD开启时，根据所述待叠加物体的状态信息调整对应的所述HUD投影图像的尺寸。可以理解的是，当所述目标物体保持不动且所述HUD开启时，比如车辆等红灯，所述HUD投影图像的尺寸保持在上一时刻显示时的状态。当关闭所述HUD时，比如车辆下电，停止显示所述HUD投影图像。
[0073] 在一种优选的实施方式中，当所述状态信息为所述待叠加物体的坐标点所组成的区域被所述投影区域覆盖的覆盖范围时，所述根据所述待叠加物体的状态信息调整对应的所述HUD投影图像的尺寸，具体包括：当所述待叠加物体的坐标点所组成的区域未能被所述投影区域完全覆盖时，对所述HUD投影图像进行裁剪。
[0074] 示例性的，参见图4，包括驾驶员100、投影区域200、所述待叠加物体的坐标点所组成的区域300(以部分道路为例)，图中的0点为所述人眼坐标系的原点。其中，关于选定区域300，可以通过选取所述待叠加物体的若干边界的坐标点组成区域300。图中的虚线L1和L2表示所述投影区域200能够覆盖的上下范围。在车辆行驶过程中，以人眼坐标下的原点为视觉出发点，将所述待叠加物体的坐标点所组成的区域300以及所述投影区域200的坐标均转换成所述人眼坐标系下的坐标，可以计算所述区域300被所述投影区域覆盖的覆盖范围。此时参见图5，图中带箭头的曲线为所述HUD投影图像，所述HUD投影图像用于示意驾驶员的行驶方向。在车辆行驶过程中，当前部分道路会随着车辆的靠近，其组成的区域300逐渐离开所述投影区域200的覆盖范围(如图5中的右图所示)，此时，对应的需要对所述HUD投影图像进行裁剪，即裁剪掉超出所述投影区域200覆盖范围的图像。值得说明的是，图5中为方便表述，并未对超出投影区域200的HUD投影图像进行裁剪，但在具体实施时，超出投影区域200的那部分并不会显示出来。
[0075] 优选的，所述对所述HUD投影图像进行裁剪，具体包括：
[0076] S311、将所述HUD投影图像划分为若干个图像点。如图6所示，图中“↑”形的图形为所述HUD投影图像，选取所述HUD投影图像的轮廓中的转折点和/或连接点为图像点，比如图中的P0～P6一共划分成7个图像点。
[0077] S312、删除超出所述投影区域的图像点。如图中P5和P6两个图像点并不在所述投影区域内，因此需要删除P5和P6这两个图像点。可以理解的是，需要保留的图像点是可构成一个图形(三角形、矩形等)的图像点，比如图中三角形需要使用P0、P1、P2三个图像点共同构成，如果P2未投影在所述投影区域上，该三角形将被裁剪，不显示。图形由P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6组成，但只需要P0、P1、P2、P3、P4就可以形成完整图像，所以P5和P6被裁剪以后，还可以显示剩余图形。
[0078] S313、连接未超出所述投影区域的图像点，以形成裁剪后的HUD投影图像。如图7所示，连接剩余图像点P0、P1、P2、P3、P4为所述裁剪后的HUD投影图像。
[0079] 在另一种优选的实施方式中，当所述状态信息为所述待叠加物体与所述目标物体的距离时，所述根据所述待叠加物体的状态信息调整对应的所述HUD投影图像的尺寸，具体包括：当所述待叠加物体与所述目标物体的距离减小时，对所述HUD投影图像进行缩小操作；当所述待叠加物体与所述目标物体的距离增大时，对所述HUD投影图像进行放大操作。
[0080] 示例性的，在车辆行驶过程中，在视觉上所述待叠加物体随着车辆的远离(车辆后退)而显得逐渐变小，此时所述待叠加物体与车辆的距离变大，相应的缩小其对应的HUD投影图像；所述待叠加物体随着车辆的靠近(车辆前进)而显得逐渐变大，此时所述待叠加物体与车辆的距离变小，相应的放大其对应的HUD投影图像。根据路况信息中的实物与所述目标物体的距离来对应的对所述HUD投影图像进行缩放，加强用户视觉体验。
[0081] 优选的，所述对所述HUD投影图像进行缩小操作，具体包括：
[0082] S321、将所述HUD投影图像划分为若干个图像点。如图8所示，图中“↑”形的图形为所述HUD投影图像，选取所述HUD投影图像的轮廓中的转折点和/或连接点为图像点，比如图中的P0～P6一共划分成7个图像点。
[0083] S322、在所述若干个图像点中选定一个图像点作为第一目标图像点。比如选定P0作为所述第一目标图像点。
[0084] S323、保持所述第一目标图像点的坐标不变，按照预设缩小比例调整其他图像点的坐标。保持P0的坐标不变，按照预设缩小比例调整P1、P2、P3、P4、P5、P6的坐标，调整坐标后的HUD投影图像如图8中右图所示，具体的所述预设缩小比例可以根据用户自定义的大小来进行设定，在此不做具体限定。
[0085] S324、连接所述第一目标图像点和调整坐标后的其他图像点，以形成缩小后的HUD投影图像。
[0086] 优选的，所述对所述HUD投影图像进行放大操作，具体包括：
[0087] S331、将所述HUD投影图像划分为若干个图像点。如图9所示，图中“↑”形的图形为所述HUD投影图像，选取所述HUD投影图像的轮廓中的转折点和/或连接点为图像点，比如图中的P0～P6一共划分成7个图像点。
[0088] S332、在所述若干个图像点中选定一个图像点作为第二目标图像点。比如选定P0作为所述第二目标图像点。
[0089] S333、保持所述第二目标图像点的坐标不变，按照预设放大比例调整其他图像点的坐标。保持P0的坐标不变，按照预设放大比例调整P1、P2、P3、P4、P5、P6的坐标，调整坐标后的HUD投影图像如图9中右图所示，具体的所述预设放大比例可以根据用户自定义的大小来进行设定，在此不做具体限定。
[0090] S334、连接所述第二目标图像点和调整坐标后的其他图像点，以形成放大后的HUD投影图像。
[0091] 可以理解的是，在对所述HUD投影图像进行裁剪时，可以同时对所述HUD投影图像进行缩小或放大操作。比如，当车辆前进时，所述待叠加物体逐渐靠近车辆，此时需要对所述HUD投影图像进行放大操作，同时随着车辆的逐渐靠近，所述待叠加物体可能超出被所述投影区域覆盖的覆盖范围，此时需要同时对所述HUD投影图像进行裁剪。
[0092] 具体的，在步骤S4中，将调整尺寸后的HUD投影图像投影到所述投影区域进行显示。将所述HUD投影图像进行完尺寸调整后才会显示在所述投影区域中，不会因成像不完整而造成用户视觉上的误差。
[0093] 进一步的，所述设置HUD投影图像在目标物体上的投影区域后，所述HUD投影图像显示方法还包括：
[0094] S21、基于预设坐标系计算待叠加物体的方位信息；其中，所述方位信息以所述目标物体为参照物，表示所述待叠加物体在所述目标物体的哪个方向，所述待叠加物体的方位信息可以根据所述第二摄像装置发送的所述待叠加物体的位置信息得到；
[0095] S22、在所述目标物体运行过程中，根据所述待叠加物体的方位信息调整对应的所述HUD投影图像的显示位置；
[0096] S23、将调整显示位置后的HUD投影图像投影到所述投影区域进行显示。
[0097] 示例性的，当车辆在行驶过程中，随着车辆的前进/后退，所述待叠加物体的方位信息会发生变化，此时对应的调整所述HUD投影图像在所述投影区域的显示位置。比如当所述待叠加物体右移时，所述HUD投影图像在所述投影区域中也向右移动；当所述待叠加物体左移时，所述HUD投影图像在所述投影区域中也向左移动，所述HUD投影图像可在进行放大/缩小操作的同时进行坐标平移。
[0098] 更进一步的，在调整所述HUD投影图像尺寸和/或显示位置的同时，可以对所述HUD投影图像进行颜色调整，此时可根据所述待叠加物体的颜色信息进行对应调整，比如当前建筑物为红色时，可对应显示红色的HUD投影图像，能够加强HUD投影图像与实物的叠加效果。或者，根据当前时间调整所述HUD投影图像的颜色，比如在白天，因光线较强，此时需要加强HUD投影图像的显示颜色，可以采用比较深的颜色来投影所述HUD投影图像，在夜晚也可以避免使用黑色来投影所述HUD投影图像。
[0099] 与现有技术相比，本发明实施例公开的HUD投影图像显示方法，首先，设置HUD投影图像在目标物体上的投影区域，该投影区域用于叠加HUD投影的AR图像；然后，基于预设坐标系计算待叠加物体的状态信息，待叠加物体即为路况中的实物；最后，在目标物体运行过程中，根据待叠加物体的状态信息调整对应的HUD投影图像的尺寸，从而将调整尺寸后的HUD投影图像投影到投影区域进行显示，将HUD投影图像叠加到实物上进行显示，加强AR图像的叠加效果，还能够根据路况的变化实时调整HUD投影图像的尺寸，提高用户视觉体验。
[0100] 参见图10，图10是本发明实施例提供的一种HUD投影图像显示装置的结构框图；所述HUD投影图像显示装置包括：
[0101] 投影区域设置单元10，用于设置HUD投影图像在目标物体上的投影区域；
[0102] 状态信息计算单元20，状态信息计算单元20，用于基于预设坐标系计算待叠加物体的状态信息；
[0103] 尺寸调整单元30，用于在所述目标物体运行过程中，根据所述待叠加物体的状态信息调整对应的所述HUD投影图像的尺寸；
[0104] 投影单元40，用于将调整尺寸后的HUD投影图像投影到所述投影区域进行显示。
[0105] 值得说明的是，本发明实施例所述的HUD投影图像显示装置可以为安装在HUD内的控制器，或者为另一与所述HUD连接且用于控制所述HUD投影图像进行显示的控制装置。本发明实施例中的所述目标物体为车辆，但在其他发明实施例中，所述目标物体也可以为飞机、轮船等交通工具。
[0106] 在对所述HUD投影图像进行投影前，需要对所述目标物体中涉及到的多个坐标系进行标定，以将多个坐标系都转换为一个统一的坐标系，比如可以把各个坐标系整合到人眼坐标系，再进行投影计算。这样的优势是，可以和投影区域的坐标系保持一致，投影区域相对车身是不动的，车外环境和人眼是容易产生移动的，这样设计可以减小计算工作量，优化计算效率。
[0107] 优选的，本发明实施例中所述目标物体中设有第一摄像装置和第二摄像装置，所述第一摄像装置和所述第二摄像装置分别与所述HUD连接。优选的，所述第一摄像装置为DMS摄像头，所述第二摄像装置为ADAS摄像头。
[0108] 所述第一摄像装置安装在所述目标物体的前端，面向驾驶员，用于采集驾驶员信息，比如采集驾驶员的人眼位置信息。所述第一摄像装置还用于建立自身的第一坐标系。以车辆为例，所述第一坐标系以所述第一摄像装置为原点，车辆后方为X轴正方向，车辆正右方为Y轴正方向，正上方为Z轴正方向。则，所述第一摄像装置用于获取在所述第一坐标系下的人眼位置信息发送给所述HUD投影图像显示装置。
[0109] 所述第二摄像装置安装在所述目标物体的前端，面向路面，用于采集路况信息，并将所述路况信息发送给所述HUD投影图像显示装置。所述第一摄像装置还用于建立自身的第二坐标系，所述第二坐标系以所述第二摄像装置为原点，车辆前进方向为X轴正方向，车辆正右方为Y轴正方向，正下方为Z轴正方向。可以理解的是，所述路况信息可以包括所述待叠加物体信息的位置信息、颜色信息等，则，所述第二摄像装置获取在所述第二坐标系下的待叠加物体信息的位置信息发送给所述HUD投影图像显示装置，所述第二摄像装置还可以发送所述待叠加物体信息的颜色信息给所述HUD投影图像显示装置。
[0110] 示例性的，所述待叠加物体为道路、其他车辆、建筑物、树木等所述第二摄像装置能够采集得到实际物体，所述HUD投影图像为AR图像。所述待叠加物体可以包括多个，则对应的在所述投影区域中可以显示多个HUD投影图像。
[0111] 所述HUD安装在所述目标物体中面向挡风玻璃的位置处，用于将HUD投影图像投影到所述目标物体的挡风玻璃上，从而与外界的实物进行叠加显示。所述HUD建立有第三坐标系，所述第三坐标系以在所述挡风玻璃中的投影区域左上角为原点，参考图2，图2为驾驶位置处人眼E(x，y)面对投影区域时，所述第三坐标系中X和Y轴的正方向。
[0112] 优选的，所述HUD投影图像显示装置将所有坐标系下的坐标信息都转换成预设坐标系下的位置信息。比如，当所述预设坐标系为人眼坐标系时，在获取所述第一摄像装置发送的人眼位置信息后，基于所述人眼位置信息可以建立人眼坐标系，如图3所示，所述人眼坐标系以眼睛中间点位置为坐标原点O，车辆前进方向为X轴正方向，车辆正右方为Y轴正方向，正下方为Z轴正方向。所述HUD投影图像显示装置可以将接收到的其他坐标系的坐标信息均转换成所述人眼坐标系下的坐标信息，进行简单的坐标平移即可，减小计算工作量，优化计算效率。
[0113] 具体的，所述投影区域设置单元10设置HUD投影图像在目标物体上的投影区域。所述投影区域可以设置在所述驾驶员正前方的挡风玻璃处，通过折射在离人眼一定距离的位置处成像。所述投影区域在启动HUD前可预先设置好，需要根据HUD提供的参数确定。可参考的参数为,在离人眼7.5米处以45°成像。驾驶员可以通过调整所述HUD的安装位置来调整投影区域的位置，若不移动所述HUD的安装位置，则所述投影区域保持不变。
[0114] 可以理解的是，与所述待叠加物体对应的HUD投影图像为所述带叠加物体的虚拟物体，可以具有与所述待叠加物体相似或相同的外形特征。比如当所述待叠加物体为弯曲的道路时，其对应的所述HUD投影图像为弯曲的曲线，弯曲的方向和角度与道路相同；比如当所述待叠加物体为路边的建筑物时，其对应的所述HUD投影图像为一建筑物轮廓，按照实物进行一定比例缩小得到。这样可以在所述挡风玻璃处对应的显示当前路况信息。
[0115] 具体的，所述状态信息计算单元20基于预设坐标系计算待叠加物体的状态信息。优选的，所述待叠加物体为所述目标物体所处路况中的物体(即所述第二摄像装置获取到的路况信息中的物体)，所述状态信息包括所述待叠加物体的坐标点所组成的区域被所述投影区域覆盖的覆盖范围以及所述待叠加物体与所述目标物体的距离中的至少一种。
[0116] 示例性的，所述状态信息计算单元20在获取到所述第二摄像装置发送的待叠加物体的位置信息(第二坐标系下的坐标信息)后，将所述待叠加物体的位置信息和所述投影区域的坐标信息(第三坐标系下的坐标信息)转换成所述人眼坐标系下的坐标信息，这样就能够在一个坐标系下进行比对，得到所述待叠加物体的坐标点所组成的区域被所述投影区域覆盖的覆盖范围。
[0117] 具体的，所述尺寸调整单元30在所述目标物体运行过程中且所述HUD开启时，根据所述待叠加物体的状态信息调整对应的所述HUD投影图像的尺寸。可以理解的是，当所述目标物体保持不动且所述HUD开启时，比如车辆等红灯，所述HUD投影图像的尺寸保持在上一时刻显示时的状态。当关闭所述HUD时，比如车辆下电，停止显示所述HUD投影图像。
[0118] 参见图11，图11是本发明实施例提供的一种HUD投影图像显示装置中尺寸调整单元30的结构框图；所述尺寸调整单元30包括：
[0119] 裁剪模块31，用于当所述待叠加物体的坐标点所组成的区域未能被所述投影区域完全覆盖时，对所述HUD投影图像进行裁剪。
[0120] 缩小模块32，用于当所述待叠加物体与所述目标物体的距离减小时，对所述HUD投影图像进行缩小操作。
[0121] 放大模块33，用于当所述待叠加物体与所述目标物体的距离增大时，对所述HUD投影图像进行放大操作。
[0122] 优选的，所述裁剪模块31具体用于：将所述HUD投影图像划分为若干个图像点；删除超出所述投影区域的图像点；连接未超出所述投影区域的图像点，以形成裁剪后的HUD投影图像
[0123] 优选的，所述缩小模块32具体用于：将所述HUD投影图像划分为若干个图像点；在所述若干个图像点中选定一个图像点作为第一目标图像点；保持所述第一目标图像点的坐标不变，按照预设缩小比例调整其他图像点的坐标；连接所述第一目标图像点和调整坐标后的其他图像点，以形成缩小后的HUD投影图像。
[0124] 优选的，所述放大模块33具体用于：将所述HUD投影图像划分为若干个图像点；在所述若干个图像点中选定一个图像点作为第二目标图像点。比如选定P0作为所述第二目标图像点；保持所述第二目标图像点的坐标不变，按照预设放大比例调整其他图像点的坐标；连接所述第二目标图像点和调整坐标后的其他图像点，以形成放大后的HUD投影图像。
[0125] 可以理解的是，在所述裁剪模块31对所述HUD投影图像进行裁剪时，所述缩小模块32可以同时对所述HUD投影图像进行缩小操作，或者，所述放大模块33可以同时对所述HUD投影图像进行放大操作。比如，当车辆前进时，所述待叠加物体逐渐靠近车辆，此时所述放大模块33需要对所述HUD投影图像进行放大操作，同时随着车辆的逐渐靠近，所述待叠加物体的坐标点所组成的区域可能超出被所述投影区域覆盖的覆盖范围，此时所述裁剪模块31需要同时对所述HUD投影图像进行裁剪。
[0126] 具体的，所述投影单元40将调整尺寸后的HUD投影图像投影到所述投影区域进行显示。将所述HUD投影图像进行完尺寸调整后才会显示在所述投影区域中，不会因成像不完整而造成用户视觉上的误差。
[0127] 进一步的，参见图12，所述HUD投影图像显示装置还包括：
[0128] 方位信息计算单元50，用于基于预设坐标系计算待叠加物体的方位信息；其中，所述方位信息以所述目标物体为参照物，表示所述待叠加物体在所述目标物体的哪个方向，所述待叠加物体的方位信息可以根据所述第二摄像装置发送的所述待叠加物体的位置信息得到；
[0129] 显示位置调整单元60，用于在所述目标物体运行过程中，根据所述待叠加物体的方位信息调整对应的所述HUD投影图像的显示位置；
[0130] 所述投影单元40，还用于将调整显示位置后的HUD投影图像投影到所述投影区域进行显示。
[0131] 示例性的，当车辆在行驶过程中，随着车辆的前进/后退，所述待叠加物体的方位信息会发生变化，此时对应的调整所述HUD投影图像在所述投影区域的显示位置。比如当所述待叠加物体右移时，所述HUD投影图像在所述投影区域中也向右移动；当所述待叠加物体左移时，所述HUD投影图像在所述投影区域中也向左移动，所述HUD投影图像可在进行放大/缩小操作的同时进行坐标平移。
[0132] 更进一步的，所述HUD投影图像显示装置还包括：
[0133] 颜色调整单元70，用于对所述HUD投影图像进行颜色调整。
[0134] 在调整所述HUD投影图像尺寸和/或显示位置的同时，所述颜色调整单元70可根据所述待叠加物体的颜色信息进行对应调整，比如当前建筑物为红色时，可对应显示红色的HUD投影图像，能够加强HUD投影图像与实物的叠加效果。或者，根据当前时间调整所述HUD投影图像的颜色，比如在白天，因光线较强，此时需要加强HUD投影图像的显示颜色，可以采用比较深的颜色来投影所述HUD投影图像，在夜晚也可以避免使用黑色来投影所述HUD投影图像。
[0135] 与现有技术相比，本发明实施例公开的HUD投影图像显示装置，首先，投影区域设置单元10设置HUD投影图像在目标物体上的投影区域，该投影区域用于叠加HUD投影的AR图像；然后，状态信息计算单元20基于预设坐标系计算待叠加物体的状态信息，待叠加物体即为路况中的实物；最后，在目标物体运行过程中，尺寸调整单元30根据待叠加物体的状态信息调整对应的HUD投影图像的尺寸，从而投影单元40将调整尺寸后的HUD投影图像投影到投影区域进行显示，将HUD投影图像叠加到实物上进行显示，加强AR图像的叠加效果，还能够根据路况的变化实时调整HUD投影图像的尺寸，提高用户视觉体验。
[0136] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
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