用于抬头显示的装置和方法、电子设备和存储介质与流程

1.本发明涉及光学成像技术领域，特别涉及用于抬头显示的装置和方法、电子设备和存储介质。


背景技术：

2.随着汽车数量的不断增加，汽车发生事故的情况也越来越多。由于在驾驶汽车的过程中，驾驶员不仅需要实时关注路况信息，还需要掌握汽车表盘上的信息，使得驾驶员不得不频繁的将视线在路面和表盘之间移动，无形中增加了事故的风险。hud(head up display，抬头显示)技术有效解决了视线频繁移动的问题。hud技术能够将表盘上的信息投射到驾驶员前方的挡风玻璃上，使得驾驶员在观察路面状况的同时，也能够获取表盘上的信息，从而提高驾驶的安全性。
3.但目前现有的hud技术针对不同驾驶员需要手动去调节hud的出瞳距离。此外，眼球追踪设备通常以外置的方式设置，不仅容易对驾驶员产生干扰，还容易受外部环境的干扰。如驾驶员对座椅进行调整时，驾驶员相对于眼球追踪模块的物距发生改变，此时人眼成像就会比较模糊，同时驾驶员观察到的hud信息也会相应的变模糊。


技术实现要素：

4.本发明提供抬头显示装置和方法、电子设备和存储介质，实现自动控制hud出瞳距离，同时兼顾眼球追踪功能。
5.在本发明的一个方面，提供一种用于抬头显示的装置。该装置包括：图像生成器，被配置为发出与抬头显示画面相对应的第一光；成像单元，被配置为接收来自目标物体的第二光；反射曲面镜，被配置为在同一光路中分别反射所述第一光和所述第二光；以及分光组件，被配置为使从所述图像生成器入射的所述第一光朝向所述反射曲面镜传播使得所述第一光沿着第一方向在所述光路中传播，并且使从所述反射曲面镜入射的所述第二光朝向所述成像单元传播使得所述第二光沿着与所述第一方向相对的第二方向在相同的所述光路中传播。
6.在一些实施例中，所述图像生成器和所述成像单元被分别设置在所述分光组件的两个相对侧。
7.在一些实施例中，所述反射曲面镜与所述图像生成器设置于所述分光组件分光面的第一侧，并且所述成像单元设置于所述分光组件分光面的第二侧；
8.所述图像生成器、所述反射曲面镜和所述分光组件形成的光路与所述成像单元、所述反射曲面镜和所述分光组件形成的光路在所述分光组件分光面的所述第一侧上为同轴光路。
9.在一些实施例中，所述分光组件包括分光棱镜；所述分光棱镜与所述反射曲面镜呈第一预设角度；所述图像生成器与所述成像单元分别设置于所述分光棱镜的两侧。
10.在一些实施例中，所述分光组件包括分光光栅和反射镜；所述分光光栅与所述反
射曲面镜呈第二预设角度；所述反射镜与所述分光光栅呈第三预设角度；所述分光光栅与所述成像单元分别设置于所述反射镜中心法线的两侧。
11.在一些实施例中，所述分光组件包括分光光栅和反射镜；所述分光光栅与所述反射曲面镜呈第二预设角度；所述反射镜与所述分光光栅呈第三预设角度；所述分光光栅与所述成像单元分别设置于所述反射镜中心法线的两侧。
12.在一些实施例中，所述反射曲面镜和分光组件设置有介质薄膜。
13.在本发明的另个方面，提供一种用于抬头显示的方法。该方法包括步骤：通过成像单元获取当前驾驶员眼部图像；判断所述驾驶员眼部图像是否清晰，若否，则调整反射曲面镜的位置直至所述成像单元获取到清晰的所述驾驶员眼部图像；根据当前所述反射曲面镜的位置将图像生成器形成的表盘信息图像投射至车辆的挡风玻璃上；所述图像生成器的光路与所述成像单元的光路为同轴光路。
14.在一些实施例中，还包括：通过分光组件将所述图像生成器的至少部分光路与所述成像单元的至少部分光路设置为同一光路。
15.在一些实施例中，所述调整反射曲面镜的位置直至获取到清晰的所述驾驶员眼部图像包括：根据所述驾驶员眼部图像的清晰度获取电流值；根据所述电流值获取预设的旋转角度；根据所述预设的旋转角度对所述反射曲面镜进行旋转。
16.在一些实施例中，还包括：获取至少一组清晰的所述驾驶员眼部图像生成驾驶员状态信息；根据所述驾驶员状态信息判断驾驶员是否处于疲劳驾驶状态，若是，则发出提示。
17.在一些实施例中，根据当前所述反射曲面镜的位置将图像生成器生成的抬头显示信息图像投射至车辆的挡风玻璃上包括：通过分光组件将与所述抬头显示信息图像相对应的第一光朝向所述反射曲面镜传播；以及通过所述反射曲面镜将所述第一光沿着第一方向在光路中朝向所述挡风玻璃传播。
18.在一些实施例中，通过成像单元获取当前驾驶员眼部图像包括：通过所述反射曲面镜将与所述驾驶员眼部图像相对应的第二光沿着与所述第一方向相对的第二方向在所述光路中朝向所述分光组件传播；以及通过所述分光组件将所述光路中的所述第二光传播到所述成像单元。
19.在一些实施例中于，所述图像生成器对应的光路与所述成像单元对应的光路满足高斯公式：f/l+f'/l'＝1；其中，f表示眼球追踪系统的焦距，l表示眼球追踪系统中人眼到反射曲面镜之间的距离，l'表示眼球追踪系统中图像接收器到反射镜之间的距离。
20.在本发明的又一方面，提供一种电子设备。该抬头显示设备包括存储器，被配置为存储计算机程序；以及处理器，被配置为执行所述计算机程序以执行上述的抬头显示方法。
21.在本发明的再一方面，提供一种计算机可读介质。该介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现上述的抬头显示方法。
22.在根据本发明的实施例中，通过采用同轴光路设计，将图像生成器、反射曲面镜和分光组件形成的光路以及成像单元、反射曲面镜和分光组件形成的光路共用一套光路，即hud系统和眼球追踪系统共用一套光路，从而当驾驶员相对位置改变需要对反射曲面镜的位置进行调节时，能够同时调节hud系统的光路以及眼球追踪系统的光路，使hud系统以及眼球追踪系统同时达到清晰成像的效果；并且，将图像生成器与成像单元分别设置于分光
组件分光面的两侧，减少了两个光源信息之间产生的串扰，进一步提高hud系统以及眼球追踪系统的成像效果。
附图说明
23.图1为本发明实施例的用于抬头显示的装置的结构示意图；
24.图2为本发明实施例的用于抬头显示的装置的另一结构示意图；
25.图3为本发明实施例的用于抬头显示的方法的步骤流程图；
26.图4为本发明实施例的用于抬头显示的方法的另一步骤流程图；
27.图5为本发明实施例的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
28.为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
29.在已有技术中，hud技术针对不同驾驶员需要手动去调节hud的出瞳距离。并且眼球追踪设备与hud设备分离设置，需要分别对眼球追踪设备以及hud设备成像不清晰的问题进行调节。
30.为了解决至少上述技术问题，本公开提供了一种抬头显示装置。根据本公开，采用同轴光路设计，将图像生成器、反射曲面镜和分光组件形成的光路以及成像单元、反射曲面镜和分光组件形成的光路设置为共用一套光路。以此方式，根据本公开的实施例能够使hud系统和眼球追踪系统共用一套光路，从而实现根据成像单元获取的眼部图像自动调节hud系统的光路以及眼球追踪系统的光路，使hud系统以及眼球追踪系统同时达到清晰成像的效果。
31.下文中，将参考具体实施例并且结合附图描述根据本公开的技术方案。
32.图1是示出根据本公开的实施例的抬头显示装置100的结构示意图。参照图1，一种抬头显示装置100包括图像生成器102、成像单元104、反射曲面镜106和分光组件108。图像生成器102，被配置为发出与抬头显示画面相对应的第一光；成像单元104，被配置为接收来自目标物体的第二光；反射曲面镜106，被配置为在同一光路中分别反射所述第一光和所述第二光；以及分光组件108，被配置为使从所述图像生成器102入射的所述第一光朝向所述反射曲面镜106传播使得所述第一光沿着第一方向在所述光路中传播，并且使从所述反射曲面镜106入射的所述第二光朝向所述成像单元104传播使得所述第二光沿着与所述第一方向相对的第二方向在相同的所述光路中传播。
33.在一些实施例中，所述分光组件108为分光棱镜。所述分光棱镜与所述反射曲面镜106呈第一预设角度，所述图像生成器102与所述成像单元104分别设置于所述分光棱镜的两侧。以此方式，将图像生成器102发出至分光棱镜的光与光棱镜投射至成像单元104的光分离，实现分光作用，减少了图像生成器102与成像单元104之间光源信息串扰的问题。
34.在本发明的再一方面，所述图像生成器102和所述成像单元104被分别设置在所述分光组件108的两个相对侧。以此方式，将图像生成器102发出的第一光与成像单元104接收的第二光分离，减少了图像生成器102与成像单元104之间光源信息串扰的问题。
35.在本发明的再一方面，所述反射曲面镜106与所述图像生成器102设置于所述分光
组件108分光面的第一侧，并且所述成像单元104设置于所述分光组件108分光面的第二侧；所述图像生成器102、所述反射曲面镜106和所述分光组件108形成的光路与所述成像单元104、所述反射曲面镜106和所述分光组件108形成的光路在所述分光组件108分光面的所述第一侧上为同轴光路。以此方式，图像生成器102与成像单元104整体为同轴光路，仅在光路末端发射或接收的位置分离，减小装置整体尺寸的同时降低光源信息串扰的问题。
36.在本发明的再一方面，所述分光组件108包括分光棱镜；所述分光棱镜与所述反射曲面镜106呈第一预设角度；所述图像生成器102与所述成像单元104分别设置于所述分光棱镜的两侧。以此方式，将图像生成器102发出至分光棱镜的光与分光棱镜投射至成像单元104的光分离，实现分光作用，减少了图像生成器102与成像单元104之间光源信息串扰的问题。
37.图2是示出根据本公开的实施例的抬头显示装置200的结构示意图。参照图2，抬头显示装置200包括图像生成器202、成像单元104、反射曲面镜206和分光组件。在一些实施例中，参照图2，所述分光组件包括分光光栅208和反射镜210。所述分光光栅与所述反射曲面镜206呈第二预设角度。所述反射镜与所述分光光栅呈第三预设角度。所述分光光栅与所述成像单元204分别设置于所述反射镜中心法线的两侧。以此方式，通过分光光栅和反射镜替代分光棱镜实现分光作用，从而能够根据不同的分光组件108件将图像生成器202、成像单元204以及反射曲面镜206设置在不同的位置，使抬头显示装置200能够适应不同的车辆安装空间。
38.在一些实施例中，所述反射曲面镜和分光组件设置有介质薄膜，具体的，所述反射曲面镜上有高反膜、所述分光组件有半透半反膜、所述反射镜高反膜。以此方式，能够降低相关光学设备由于同轴光路信号产生信号干扰的影响。
39.在一些实施例中，所述图像生成器、成像单元、反射曲面镜和分光组件可通过所述抬头显示装置内部的支撑板、螺栓等结构进行定位安装。
40.根据本发明的另一方面，图3是示出根据本公开的实施例的一种抬头显示方法300的流程图。参照图3，该方法300包括以下步骤302至步骤306。
41.在步骤302，通过成像单元获取当前驾驶员眼部图像；
42.在步骤304，判断所述驾驶员眼部图像是否清晰，若否，则调整反射曲面镜的位置直至所述成像单元获取到清晰的所述驾驶员眼部图像；
43.在步骤306，根据当前所述反射曲面镜的位置将图像生成器形成的表盘信息图像投射至车辆的挡风玻璃上；所述图像生成器的光路与所述成像单元的光路为同轴光路。
44.在一些实施例中，所述调整反射曲面镜的位置直至获取到清晰的所述驾驶员眼部图像包括：根据所述驾驶员眼部图像的清晰度获取电流值；根据所述电流值获取预设的旋转角度；根据所述预设的旋转角度对所述反射曲面镜进行旋转。以此方式，能够精确控制输出至对焦马达的电流，使其对反射曲面镜进行旋转调整，实现自动对焦，达到最佳的成像效果。
45.在一些实施例中，获取至少一组清晰的所述驾驶员眼部图像生成驾驶员状态信息；根据所述驾驶员状态信息判断驾驶员是否处于疲劳驾驶状态，若是，则发出提示。以此方式，能够根据驾驶员眼部图像信息对驾驶员进行疲劳驾驶的判断，并且当系统判断驾驶员可能存在疲劳驾驶的情况时，则发出提示以警示驾驶员当前处于疲劳驾驶状态，保证行
车安全。
46.在一些实施例中，根据当前所述反射曲面镜的位置将图像生成器生成的抬头显示信息图像投射至车辆的挡风玻璃上包括：通过分光组件将与所述抬头显示信息图像相对应的第一光朝向所述反射曲面镜传播；以及通过所述反射曲面镜将所述第一光沿着第一方向在光路中朝向所述挡风玻璃传播。以此方式，使抬头显示信息图像相对应的第一光显示在挡风玻璃上。
47.在一些实施例中，通过成像单元获取当前驾驶员眼部图像包括：通过所述反射曲面镜将与所述驾驶员眼部图像相对应的第二光沿着与所述第一方向相对的第二方向在所述光路中朝向所述分光组件传播；以及通过所述分光组件将所述光路中的所述第二光传播到所述成像单元。以此方式，使成像单元接收驾驶员眼部图像相对应的第二光。
48.在一些实施例中，所述图像生成器对应的光路与所述成像单元对应的光路满足高斯公式：f/l+f'/l'＝1；其中，f表示眼球追踪系统的焦距，l表示眼球追踪系统中人眼到反射曲面镜之间的距离，l'表示眼球追踪系统中图像接收器到反射镜之间的距离。以此方式，能够保证图像生成器对应的光路以及成像单元对应的光路以一定的比例设置，提高图像生成器以及成像单元成像的清晰度。
49.下文中，将通过示例描述根据本发明实施例的抬头显示方法的应用场景。
50.图4是示出根据本发明实施例的抬头显示方法的流程图，包括以下步骤402至步骤412。
51.在步骤402，眼球追踪模块成像，即所述成像单元获取人眼图像；
52.在步骤404，通过获取到的人眼图像提供驾驶员驾驶状态信息，并且判断驾驶员可能处于疲劳驾驶状态时，向驾驶员发出疲劳驾驶提示；
53.在步骤406，根据识别人眼位置获取到的人眼图像，判断图像中人眼能否清晰成像；
54.在步骤408，当判断人眼无法清晰成像时，则通过调整自由曲面镜即控制旋转反射曲面镜对成像的清晰度进行调试。
55.在步骤410，由于hud模块与眼球追踪模块共用同一光路，因此完成反射曲面镜的调试后，人眼能够清晰的看到hud投影；
56.在步骤412，hud模块能够显示清晰的表盘信息，即图像生成器投射出的光线在车辆前挡风玻璃上形成清晰的像。
57.根据本发明的另一方面，图5是示出根据本发明实施例的电子设备500的框图。参照图5，该电子设备500包括存储器502、处理器504以及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上面描述的抬头显示方法的各个步骤。
58.根据本发明的又一方面，提供了一种计算机可读介质。该计算机可读介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行以实现如上面描述的抬头显示方法。
59.综上所述，本发明提供的一种抬头显示装置、方法、设备和存储介质，通过采用同轴光路设计，将图像生成器、反射曲面镜和分光组件形成的光路以及成像单元、反射曲面镜和分光组件形成的光路共用一套光路，即hud系统和眼球追踪系统共用一套光路，从而当驾驶员相对位置改变需要对反射曲面镜的位置进行调节时，能够同时调节hud系统的光路以
及眼球追踪系统的光路，使hud系统以及眼球追踪系统同时达到清晰成像的效果；并且，将图像生成器与成像单元分别设置于分光组件分光面的两侧，减少了两个光源信息之间产生的串扰，进一步提高hud系统以及眼球追踪系统的成像效果；同时，通过眼球追踪系统获取到驾驶员眼部图像后，根据至少一张的眼部图像生成驾驶员状态信息，并根据驾驶员状态信息判断驾驶员是否存在疲劳驾驶的情况，当驾驶员可能存在疲劳驾驶状态时，则发出提示从而保证行车安全。
60.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。