CN116883625B - 一种图像展示方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种图像展示方法、装置、电子设备及存储介质，涉及平视显示技术领域。解决了AR‑HUD虚像无法与不同驾驶场景更好地融合的技术问题，该方法包括：获取车辆在当前时刻的车速，根据车速确定待展示的AR元素和AR元素对应的目标成像角度；根据目标成像角度确定图像生成器的目标安装角度；驱动旋转机构转动，以调节图像生成器的安装角度处于目标安装角度；在目标安装角度下，通过图像生成器生成AR元素，并在图像展示组件中展示AR元素。本申请提供的技术方案，可以更好地融合不同的驾驶场景，可以提高驾驶安全性和驾驶体验感受。

Description

一种图像展示方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及平视显示技术领域，尤其涉及一种图像展示方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

增强现实平视显示(Augmented Reality Head Up Display，AR-HUD)技术逐渐应用于汽车，可以将车辆的驾驶辅助信息进行虚实融合(如对车道线、障碍物等的标记信息)之后投射在驾驶员视野前方的挡风玻璃上，使驾驶员在保持平视状态下兼顾仪表参数和外界环境信息。

现有技术中AR-HUD虚像的成像角度一般是固定的，一种是虚像与地面接近垂直，另一种是虚像与路面近似贴合，但是这两种方案各自都存在一定的缺陷。虚像与地面接近垂直时，由于虚像不能与路面完全贴合且成像距离较近，可以满足市区内低速驾驶需求，但当在高速驾驶过程中人眼目视距离一般较远＞20m，而虚像距离较近＜10m，此时人眼需要来回切换视角去观察路面状况和AR-HUD图像，这样不利于驾驶安全。虚像与路面近似贴合时，由于虚像能与路面贴合且成像距离较远，可以满足高速驾驶的需求，但在市区低速驾驶时倾斜的远距离图像会与前车重叠，使得驾驶员对路况误判进而影响驾驶安全。因此如何对AR-HUD虚像进行成像以与不同驾驶场景(如市区驾驶场景和高速驾驶场景)更好地融合，进而提高驾驶安全性和驾驶体验感受，成为了亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供了一种图像展示方法、装置、电子设备及存储介质，可以更好地融合不同的驾驶场景(如市区驾驶场景和高速驾驶场景)，可以提高驾驶安全性和驾驶体验感受。

第一方面，本申请提供了一种图像展示方法，应用于平视显示器，所述平视显示器中配置有图像生成器、旋转机构和图像展示组件，所述旋转机构配置在所述图像生成器的几何中心点上，用于调节所述图像生成器的安装角度，该方法包括：

获取车辆在当前时刻的车速，根据所述车速确定待展示的增强现实AR元素和所述AR元素对应的目标成像角度；

根据所述目标成像角度确定所述图像生成器的目标安装角度；

驱动所述旋转机构转动，以调节所述图像生成器的安装角度处于所述目标安装角度；

在所述目标安装角度下，通过所述图像生成器生成所述AR元素，并在所述图像展示组件中展示所述AR元素。

本申请实施例提供了一种图像展示方法，本申请在硬件上通过在图像生成器的几何中心点上配置旋转机构，可以实现调节图像生成器的安装角度。本申请在方法上通过当前时刻的车速确定当前时刻AR元素的成像角度，再基于AR元素的成像角度计算出图像生成器的安装角度以及旋转机构的驱动参数，最后基于驱动参数驱动旋转机构以实现图像生成器调节至目标安装角度。本申请根据车辆当前车速控制AR元素以合适地成像角度进行展示，可以更好地融合不同的驾驶场景(如市区驾驶场景和高速驾驶场景)，可以提高驾驶安全性和驾驶体验感受。

进一步的，所述根据所述目标成像角度确定所述图像生成器的目标安装角度，包括：获取所述图像展示组件在上一时刻所展示的AR元素的初始成像角度，并获取所述图像生成器在所述上一时刻的初始安装角度；基于所述初始成像角度和所述目标成像角度确定成像角度差值；根据转换系数将所述成像角度差值转换为所述图像生成器的安装角度差值，所述转换系数由所述平视显示器的光学系统放大倍率和风挡玻璃倾斜角度确定；根据所述初始安装角度和所述安装角度差值确定所述图像生成器的所述目标安装角度。

进一步的，所述驱动所述旋转机构转动，以调节所述图像生成器的安装角度处于所述目标安装角度，包括：基于所述初始成像角度和所述目标成像角度确定成像角度变化的第一方向，所述第一方向为顺时针方向或逆时针方向；根据所述第一方向确定所述图像生成器的安装角度变化的第二方向，所述第二方向和所述第一方向互为相反方向；基于所述安装角度差值和所述第二方向确定所述旋转机构的驱动参数；基于所述驱动参数通过脉冲宽度调制驱动所述旋转机构转动，在所述旋转机构转动下实现所述图像生成器从所述初始安装角度调节至所述目标安装角度。

进一步的，所述平视显示器还包括反射镜组件，所述反射镜组件用于将所述AR元素反射至所述图像展示组件，所述反射镜组件中至少一个反射镜为自由曲面镜，所述自由曲面镜的面型参数和安装位置由所述平视显示器所支持的多个预设成像角度共同确定，所述目标成像角度为所述多个预设成像角度的其中之一，所述预设成像角度为所述AR元素在所述图像展示组件中所呈虚像与基准线之间的角度，所述基准线为垂直地面的线。

进一步的，通过如下方式确定所述自由曲面镜的目标面型参数和目标安装位置以及所述图像生成器的目标安装位置：确定通过所述多个预设成像角度中每个预设成像角度展示所述AR元素过程中对应的所述自由曲面镜的初始面型参数和第一安装位置，以及所述图像生成器的第二安装位置；根据所述初始面型参数、所述第一安装位置和所述第二安装位置确定在驾驶眼点处观看所述AR元素对应的目视评价函数和目视约束条件；通过调整所述初始面型参数、所述第一安装位置和所述第二安装位置使得所述目视评价函数在所述目视约束条件下成立，从而得到所述自由曲面镜的目标面型参数和目标安装位置以及所述图像生成器的目标安装位置；其中，所述目视评价函数是由令初始面型参数、第一安装位置和第二安装位置为自变量以及在所述驾驶眼点处观看所述AR元素的成像效果为因变量所组成的函数关系；所述目视约束条件包括所述AR元素在所述图像展示组件中所呈虚像的畸变率小于或等于预设第一畸变率和所述AR元素在所述图像展示组件中所呈虚像的调制传递函数值在6线对数/毫米处大于或等于预设第一函数值。

进一步的，所述根据所述车速确定待展示的增强现实AR元素和所述AR元素对应的目标成像角度，包括：确定所述车速对应的车速区间范围；确定所述车速区间范围对应的所述AR元素；基于所述车速区间范围从所述多个预设成像角度中确定出所述目标成像角度。

进一步的，所述AR元素包括第一类型元素和第二类型元素，所述第一类型元素包括车速图标和档位图标中的至少之一，所述第二类型元素包括导航图标、车道线图标、障碍物图标、碰撞预警图标和跟车距离图标中的至少之一。

第二方面，本申请提供了一种图像展示装置，配置于平视显示器，所述平视显示器中配置有图像生成器、旋转机构和图像展示组件，所述旋转机构配置在所述图像生成器的几何中心点上，用于调节所述图像生成器的安装角度，该装置包括：

成像角度确定模块，用于获取车辆在当前时刻的车速，根据所述车速确定待展示的增强现实AR元素和所述AR元素对应的目标成像角度；

安装角度确定模块，用于根据所述目标成像角度确定所述图像生成器的目标安装角度；

安装角度调节模块，用于驱动所述旋转机构转动，以调节所述图像生成器的安装角度处于所述目标安装角度；

图像展示模块，用于在所述目标安装角度下，通过所述图像生成器生成所述AR元素，并在所述图像展示组件中展示所述AR元素。

第三方面，本申请提供了一种电子设备，该电子设备包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本申请任意实施例所述的图像展示方法。

第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本申请任意实施例所述的图像展示方法。

需要说明的是，上述计算机指令可以全部或者部分存储在计算机可读存储介质上。其中，计算机可读存储介质可以与图像展示装置的处理器封装在一起，也可以与图像展示装置的处理器单独封装，本申请对此不做限定。

本申请中第二方面、第三方面以及第四方面的描述，可以参考第一方面的详细描述；并且，第二方面、第三方面以及第四方面的描述的有益效果，可以参考第一方面的有益效果分析，此处不再赘述。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其他特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

可以理解的是，在使用本申请各实施例公开的技术方案之前，均应当依据相关法律法规通过恰当的方式对本申请所涉及个人信息的类型、使用范围以及使用场景等告知用户并获得用户的授权。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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1A为现有技术中同时成像远景图像和近景图像的示意图；

图1B为以虚像与地面接近垂直的方式进行HUD成像的示意图；

图1C为以虚像与路面近似贴合的方式进行HUD成像的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种图像展示方法的第一流程示意图；

图3为在同一个光学系统中实现不同的AR虚像成像角度的示意图；

图4为本申请实施例提供的一种图像展示装置的结构示意图；

图5是用来实现本申请实施例的一种图像展示方法的电子设备的框图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”“第二”“目标”以及“原始”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够实施除了在这里图示或描述之外的顺序。此外，术语“包括”“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在介绍本申请实施例之前，先对本申请的应用场景以及现有技术缺陷进行介绍。HUD系统主要包括图像生成器、成像光路组件和图像展示组件。其中，图像生成器用于生成图像数字信号(即实像)并将图像数字信号转换为携带图像信息的光线。图像生成器可以是采用数字光处理技术(Digital Light Processing，DLP)或硅基液晶技术(Liquid CrystalOn Silicon，LCOS)制作的光机，包括照明组件和投影组件，投影组件可以为微投影镜头。成像光路组件用于通过反射镜对所述实像进行反射投影等功能。图像展示组件用于对虚像画面的展示；依据应用场景的不同，图像展示组件也会不同。当应用场景是影院投放电影时，那么图像展示组件为投影幕布或显示屏；当应用场景是在车辆的挡风玻璃上展示驾驶信息，那么图像展示组件为车辆的挡风玻璃。

在本申请实施例中以应用在车辆的挡风玻璃上展示AR元素为例介绍图像展示方法。下面对现有技术进行详细介绍。如图1A所示为同时成像远景图像和近景图像的示意图，图1A中附图标记1为图像生成器和反射镜组件，附图标记3为风挡玻璃，附图标记4为驾驶眼点，附图标记11为近景图像，附图标记12为远景图像。图中图像生成器的远景图像与近景图像共用反射镜组件，图像生成器投影的图像经过反射镜组件，最终经过风挡玻璃的内表面反射进入人眼，形成所看到的远景图像和近景图像。但是这种方案的缺陷是近景图像与远景图像均与地面垂直，且成像角度无法调节，无法针对不同的驾驶场景自适应的与地面实景(如地面、障碍物等)实现融合的AR显示效果。

图2对应实施例的图像展示方法涉及HUD成像角度的调整，可以解决上述中现有技术方案的缺陷。下面先对HUD成像角度进行简单介绍。如图1B所示为以虚像与地面接近垂直的方式进行HUD成像的示意图，图1B中附图标记1为驾驶眼点，附图标记2为风挡玻璃，附图标记3为HUD结构组件，附图标记4和5为反射镜组件(包括二级反射镜和一级反射镜)，附图标记6为图像生成器，附图标记8为AR虚像，即图像生成器生成的AR元素经HUD投影后，在驾驶眼点处可观看到的虚像。AR虚像的成像角度与地面接近垂直，此时图像生成器6的安装角度为a，反射镜组件4和5为自由曲面镜匹配当前成像系统，使得在驾驶眼点1处观看AR虚像8满足人眼目视约束条件。如图1C所示为以虚像与路面近似贴合的方式进行HUD成像的示意图，图1C中附图标记4′和5′为反射镜组件，附图标记6′为图像生成器，附图标记8′为AR虚像。AR虚像的成像角度与路面近似贴合，此时图像生成器6′的安装角度为b，反射镜组件4′和5′为自由曲面镜匹配当前成像系统，使得在驾驶眼点1处观看AR虚像8′满足人眼目视约束条件。

上述图1B和图1C两个方案分别在两个独立的光学系统中，一般自由曲面镜4和5的面型和位置与4′和5′的面型和位置是不一样的，且图像生成器6的位置和安装角度(即角度a)与图像生成器6′的位置和安装角度(即角度b)也有差异。如何将图1B和图1C两个方案集成在同一个光学系统中，并适应于不同驾驶场景(如市区驾驶场景和高速驾驶场景)是本申请所需要解决的问题。

图2为本申请实施例提供的一种图像展示方法的第一流程示意图，本实施例可适用于在不同驾驶场景(如市区驾驶场景和高速驾驶场景)下确定待展示的AR元素以及AR-HUD的成像方式。本实施例提供的一种图像展示方法可以由本申请实施例提供的图像展示装置来执行，该装置可以通过软件和/或硬件的方式实现，并集成在执行本方法的电子设备中。优选的，本申请实施例中的电子设备可以是HUD，HUD中配置有图像生成器、旋转机构和图像展示组件，旋转机构配置在图像生成器的几何中心点上，用于调节图像生成器的安装角度。

参见图2，本实施例的方法包括但不限于如下步骤：

S110、获取车辆在当前时刻的车速，根据车速确定待展示的AR元素和AR元素对应的目标成像角度。

其中，AR元素是在车辆行驶过程中与行驶路况相关的驾驶辅助信息。不同车速对应不同类型的AR元素，AR元素的类型数量与车速区间范围的数量一致，也与HUD成像角度的数量和图像生成器安装角度的数量一致。理论上，可以设置多个车速区间范围，具有多个车速区间范围所对应的多个预设的HUD成像角度，以及多个预设的图像生成器安装角度。本申请实施例以两种类型的AR元素为例解释图像展示方法，相应的车速区间范围的数量也为两种，HUD的预设成像角度数量也为两种，图像生成器的预设安装角度数量也为两种。

AR元素包括第一类型元素和第二类型元素，第一类型元素至少包括车速图标和档位图标中的任意一个，第二类型元素至少包括导航图标、车道线图标、障碍物图标、碰撞预警图标和跟车距离图标中的任意一个。

在本申请实施例中，HUD中微控制单元(Micro Controller Unit，MCU)通过控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)接口读取车辆在当前时刻的车速。获取到当前时刻的车速之后，MCU判断当前车速对应的车速区间范围，确定车速区间范围对应的AR元素，基于车速区间范围从多个预设成像角度中确定出目标成像角度。

示例性的，当车速为20km/h时，MCU判断出当前车速位于小于60km/h的车速区间范围，确定出当前处于市区驾驶场景。此时，确定与之匹配AR元素为第一类型元素，即包括车速图标和档位图标等。考虑到驾驶安全性和驾驶体验感受，确定HUD成像角度为虚像与地面垂直，如AR虚像与基准线之间的角度为0°，基准线为垂直地面的线。

又示例性的，当车速为85km/h时，MCU判断出当前车速位于大于等于60km/h的车速区间范围，确定出当前处于高速驾驶场景。此时，确定与之匹配AR元素为第二类型元素以实现与外界环境的AR融合交互，即包括导航图标、车道线图标、障碍物图标、碰撞预警图标和跟车距离图标等。考虑到驾驶安全性和驾驶体验感受，确定HUD成像角度为虚像与地面贴近，如AR虚像与基准线之间的角度为50°。

S120、根据目标成像角度确定图像生成器的目标安装角度。

在本申请实施例中，在HUD成像光学系统中AR虚像的成像角度会影响图像生成器的安装角度，AR虚像成像角度与图像生成器安装角度具有相关性。

具体的，根据目标成像角度确定图像生成器的目标安装角度，包括：获取图像展示组件在上一时刻所展示的AR元素的初始成像角度，并获取图像生成器在上一时刻的初始安装角度；基于初始成像角度和目标成像角度确定成像角度差值；根据预设转换公式将成像角度差值转换为图像生成器的安装角度差值；根据初始安装角度和安装角度差值确定图像生成器的目标安装角度，其中，预设转换公式用于表示预先配置的AR元素的成像角度差值与图像生成器的安装角度差值之间的关系。

假设图像生成器的安装角度差值为x，AR虚像的成像角度差值为y，两者之间满足的预设转换公式为y＝x×K，其中K为转换系数，转换系数的取值与HUD光学系统放大倍率和风挡玻璃倾斜角度有关系，可以根据HUD光学系统放大倍率和风挡玻璃倾斜角度确定转换系数K。其中，对于特定型号的HUD和特定型号的风挡玻璃，其HUD光学系统放大倍率和风挡玻璃倾斜角度是确定的、已知的，前期基于特定型号的HUD和特定型号的风挡玻璃进行图像生成器的安装角度和成像角度的多次测试标定，可以确定出AR虚像的成像角度差值与图像生成器的安装角度差值之间的转换系数，该转换系数可以预先配置在HUD系统中；因此，根据预设的转换系数可以将AR虚像的成像角度差值转换为图像生成器的安装角度差值。

示例性地，在一种具体应用实例中，图像生成器安装角度顺时针旋转3.765°，对应地AR虚像成像角度逆时针旋转50°。不同应用实例中，由于转换系数的取值不同，图像生成器安装角度与AR虚像成像角度的对应关系也就不同，但是遵循以下规律：图像生成器安装角度顺时针旋转对应AR虚像成像角度逆时针旋转，图像生成器的安装角度差值和AR虚像的成像角度差值之间满足预设的转换关系。

S130、驱动旋转机构转动，以调节图像生成器的安装角度处于目标安装角度。

旋转机构配置在图像生成器的几何中心点上(如图3中附图标记7)，用于调节图像生成器的安装角度。需要说明的是，图像生成器的安装角度在转动时，图像生成器的几何中心位置不会移动，也就是，图像生成器绕着其几何中心位置在转动。

具体的，驱动旋转机构转动，以调节图像生成器的安装角度处于目标安装角度，包括：基于初始成像角度和目标成像角度确定成像角度变化的第一方向；根据第一方向确定图像生成器的安装角度变化的第二方向；基于安装角度差值和第二方向确定旋转机构的驱动参数；基于驱动参数通过脉冲宽度调制驱动旋转机构转动，在旋转机构转动下实现图像生成器从初始安装角度调节至目标安装角度。其中，第一方向为顺时针方向或逆时针方向；驱动参数包括旋转机构的旋转方向和旋转步进数。

根据光路可逆原理，图像生成器安装角度在顺时针旋转时，对应的AR虚像成像角度会在逆时针旋转。因此，第二方向和第一方向互为相反方向。

如图3所示为在同一个光学系统中实现不同的AR虚像成像角度的示意图，图中附图标记1为驾驶眼点，附图标记2为风挡玻璃，附图标记3为HUD结构组件，附图标记4和5为反射镜组件(包括二级反射镜和一级反射镜)，附图标记6和6′分别为两种安装角度下的图像生成器，附图标记7为旋转机构，附图标记8和8′分别为两种成像角度下的AR虚像。图中实线为一种成像方式下的AR虚像对应的光学传输示意图，虚线为另一种成像方式下的AR虚像对应的光学传输示意图。

示例性的，假如上一时刻车速大于60km/h，那么图像生成器的安装角度为图3中附图标记6′，AR虚像的成像角度为图3中附图标记8′。当前时刻的车速为20km/h时，MCU确定出当前处于市区驾驶场景，并确定出与市区驾驶场景相匹配AR元素和HUD成像角度。此外，MCU根据HUD成像角度计算出旋转机构的驱动参数，驱动旋转机构，以使图像生成器转动至与该成像角度对应的安装角度。如图3中图像生成器从安装角度6′逆时针转动为安装角度6，AR虚像从成像角度8′顺时针转动为成像角度8。

又示例性的，假如上一时刻车速小于60km/h，那么图像生成器的安装角度为图3中附图标记6，AR虚像的成像角度为图3中附图标记8。当前时刻的车速为85km/h时，MCU确定出当前处于高速驾驶场景，并确定出与高速驾驶场景相匹配AR元素和HUD成像角度。此外，MCU根据HUD成像角度计算出旋转机构的驱动参数，驱动旋转机构，以使图像生成器转动至与该成像角度对应的安装角度。如图3中图像生成器从安装角度6顺时针转动为安装角度6′，AR虚像从成像角度8逆时针转动为成像角度8′。

S140、在目标安装角度下，通过图像生成器生成AR元素，并在图像展示组件中展示AR元素。

在本申请实施例中，将图像生成器从初始安装角度调节至目标安装角度之后，在目标安装角度下，通过图像生成器生成AR元素，并通过HUD中图像展示组件向驾驶员展示AR元素，以辅助驾驶员进行安全行驶。可选的，图像展示组件可以是车辆的挡风玻璃的某一区域。

本实施例提供的技术方案，通过获取车辆在当前时刻的车速，根据车速确定待展示的AR元素和AR元素对应的目标成像角度；根据目标成像角度确定图像生成器的目标安装角度；驱动旋转机构转动，以调节图像生成器的安装角度处于目标安装角度；在目标安装角度下，通过图像生成器生成AR元素，并在图像展示组件中展示AR元素。本申请在硬件上通过在图像生成器的几何中心点上配置旋转机构，可以实现对调节图像生成器的安装角度。本申请在方法上通过当前时刻的车速确定当前时刻AR元素的成像角度，再基于AR元素的成像角度计算出图像生成器的安装角度以及旋转机构的驱动参数，最后基于驱动参数驱动旋转机构以实现图像生成器调节至目标安装角度。本申请根据车辆当前车速控制AR元素以合适地成像角度进行展示，可以更好地融合不同的驾驶场景(如市区驾驶场景和高速驾驶场景)，可以提高驾驶安全性和驾驶体验感受。

在一种可选的实施例中，平视显示器还包括反射镜组件，反射镜组件用于将AR元素反射至图像展示组件，反射镜组件中至少一个反射镜为自由曲面镜，自由曲面镜的面型参数和安装位置由平视显示器所支持的多个预设成像角度共同确定，目标成像角度为多个预设成像角度的其中之一，预设成像角度为AR元素在图像展示组件中所呈虚像与基准线之间的角度，基准线为垂直地面的线。

如图3所示为在同一个光学系统中实现不同的AR虚像成像角度的示意图，上述图2对应实施例中解决了如何将图1B和图1C两个方案集成在同一个光学系统中，实现适应于不同驾驶场景(如市区驾驶场景和高速驾驶场景)，但是在执行图2对应实施例的方法之前还需要确保图3中不同成像角度下的AR虚像均满足目视约束条件。因此，本步骤介绍如何调节反射镜组件(即图中附图标记4和5)的面型和位置，以及图像生成器的位置(即图中附图标记6或6′)，实现在驾驶眼点处观看不同成像角度的AR元素均满足目视约束条件。其中，目视约束条件包括AR元素在图像展示组件中所呈虚像的畸变率小于或等于预设第一畸变率和AR元素在图像展示组件中所呈虚像的调制传递函数值在6线对数/毫米处大于或等于预设第一函数值。

在一种可选的实施例中，预设第一畸变率为5％，预设第一函数值为0.3，即目视约束条件包括AR元素在图像展示组件中所呈虚像的畸变≤5％和AR元素在图像展示组件中所呈虚像的调制传递函数值在6线对数/毫米处≥0.3。调制传递函数是指AR元素在HUD成像光路组件的传输过程中输出像与输入像的对比度之比。

具体的，通过如下方式确定自由曲面镜的目标面型参数和目标安装位置以及图像生成器的目标安装位置：确定通过多个预设成像角度中每个预设成像角度展示AR元素过程中对应的自由曲面镜的初始面型参数和第一安装位置，以及图像生成器的第二安装位置；根据初始面型参数、第一安装位置和第二安装位置确定在驾驶眼点处观看AR元素对应的目视评价函数和目视约束条件；通过调整初始面型参数、第一安装位置和第二安装位置使得目视评价函数在目视约束条件下成立，从而得到自由曲面镜的目标面型参数和目标安装位置以及图像生成器的目标安装位置。其中，目视评价函数是由令初始面型参数、第一安装位置和第二安装位置为自变量以及在驾驶眼点处观看AR元素的成像效果为因变量所组成的函数关系。

图4为本申请实施例提供的一种图像展示装置的结构示意图，配置于平视显示器，所述平视显示器中配置有图像生成器、旋转机构和图像展示组件，所述旋转机构配置在所述图像生成器的几何中心点上，用于调节所述图像生成器的安装角度，如图4所示，该装置400可以包括：

成像角度确定模块410，用于获取车辆在当前时刻的车速，根据所述车速确定待展示的增强现实AR元素和所述AR元素对应的目标成像角度；

安装角度确定模块420，用于根据所述目标成像角度确定所述图像生成器的目标安装角度；

安装角度调节模块430，用于驱动所述旋转机构转动，以调节所述图像生成器的安装角度处于所述目标安装角度；

图像展示模块440，用于在所述目标安装角度下，通过所述图像生成器生成所述AR元素，并在所述图像展示组件中展示所述AR元素。

进一步的，上述安装角度确定模块420，可以具体用于：获取所述图像展示组件在上一时刻所展示的AR元素的初始成像角度，并获取所述图像生成器在所述上一时刻的初始安装角度；基于所述初始成像角度和所述目标成像角度确定成像角度差值；根据转换系数将所述成像角度差值转换为所述图像生成器的安装角度差值，所述转换系数由所述平视显示器的光学系统放大倍率和风挡玻璃倾斜角度确定；根据所述初始安装角度和所述安装角度差值确定所述图像生成器的所述目标安装角度。

进一步的，上述安装角度调节模块430，可以具体用于：基于所述初始成像角度和所述目标成像角度确定成像角度变化的第一方向，所述第一方向为顺时针方向或逆时针方向；根据所述第一方向确定所述图像生成器的安装角度变化的第二方向，所述第二方向和所述第一方向互为相反方向；基于所述安装角度差值和所述第二方向确定所述旋转机构的驱动参数；基于所述驱动参数通过脉冲宽度调制驱动所述旋转机构转动，在所述旋转机构转动下实现所述图像生成器从所述初始安装角度调节至所述目标安装角度。

可选的，所述平视显示器还包括反射镜组件，所述反射镜组件用于将所述AR元素反射至所述图像展示组件，所述反射镜组件中至少一个反射镜为自由曲面镜，所述自由曲面镜的面型参数和安装位置由所述平视显示器所支持的多个预设成像角度共同确定，所述目标成像角度为所述多个预设成像角度的其中之一，所述预设成像角度为所述AR元素在所述图像展示组件中所呈虚像与基准线之间的角度，所述基准线为垂直地面的线。

可选的，通过如下方式确定所述自由曲面镜的目标面型参数和目标安装位置以及所述图像生成器的目标安装位置：确定通过所述多个预设成像角度中每个预设成像角度展示所述AR元素过程中对应的所述自由曲面镜的初始面型参数和第一安装位置，以及所述图像生成器的第二安装位置；根据所述初始面型参数、所述第一安装位置和所述第二安装位置确定在驾驶眼点处观看所述AR元素对应的目视评价函数和目视约束条件；通过调整所述初始面型参数、所述第一安装位置和所述第二安装位置使得所述目视评价函数在所述目视约束条件下成立，从而得到所述自由曲面镜的目标面型参数和目标安装位置以及所述图像生成器的目标安装位置；其中，所述目视评价函数是由令初始面型参数、第一安装位置和第二安装位置为自变量以及在所述驾驶眼点处观看所述AR元素的成像效果为因变量所组成的函数关系；所述目视约束条件包括所述AR元素在所述图像展示组件中所呈虚像的畸变率小于或等于预设第一畸变率和所述AR元素在所述图像展示组件中所呈虚像的调制传递函数值在6线对数/毫米处大于或等于预设第一函数值。

进一步的，上述成像角度确定模块410，可以具体用于：确定所述车速对应的车速区间范围；确定所述车速区间范围对应的所述AR元素；基于所述车速区间范围从所述多个预设成像角度中确定出所述目标成像角度。

可选的，所述AR元素包括第一类型元素和第二类型元素，所述第一类型元素包括车速图标和档位图标中的至少之一，所述第二类型元素包括导航图标、车道线图标、障碍物图标、碰撞预警图标和跟车距离图标中的至少之一。

本实施例提供的图像展示装置可适用于上述任意实施例提供的图像展示方法，具备相应的功能和有益效果。

图5是用来实现本申请实施例的一种图像展示方法的电子设备的框图。电子设备10旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本申请的实现。

如图5所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。

电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如图像展示方法。

在一些实施例中，图像展示方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的图像展示方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行图像展示方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置和该至少一个输出装置。

用于实施本申请的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本申请的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)或者包括这种后台部件、中间件部件或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。例如，本领域技术人员可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤；可以并行地执行、顺序地执行或者不同的次序执行本申请中记载的各步骤，只要能够实现本申请的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。

Claims (8)

1.一种图像展示方法，其特征在于，应用于平视显示器，所述平视显示器中配置有图像生成器、旋转机构和图像展示组件，所述旋转机构配置在所述图像生成器的几何中心点上，用于调节所述图像生成器的安装角度；所述方法包括：

获取车辆在当前时刻的车速，根据所述车速确定待展示的增强现实AR元素和所述AR元素对应的目标成像角度；

根据所述目标成像角度确定所述图像生成器的目标安装角度，包括：获取所述图像展示组件在上一时刻所展示的AR元素的初始成像角度，并获取所述图像生成器在所述上一时刻的初始安装角度；基于所述初始成像角度和所述目标成像角度确定成像角度差值；根据转换系数将所述成像角度差值转换为所述图像生成器的安装角度差值，所述转换系数由所述平视显示器的光学系统放大倍率和风挡玻璃倾斜角度确定；根据所述初始安装角度和所述安装角度差值确定所述图像生成器的所述目标安装角度；

驱动所述旋转机构转动，以调节所述图像生成器的安装角度处于所述目标安装角度，包括：基于所述初始成像角度和所述目标成像角度确定成像角度变化的第一方向，所述第一方向为顺时针方向或逆时针方向；根据所述第一方向确定所述图像生成器的安装角度变化的第二方向，所述第二方向和所述第一方向互为相反方向；基于所述安装角度差值和所述第二方向确定所述旋转机构的驱动参数；基于所述驱动参数通过脉冲宽度调制驱动所述旋转机构转动，在所述旋转机构转动下实现所述图像生成器从所述初始安装角度调节至所述目标安装角度；

在所述目标安装角度下，通过所述图像生成器生成所述AR元素，并在所述图像展示组件中展示所述AR元素。

2.根据权利要求1所述的图像展示方法，其特征在于，所述平视显示器还包括反射镜组件，所述反射镜组件用于将所述AR元素反射至所述图像展示组件，所述反射镜组件中至少一个反射镜为自由曲面镜，所述自由曲面镜的面型参数和安装位置由所述平视显示器所支持的多个预设成像角度共同确定，所述目标成像角度为所述多个预设成像角度的其中之一，所述预设成像角度为所述AR元素在所述图像展示组件中所呈虚像与基准线之间的角度，所述基准线为垂直地面的线。

3.根据权利要求2所述的图像展示方法，其特征在于，通过如下方式确定所述自由曲面镜的目标面型参数和目标安装位置以及所述图像生成器的目标安装位置：

确定通过所述多个预设成像角度中每个预设成像角度展示所述AR元素过程中对应的所述自由曲面镜的初始面型参数和第一安装位置，以及所述图像生成器的第二安装位置；

根据所述初始面型参数、所述第一安装位置和所述第二安装位置确定在驾驶眼点处观看所述AR元素对应的目视评价函数和目视约束条件；

通过调整所述初始面型参数、所述第一安装位置和所述第二安装位置使得所述目视评价函数在所述目视约束条件下成立，从而得到所述自由曲面镜的目标面型参数和目标安装位置以及所述图像生成器的目标安装位置；

其中，所述目视评价函数是由令初始面型参数、第一安装位置和第二安装位置为自变量以及在所述驾驶眼点处观看所述AR元素的成像效果为因变量所组成的函数关系；所述目视约束条件包括所述AR元素在所述图像展示组件中所呈虚像的畸变率小于或等于预设第一畸变率和所述AR元素在所述图像展示组件中所呈虚像的调制传递函数值在6线对数/毫米处大于或等于预设第一函数值。

4.根据权利要求2所述的图像展示方法，其特征在于，所述根据所述车速确定待展示的增强现实AR元素和所述AR元素对应的目标成像角度，包括：

确定所述车速对应的车速区间范围；

确定所述车速区间范围对应的所述AR元素；

基于所述车速区间范围从所述多个预设成像角度中确定出所述目标成像角度。

5.根据权利要求1所述的图像展示方法，其特征在于，所述AR元素包括第一类型元素和第二类型元素，所述第一类型元素包括车速图标和档位图标中的至少之一，所述第二类型元素包括导航图标、车道线图标、障碍物图标、碰撞预警图标和跟车距离图标中的至少之一。

6.一种图像展示装置，其特征在于，配置于平视显示器，所述平视显示器中配置有图像生成器、旋转机构和图像展示组件，所述旋转机构配置在所述图像生成器的几何中心点上，用于调节所述图像生成器的安装角度；所述装置包括：

成像角度确定模块，用于获取车辆在当前时刻的车速，根据所述车速确定待展示的增强现实AR元素和所述AR元素对应的目标成像角度；

安装角度确定模块，用于根据所述目标成像角度确定所述图像生成器的目标安装角度；

安装角度调节模块，用于驱动所述旋转机构转动，以调节所述图像生成器的安装角度处于所述目标安装角度；

图像展示模块，用于在所述目标安装角度下，通过所述图像生成器生成所述AR元素，并在所述图像展示组件中展示所述AR元素；

所述安装角度确定模块，具体用于获取所述图像展示组件在上一时刻所展示的AR元素的初始成像角度，并获取所述图像生成器在所述上一时刻的初始安装角度；基于所述初始成像角度和所述目标成像角度确定成像角度差值；根据转换系数将所述成像角度差值转换为所述图像生成器的安装角度差值，所述转换系数由所述平视显示器的光学系统放大倍率和风挡玻璃倾斜角度确定；根据所述初始安装角度和所述安装角度差值确定所述图像生成器的所述目标安装角度；

所述安装角度调节模块，具体用于基于所述初始成像角度和所述目标成像角度确定成像角度变化的第一方向，所述第一方向为顺时针方向或逆时针方向；根据所述第一方向确定所述图像生成器的安装角度变化的第二方向，所述第二方向和所述第一方向互为相反方向；基于所述安装角度差值和所述第二方向确定所述旋转机构的驱动参数；基于所述驱动参数通过脉冲宽度调制驱动所述旋转机构转动，在所述旋转机构转动下实现所述图像生成器从所述初始安装角度调节至所述目标安装角度。

7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至5中任一所述的图像展示方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1至5中任一所述的图像展示方法。