车载增强现实抬头显示光学系统设计与研究

发布时间：2021-07-02 09:31

　　随着人民生活水平的提高,中国人均汽车保有量也年年攀升,但与此同时汽车交通事故也愈发严重。增强现实抬头显示系统（AR-HUD）在传统抬头显示系统（HUD）上结合了增强现实（AR）技术,可更为直观有效地展示与驾驶有关的车速、导航等信息,保证驾驶员的视线不离开路面,防止产生驾驶视野盲区,从而提升驾驶安全性。本文针对车载抬头显示系统及其与AR技术的结合,主要做了以下三点工作:第一、本文介绍了抬头显示系统的相关理论基础。首先分析了抬头显示系统的几种常见结构及其主流发展趋势,随后重点针对挡风玻璃集成式抬头显示介绍了其系统组成及性能要求:一是分析了抬头显示系统中常见的四种像源及其各自的优缺点;二是给出了简化楔形夹层玻璃消重影时楔角的求解方法、介绍了进行消畸变及像差校正的自由曲面反射镜的相关内容。三是根据实际用户需求,制定了抬头显示系统的性能参数,及其在增强现实应用下的具体要求。第二、本文实现了一种传统抬头显示系统的光学设计。从实际的参数及车型空间要求开始,推算出所需的像源背光指标。随后采用了逆向的设计思想,确定了光学设计所采用的优化参数,确定了横向折叠为空间布局方式,并优化地布置了初始结构。然后给出... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院重庆绿色智能技术研究院)重庆市

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２?口本先锋第一款增强现实抬头显示系统??

?车载增强现实抬头显示光学系统的设计与研究???ＰＰＩ??图１．３直接反射式ＨＵＤ系统。（ａ）?Ｇａｒｍｉｎ？?ＨＵＤ；?（ｂ）实际安装效果??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｅｎｔｒｙ?Ｈｅａｄ－Ｕｐ?Ｄｉｓｐｌａｙ，?（ａ）?Ｇａｍｉｉｎ?ＨＵＤ；?（ｂ）?Ａｃｔｕａｌ?ｄｉｓｐｌａｙ?ｉｍａｇｅ??间接集成式ＨＵＤ系统如图１．４所示。系统安装方式与直接反射式ＨＵＤ相??同。间接集成式ＨＵＤ不使用挡风玻璃作为反射面，而是使用自带的小型反射屏??（Ｃｏｍｂｉｎｅｒ）来成像。反射屏的面型经过设计，成像效果有保证。缺点是虚像的??空间位置依然相对靠下，且反射屏的体积有限制，导致可显示的区域及眼动范围??相对较小，可显示的信息极为有限且与外界景物分离，无法作为将来增强现实应??用的硬件支持。??ｍｍ??Ｊｍｍｉ??图１．４间接集成式ＨＵＤ系统。Ｃａ）车萝卜；（ｂ）?ＣａｒＰｒｏ??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｃｏｍｂｉｎｅｒ?Ｈｅａｄ－Ｕｐ?Ｄｉｓｐｌａｙ，?（ａ）?ＣａｒＲｏｂｏｔ；?（ｂ）?ＣａｒＰｒｏ??挡风玻璃集成式ＨＵＤ系统通过在车辆内部、仪表盘后方留出一定的空间，??将整个机体埋入中控台内部，并在中控台上方表面开孔使从主机发出的成像光线??通过。成像光线经特殊的消重影挡风玻璃的反射，最终进入驾驶员的眼睛，并在??挡风玻璃外部、视线的正前方处成一个放大的虚像。这种设计相较于前两种后装??４??

图１．３直接反射式ＨＵＤ系统

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于微型投影的集成式车载平显光学系统设计[J]. 王睿,江伦,宋志化.  激光与光电子学进展. 2018(11)
[2]L型全息波导构型设计[J]. 相广鑫,郭岩,李文强,闫占军,谢意,周家武.  电光与控制. 2017(03)
[3]虚拟现实增强技术综述[J]. 周忠,周颐,肖江剑.  中国科学:信息科学. 2015(02)
[4]车载平视显示技术[J]. 王兴,秦齐.  电光与控制. 2014(01)
[5]增强现实混合跟踪技术综述[J]. 罗斌,王涌天,沈浩,吴志杰,刘越.  自动化学报. 2013(08)
[6]三维立体显示综述[J]. 王琼华,王爱红.  计算机应用. 2010(03)
[7]LCD、DLP及LCOS投影机技术层面上的差异剖析[J]. 王金菊,宋定宇.  中国西部科技. 2006(01)
[8]国外摩托车仪表盘远视点成像新技术（1）[J]. 吴锋.  摩托车技术. 2005(06)
[9]液晶显示器新技术[J]. 赵红平,雷威,张晓兵,李晨,李晓华.  真空电子技术. 2004(05)
[10]平视显示器光学系统设计[J]. 李春亮.  火力与指挥控制. 1992(04)

博士论文
[1]自由曲面在成像光学系统中的研究[D]. 刘军.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016

硕士论文
[1]车载抬头显示系统的研究[D]. 王东平.南京邮电大学 2015
[2]增强现实眼控交互技术的研究及应用[D]. 王剑.西北工业大学 2015
[3]衍射平视显示技术研究[D]. 蔡锦浩.南京理工大学 2013
[4]车载抬头显示器系统的研究[D]. 胡宇.武汉理工大学 2012



本文编号：3260215