車載增強現實抬頭顯示光學系統(tǒng)設計與研究
發(fā)布時間：2021-07-02 09:31
隨著人民生活水平的提高,中國人均汽車保有量也年年攀升,但與此同時汽車交通事故也愈發(fā)嚴重。增強現實抬頭顯示系統(tǒng)（AR-HUD）在傳統(tǒng)抬頭顯示系統(tǒng)（HUD）上結合了增強現實（AR）技術,可更為直觀有效地展示與駕駛有關的車速、導航等信息,保證駕駛員的視線不離開路面,防止產生駕駛視野盲區(qū),從而提升駕駛安全性。本文針對車載抬頭顯示系統(tǒng)及其與AR技術的結合,主要做了以下三點工作:第一、本文介紹了抬頭顯示系統(tǒng)的相關理論基礎。首先分析了抬頭顯示系統(tǒng)的幾種常見結構及其主流發(fā)展趨勢,隨后重點針對擋風玻璃集成式抬頭顯示介紹了其系統(tǒng)組成及性能要求:一是分析了抬頭顯示系統(tǒng)中常見的四種像源及其各自的優(yōu)缺點;二是給出了簡化楔形夾層玻璃消重影時楔角的求解方法、介紹了進行消畸變及像差校正的自由曲面反射鏡的相關內容。三是根據實際用戶需求,制定了抬頭顯示系統(tǒng)的性能參數,及其在增強現實應用下的具體要求。第二、本文實現了一種傳統(tǒng)抬頭顯示系統(tǒng)的光學設計。從實際的參數及車型空間要求開始,推算出所需的像源背光指標。隨后采用了逆向的設計思想,確定了光學設計所采用的優(yōu)化參數,確定了橫向折疊為空間布局方式,并優(yōu)化地布置了初始結構。然后給出...
【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院重慶綠色智能技術研究院)重慶市
【文章頁數】：69 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．２?口本先鋒第一款增強現實抬頭顯示系統(tǒng)??
?車載增強現實抬頭顯示光學系統(tǒng)的設計與研究???ＰＰＩ??圖１．３直接反射式ＨＵＤ系統(tǒng)。（ａ）?Ｇａｒｍｉｎ？?ＨＵＤ；?（ｂ）實際安裝效果??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｅｎｔｒｙ?Ｈｅａｄ－Ｕｐ?Ｄｉｓｐｌａｙ，?（ａ）?Ｇａｍｉｉｎ?ＨＵＤ；?（ｂ）?Ａｃｔｕａｌ?ｄｉｓｐｌａｙ?ｉｍａｇｅ??間接集成式ＨＵＤ系統(tǒng)如圖１．４所示。系統(tǒng)安裝方式與直接反射式ＨＵＤ相??同。間接集成式ＨＵＤ不使用擋風玻璃作為反射面，而是使用自帶的小型反射屏??（Ｃｏｍｂｉｎｅｒ）來成像。反射屏的面型經過設計，成像效果有保證。缺點是虛像的??空間位置依然相對靠下，且反射屏的體積有限制，導致可顯示的區(qū)域及眼動范圍??相對較小，可顯示的信息極為有限且與外界景物分離，無法作為將來增強現實應??用的硬件支持。??ｍｍ??Ｊｍｍｉ??圖１．４間接集成式ＨＵＤ系統(tǒng)。Ｃａ）車蘿卜；（ｂ）?ＣａｒＰｒｏ??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｃｏｍｂｉｎｅｒ?Ｈｅａｄ－Ｕｐ?Ｄｉｓｐｌａｙ，?（ａ）?ＣａｒＲｏｂｏｔ；?（ｂ）?ＣａｒＰｒｏ??擋風玻璃集成式ＨＵＤ系統(tǒng)通過在車輛內部、儀表盤后方留出一定的空間，??將整個機體埋入中控臺內部，并在中控臺上方表面開孔使從主機發(fā)出的成像光線??通過。成像光線經特殊的消重影擋風玻璃的反射，最終進入駕駛員的眼睛，并在??擋風玻璃外部、視線的正前方處成一個放大的虛像。這種設計相較于前兩種后裝??４??
圖１．３直接反射式ＨＵＤ系統(tǒng)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于微型投影的集成式車載平顯光學系統(tǒng)設計[J]. 王睿,江倫,宋志化. 激光與光電子學進展. 2018(11)
[2]L型全息波導構型設計[J]. 相廣鑫,郭巖,李文強,閆占軍,謝意,周家武. 電光與控制. 2017(03)
[3]虛擬現實增強技術綜述[J]. 周忠,周頤,肖江劍. 中國科學:信息科學. 2015(02)
[4]車載平視顯示技術[J]. 王興,秦齊. 電光與控制. 2014(01)
[5]增強現實混合跟蹤技術綜述[J]. 羅斌,王涌天,沈浩,吳志杰,劉越. 自動化學報. 2013(08)
[6]三維立體顯示綜述[J]. 王瓊華,王愛紅. 計算機應用. 2010(03)
[7]LCD、DLP及LCOS投影機技術層面上的差異剖析[J]. 王金菊,宋定宇. 中國西部科技. 2006(01)
[8]國外摩托車儀表盤遠視點成像新技術（1）[J]. 吳鋒. 摩托車技術. 2005(06)
[9]液晶顯示器新技術[J]. 趙紅平,雷威,張曉兵,李晨,李曉華. 真空電子技術. 2004(05)
[10]平視顯示器光學系統(tǒng)設計[J]. 李春亮. 火力與指揮控制. 1992(04)
博士論文
[1]自由曲面在成像光學系統(tǒng)中的研究[D]. 劉軍.中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所) 2016
碩士論文
[1]車載抬頭顯示系統(tǒng)的研究[D]. 王東平.南京郵電大學 2015
[2]增強現實眼控交互技術的研究及應用[D]. 王劍.西北工業(yè)大學 2015
[3]衍射平視顯示技術研究[D]. 蔡錦浩.南京理工大學 2013
[4]車載抬頭顯示器系統(tǒng)的研究[D]. 胡宇.武漢理工大學 2012
本文編號：3260215
【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院重慶綠色智能技術研究院)重慶市
【文章頁數】：69 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．２?口本先鋒第一款增強現實抬頭顯示系統(tǒng)??
?車載增強現實抬頭顯示光學系統(tǒng)的設計與研究???ＰＰＩ??圖１．３直接反射式ＨＵＤ系統(tǒng)。（ａ）?Ｇａｒｍｉｎ？?ＨＵＤ；?（ｂ）實際安裝效果??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｅｎｔｒｙ?Ｈｅａｄ－Ｕｐ?Ｄｉｓｐｌａｙ，?（ａ）?Ｇａｍｉｉｎ?ＨＵＤ；?（ｂ）?Ａｃｔｕａｌ?ｄｉｓｐｌａｙ?ｉｍａｇｅ??間接集成式ＨＵＤ系統(tǒng)如圖１．４所示。系統(tǒng)安裝方式與直接反射式ＨＵＤ相??同。間接集成式ＨＵＤ不使用擋風玻璃作為反射面，而是使用自帶的小型反射屏??（Ｃｏｍｂｉｎｅｒ）來成像。反射屏的面型經過設計，成像效果有保證。缺點是虛像的??空間位置依然相對靠下，且反射屏的體積有限制，導致可顯示的區(qū)域及眼動范圍??相對較小，可顯示的信息極為有限且與外界景物分離，無法作為將來增強現實應??用的硬件支持。??ｍｍ??Ｊｍｍｉ??圖１．４間接集成式ＨＵＤ系統(tǒng)。Ｃａ）車蘿卜；（ｂ）?ＣａｒＰｒｏ??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｃｏｍｂｉｎｅｒ?Ｈｅａｄ－Ｕｐ?Ｄｉｓｐｌａｙ，?（ａ）?ＣａｒＲｏｂｏｔ；?（ｂ）?ＣａｒＰｒｏ??擋風玻璃集成式ＨＵＤ系統(tǒng)通過在車輛內部、儀表盤后方留出一定的空間，??將整個機體埋入中控臺內部，并在中控臺上方表面開孔使從主機發(fā)出的成像光線??通過。成像光線經特殊的消重影擋風玻璃的反射，最終進入駕駛員的眼睛，并在??擋風玻璃外部、視線的正前方處成一個放大的虛像。這種設計相較于前兩種后裝??４??
圖１．３直接反射式ＨＵＤ系統(tǒng)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于微型投影的集成式車載平顯光學系統(tǒng)設計[J]. 王睿,江倫,宋志化. 激光與光電子學進展. 2018(11)
[2]L型全息波導構型設計[J]. 相廣鑫,郭巖,李文強,閆占軍,謝意,周家武. 電光與控制. 2017(03)
[3]虛擬現實增強技術綜述[J]. 周忠,周頤,肖江劍. 中國科學:信息科學. 2015(02)
[4]車載平視顯示技術[J]. 王興,秦齊. 電光與控制. 2014(01)
[5]增強現實混合跟蹤技術綜述[J]. 羅斌,王涌天,沈浩,吳志杰,劉越. 自動化學報. 2013(08)
[6]三維立體顯示綜述[J]. 王瓊華,王愛紅. 計算機應用. 2010(03)
[7]LCD、DLP及LCOS投影機技術層面上的差異剖析[J]. 王金菊,宋定宇. 中國西部科技. 2006(01)
[8]國外摩托車儀表盤遠視點成像新技術（1）[J]. 吳鋒. 摩托車技術. 2005(06)
[9]液晶顯示器新技術[J]. 趙紅平,雷威,張曉兵,李晨,李曉華. 真空電子技術. 2004(05)
[10]平視顯示器光學系統(tǒng)設計[J]. 李春亮. 火力與指揮控制. 1992(04)
博士論文
[1]自由曲面在成像光學系統(tǒng)中的研究[D]. 劉軍.中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所) 2016
碩士論文
[1]車載抬頭顯示系統(tǒng)的研究[D]. 王東平.南京郵電大學 2015
[2]增強現實眼控交互技術的研究及應用[D]. 王劍.西北工業(yè)大學 2015
[3]衍射平視顯示技術研究[D]. 蔡錦浩.南京理工大學 2013
[4]車載抬頭顯示器系統(tǒng)的研究[D]. 胡宇.武漢理工大學 2012
本文編號：3260215
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