專利名稱：全擋風(fēng)玻璃平視顯示器上的增強(qiáng)道路視覺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開的內(nèi)容涉及機(jī)動(dòng)車輛中的擋風(fēng)玻璃上的圖形成像。
背景技術(shù)：
該部分中的敘述僅僅提供與本發(fā)明公開的內(nèi)容有關(guān)的背景信息，并且不構(gòu)成現(xiàn)有 技術(shù)。以有效的方式向車輛的操作者提供信息是令人期望的，并且減輕了操作者的疲 勞。顯示技術(shù)是已知的，其中，光被投射到屏幕上，并且光被轉(zhuǎn)變?yōu)槠聊簧系目梢暤娘@示。用 于運(yùn)輸用途的這樣的顯示器被公知為平視顯示器，其中，信息被投射到遮陽(yáng)板、操作者和擋 風(fēng)玻璃之間的屏幕上、或直接被投射到擋風(fēng)玻璃上。但是，將光直接投射到擋風(fēng)玻璃上的已 知的系統(tǒng)通常需要大大降低擋風(fēng)玻璃的透明度的涂層或材料。結(jié)果，平視顯示器通常被限 制于擋風(fēng)玻璃上的有限的區(qū)域。車輛系統(tǒng)監(jiān)測(cè)大量的信息。特別地，使用駕駛輔助(例如自適應(yīng)巡航控制(ACC)、 自動(dòng)側(cè)向控制、防撞系統(tǒng)或碰撞準(zhǔn)備系統(tǒng))和車道保持輔助的車輛系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和處理與車輛 周圍運(yùn)行環(huán)境相關(guān)的信息。此外，可利用來(lái)自多種信息源的信息相對(duì)于3D地圖數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)定 位車輛，計(jì)劃至目的地的車輛行駛路線，并將該行駛路線與關(guān)于路線的可利用信息進(jìn)行關(guān) 聯(lián)。此外，車載車輛系統(tǒng)提供可用于改善車輛控制的多種信息。此外，公知的車輛與車輛之 間的通訊是使用在一個(gè)車輛上收集的數(shù)據(jù)與道路上其它位置的車輛進(jìn)行通訊。此外，紅外 傳感器被公知為基于紅外光發(fā)射中的差別檢測(cè)視野中的特征。車道標(biāo)志位置以及道路邊緣和邊界的估計(jì)和投射可以基于車輛的已知位置和與 車輛周圍的路面有關(guān)的信息來(lái)產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
一種基于增強(qiáng)視覺的需要選擇性地將圖形圖像投射在車輛的透明擋風(fēng)玻璃平視 顯示器上的方法，包括監(jiān)測(cè)描述車輛的操作環(huán)境的信息輸入，和處理信息輸入以產(chǎn)生顯示 要求。處理信息輸入包括基于信息輸入確定增強(qiáng)視覺的需要，以及基于信息輸入和增強(qiáng)視 覺的需要產(chǎn)生顯示要求?；陲@示要求產(chǎn)生將要被投射的圖形圖像，并將所述圖形圖像投 射在透明的擋風(fēng)玻璃平視顯示器上。本發(fā)明還提供下面的方案。方案1 一種基于增強(qiáng)視覺的需要選擇性地將圖形圖像投射在車輛的透明擋風(fēng)玻 璃平視顯示器上的方法，該方法包括監(jiān)測(cè)描述車輛的操作環(huán)境的信息輸入；處理信息輸 入以產(chǎn)生顯示要求，該處理包括基于信息輸入確定增強(qiáng)視覺的需要、和基于信息輸入和增
4強(qiáng)視覺的需要來(lái)產(chǎn)生顯示要求；基于顯示要求產(chǎn)生將要被投射的圖形圖像；以及，將圖形 圖像投射在透明擋風(fēng)玻璃平視顯示器上。方案2 方案1的方法，其中，確定增強(qiáng)視覺的需要包括基于監(jiān)測(cè)的信息輸入確定 視覺條件的測(cè)量；將視覺條件的測(cè)量與閾值視覺條件相比較；和基于該比較指示增強(qiáng)視覺 的需要。方案3 方案2的方法，其中，監(jiān)測(cè)信息輸入包括監(jiān)測(cè)描述車道幾何的傳感器輸入； 其中，產(chǎn)生圖形圖像包括基于描述車道幾何的監(jiān)測(cè)傳感器輸入來(lái)產(chǎn)生指示車道邊界的線。方案4 方案3的方法，其中，監(jiān)測(cè)描述車道幾何的傳感器輸入包括通過(guò)GPS裝置 監(jiān)測(cè)車輛坐標(biāo)位置；利用監(jiān)測(cè)的車輛坐標(biāo)位置來(lái)采用地圖數(shù)據(jù)庫(kù)定位車輛；和基于車輛的 位置確定車道幾何。方案5 方案3的方法，其中，監(jiān)測(cè)描述車道幾何的傳感器輸入包括監(jiān)測(cè)描述車輛 前方的視野的傳感器輸入；和基于監(jiān)測(cè)的傳感器輸入確定車道幾何。方案6 方案5的方法，其中，監(jiān)測(cè)傳感器輸入包括監(jiān)測(cè)來(lái)自攝像機(jī)裝置的視覺圖像。方案7 方案5的方法，其中，監(jiān)測(cè)傳感器輸入包括監(jiān)測(cè)來(lái)自紅外傳感器裝置的紅 外圖像。方案8 方案3的方法，其中，產(chǎn)生圖形圖像還包括產(chǎn)生描述監(jiān)測(cè)的信息輸入的圖 形圖像。方案9 方案1的方法，其中，確定增強(qiáng)視覺的需要包括監(jiān)測(cè)與乘員眼睛位置相關(guān) 的數(shù)據(jù)；分析監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)以識(shí)別與試圖發(fā)現(xiàn)模糊的車道標(biāo)記一致的模式；和基于識(shí)別與試 圖發(fā)現(xiàn)模糊的車道標(biāo)記一致的模式來(lái)確定增強(qiáng)視覺的需要；其中，產(chǎn)生圖形圖像包括產(chǎn)生 指示車道邊界的線。方案10 方案1的方法，其中，確定增強(qiáng)視覺的需要包括分析監(jiān)測(cè)的信息輸入以 識(shí)別可能令人意外的情況；和基于識(shí)別可能令人意外的情況來(lái)指示增強(qiáng)視覺的需要。方案11 方案1的方法，還包括監(jiān)測(cè)與乘員眼睛位置相關(guān)的數(shù)據(jù)；其中，基于 顯示要求產(chǎn)生將要被投射的圖形圖像包括基于與乘員眼睛位置相關(guān)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)配準(zhǔn) (register)圖形圖像。方案12 —種將圖形圖像顯示在車輛的擋風(fēng)玻璃上、從而選擇性地增強(qiáng)通過(guò)擋 風(fēng)玻璃的視野的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括包括透明擋風(fēng)玻璃平視顯示器的擋風(fēng)玻璃；監(jiān)測(cè)視覺 條件的測(cè)量的裝置；監(jiān)測(cè)描述車輛的操作環(huán)境的信息輸入的裝置；增強(qiáng)視覺系統(tǒng)系統(tǒng)管理 器，其被設(shè)置成將視覺條件的測(cè)量與閾值視覺條件相比較；當(dāng)視覺條件的測(cè)量與閾值視 覺條件的比較指示受損的視覺條件時(shí)，基于信息輸入產(chǎn)生顯示要求；基于顯示要求產(chǎn)生將 要顯示的圖形圖像的圖形系統(tǒng)；以及，與圖形系統(tǒng)通信并顯示圖形圖像的圖形投射系統(tǒng)。方案13 方案12的系統(tǒng)，其中，圖形圖像包括車道邊界。方案14 方案12的系統(tǒng)，其中，圖形圖像包括道路邊緣。方案15 方案12的系統(tǒng)，其中，圖形圖像包括目標(biāo)車輛位置的指示。方案16 方案12的系統(tǒng)，其中，圖形圖像包括行人位置的指示。方案17 方案12的系統(tǒng)，其中，增強(qiáng)視覺系統(tǒng)系統(tǒng)管理器還被設(shè)置成確定所產(chǎn)生 的顯示要求的重要性；其中，圖形圖像包括所確定的重要性的描述。
方案18 方案12的系統(tǒng)，還包括乘員眼睛位置感測(cè)系統(tǒng)；其中，基于顯示要求產(chǎn)生 將要被顯示的圖形圖像的圖形系統(tǒng)包括基于來(lái)自乘員眼睛位置感測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)將圖形圖 像配準(zhǔn)到擋風(fēng)玻璃。方案19 一種選擇性地將配準(zhǔn)的圖形顯示在車輛的實(shí)質(zhì)上透明平視顯示器上、從 而增強(qiáng)通過(guò)實(shí)質(zhì)上透明平視顯示器的視野的設(shè)備，該設(shè)備包括系統(tǒng)管理器，其被設(shè)置成監(jiān)測(cè)描述車輛前方的道路表面的傳感器輸入；監(jiān)測(cè)視覺條件的測(cè)量；基于視覺條 件的測(cè)量來(lái)確定增強(qiáng)視野的需要；當(dāng)增強(qiáng)視野的需要被確定時(shí)，基于監(jiān)測(cè)的傳感器輸入產(chǎn) 生描述道路表面的顯示要求；和基于顯示要求產(chǎn)生配準(zhǔn)的圖形圖像的圖形系統(tǒng)。方案20 方案19的設(shè)備，其中，系統(tǒng)管理器還被設(shè)置成確定監(jiān)測(cè)的傳感器輸入的 重要性；其中，基于視覺條件的測(cè)量來(lái)確定增強(qiáng)視覺的需要進(jìn)一步基于監(jiān)測(cè)的傳感器輸入 的重要性。


下面將結(jié)合附圖以示例的方式描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，其中圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明裝配有EVS系統(tǒng)的示例性車輛；圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)質(zhì)上透明的顯示器的示例性示意圖；圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明在表面上的示例性圖形投射；圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明使用激勵(lì)(激發(fā))光以從HUD發(fā)出可見光的示意圖；圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明發(fā)光粒子在基板上的示例性布置；圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明層疊在基板上的不同類型的發(fā)光材料；圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明不同發(fā)光材料的激勵(lì)與發(fā)射關(guān)系的示例圖；圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明分散在實(shí)質(zhì)上透明或半透明基板內(nèi)的微結(jié)構(gòu)的模式的示 例圖；圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明類似于圖8的，布置在實(shí)質(zhì)上透明或半透明基板的表面上 的微結(jié)構(gòu)的模式的示例圖；圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明類似于圖8的，分散在實(shí)質(zhì)上透明或半透明基板中的微結(jié) 構(gòu)的成角度模式的示例圖；圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明基于FC顯示子系統(tǒng)的二維光束的示例性實(shí)施方式；圖12顯示了根據(jù)本發(fā)明車輛系統(tǒng)10的示意圖，該車輛系統(tǒng)已構(gòu)造有目標(biāo)跟蹤系 統(tǒng)；圖13顯示了根據(jù)本發(fā)明在創(chuàng)建軌跡列表中使用的信息流；圖14顯示了根據(jù)本發(fā)明示例性的數(shù)據(jù)融合方法；圖15顯示了根據(jù)本發(fā)明使得能夠聯(lián)合跟蹤和傳感器配準(zhǔn)(記錄)的示例性數(shù)據(jù) 流；圖16示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明傳感器輸入被融合成適用于碰撞準(zhǔn)備系統(tǒng)的對(duì) 象軌跡的示例性系統(tǒng)；圖17示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的示例性圖像融合模塊；
圖18示意性地描述了根據(jù)本發(fā)明的示例性Kalman濾波器組，所述濾波器操作以 估計(jì)群組對(duì)象的位置和速度；圖19顯示了根據(jù)本發(fā)明適用于各種目標(biāo)對(duì)象的系統(tǒng)內(nèi)部分析的覆蓋在相應(yīng)圖像 平面上的示例性范圍數(shù)據(jù)；圖20顯示了根據(jù)本發(fā)明使用傳感器來(lái)獲取車輛前方道路幾何數(shù)據(jù)的示例性車 輛；圖21顯示了根據(jù)本發(fā)明示例性的前進(jìn)車道估計(jì)處理；圖22顯示了根據(jù)本發(fā)明的示例性處理，其中來(lái)自地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的信息可被用于構(gòu) 造車輛區(qū)域內(nèi)的道路幾何模型；圖23圖示了根據(jù)本發(fā)明的示例性迭代方法，其相對(duì)于估計(jì)的道路幾何來(lái)尋找車 輛的近似位置；圖24顯示了根據(jù)本發(fā)明的示例性車輛姿態(tài)定位處理；圖25顯示了根據(jù)本發(fā)明在車輛的側(cè)向模型內(nèi)作出的示例性確定；圖26顯示了根據(jù)本發(fā)明示例性使用沿車輛前方投射車道的航路點(diǎn)來(lái)估計(jì)車道幾 何；圖27-29顯示了根據(jù)本發(fā)明將前后信息示例性地應(yīng)用于被感測(cè)的對(duì)象數(shù)據(jù)，以便 確定感測(cè)的數(shù)據(jù)是否為關(guān)鍵信息；圖27顯示了包括描述車輛前方目標(biāo)對(duì)象的三個(gè)相繼數(shù)據(jù)點(diǎn)的車輛；圖28顯示了示例性狀態(tài)，其中相應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)會(huì)正確地指示對(duì)操作者而言關(guān)鍵的 信息；以及圖29顯示了示例性的狀態(tài)，其中，相應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)可能不正確地指示對(duì)操作者而言 關(guān)鍵的信息；圖30和31示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明有限像素化視場(chǎng)結(jié)構(gòu)的示例性應(yīng)用；圖30顯示了示例性的發(fā)射器，其能向有限視場(chǎng)發(fā)出光；圖31描述了創(chuàng)建與聚合物基板對(duì)齊的發(fā)射器的必要結(jié)構(gòu)以便能夠?qū)τ邢抟晥?chǎng)觀 察的過(guò)程；圖32-37顯示了根據(jù)本發(fā)明可以投射在HUD上的關(guān)鍵信息的選擇示例性顯示；圖32描述了示例性的包括對(duì)車輛操作者而言期望易視覺獲取的特征的未增強(qiáng)的 外部視圖；圖33顯示了由濃霧阻礙的示例性視圖和可用于補(bǔ)償霧的影響的示例性增強(qiáng)視覺 顯不；圖34顯示了通過(guò)變道提高安全性的示例性圖形顯示；圖35顯示了示例性的狀態(tài)，其中外圍突出特征增強(qiáng)特征與估計(jì)的操作者注視部 位一起使用，以警告操作者注意關(guān)鍵信息；圖36顯示了在HUD上描述導(dǎo)航方向的顯示的示例性視圖；圖37描述了附加的示例性視圖，其描述可以在HUD上顯示的關(guān)鍵信息；以及圖38示意性地描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述方法的示例性信息流。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參見附圖，其中所述附圖只是為了說(shuō)明某些示例性實(shí)施方式的目的，并不是 用于限制該實(shí)施方式，公開了一種使用增強(qiáng)視覺系統(tǒng)(EVS，enhancedvision system)在車 輛的擋風(fēng)玻璃上顯示圖形圖像的方法，所述圖形圖像描述了車輛的運(yùn)行環(huán)境。所述圖形圖 像來(lái)自描述運(yùn)行環(huán)境的傳感器和/或數(shù)據(jù)輸入，并包括對(duì)這些輸入的處理以便將關(guān)鍵的信 息傳遞給車輛的操作者或乘員。將要顯示在擋風(fēng)玻璃上的圖形圖像被附加地配準(zhǔn)到通過(guò)擋 風(fēng)玻璃可觀察的可視相關(guān)特征，從而想看的乘員可以按單獨(dú)的可識(shí)別輸入的方式觀看相關(guān) 特征和配準(zhǔn)的圖形圖像。圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明裝配有EVS系統(tǒng)的示例性車輛。車輛100包括EVS系統(tǒng)管 理器Iio ；車輛傳感器系統(tǒng)，包括攝像機(jī)系統(tǒng)120和雷達(dá)系統(tǒng)125 ；車輛操作傳感器，包括車 速傳感器130 ；信息系統(tǒng)，包括GPS裝置140和無(wú)線通訊系統(tǒng)145 ；平視顯示器(HUD，head-up display) 150 ；EVS圖形系統(tǒng)155 ；圖形投射系統(tǒng)158 ；以及乘員眼睛位置感測(cè)系統(tǒng)160。所 述EVS系統(tǒng)管理器110包括可編程處理器，可編程處理器包括程序來(lái)監(jiān)測(cè)各種輸入并確定 什么信息需要被顯示在所述HUD上。EVS系統(tǒng)管理器可以與各個(gè)系統(tǒng)和部件直接通訊，或 所述EVS系統(tǒng)管理器可以替代地或另外地通過(guò)LAN/CAN系統(tǒng)115通訊。EVS系統(tǒng)管理器使 用與車輛運(yùn)行環(huán)境相關(guān)的信息，這些信息從多個(gè)輸入獲得。攝像機(jī)系統(tǒng)120包括攝像機(jī)或 圖像獲取裝置，它們獲取表示車輛的視圖的周期的或序列的圖像。雷達(dá)系統(tǒng)125包括本領(lǐng) 域公知的用電磁輻射來(lái)檢測(cè)車輛附近的其它車輛或?qū)ο蟮难b置。多種公知的車載傳感器 被廣泛地用在車輛中以監(jiān)測(cè)車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車輪滑移、和其它描述車輛運(yùn)行的參數(shù)。示 例性的車速傳感器130被描述為代表這種描述車輛操作的車載傳感器，但本發(fā)明旨在包括 EVS系統(tǒng)使用的任何這種傳感器。GPS裝置140和無(wú)線通訊系統(tǒng)145是本領(lǐng)域公知的與車 外信息源如衛(wèi)星系統(tǒng)180和蜂窩式通訊塔190進(jìn)行通訊的裝置。GPS裝置140可以與3D地 圖數(shù)據(jù)庫(kù)一起使用，3D地圖數(shù)據(jù)庫(kù)包括由關(guān)于車輛當(dāng)前位置的GPS裝置140接收的涉及總 體坐標(biāo)的詳細(xì)信息。HUD 150包括擋風(fēng)玻璃，擋風(fēng)玻璃裝配有可以顯示投射到其上的圖像 的特征部件，同時(shí)保持透明或?qū)嵸|(zhì)上透明以便車輛的乘員通過(guò)擋風(fēng)玻璃可以清楚地觀察車 外。應(yīng)當(dāng)理解，雖然HUD 150包括車輛前方的擋風(fēng)玻璃，但是車輛內(nèi)的其它表面也可用于投 射，包括側(cè)窗和后窗。此外，前擋風(fēng)玻璃上的視圖可以作為連續(xù)的圖像在前部車輛“A-柱” 上且至所述側(cè)窗上連續(xù)。EVS圖形引擎(graphics engine) 155包括顯示軟件或程序，其將 來(lái)自EVS系統(tǒng)管理器110的顯示要求翻譯成描述信息的圖形表示。EVS圖形引擎155包括 補(bǔ)償擋風(fēng)玻璃的彎曲和傾斜表面以及圖形所投射到的任何其它表面的程序。EVS圖形引擎 155控制圖形投射系統(tǒng)158，圖形投射系統(tǒng)158包括產(chǎn)生激勵(lì)光從而投射圖形表示的激光器 或投射裝置。乘員眼睛位置感測(cè)系統(tǒng)160包括本領(lǐng)域公知的傳感器以近似(估計(jì))乘員頭 部的位置并進(jìn)一步近似乘員眼睛的方位或注視部位?；诔藛T眼睛位置感測(cè)系統(tǒng)160的輸 出以及與車輛周圍環(huán)境相關(guān)的跟蹤位置信息的輸入數(shù)據(jù)，EVS系統(tǒng)管理器110可以準(zhǔn)確地 將圖形圖像配準(zhǔn)至HUD，從而乘員可以通過(guò)擋風(fēng)玻璃看見覆蓋有視覺圖像的圖像。上述EVS包括眼睛感測(cè)和頭部感測(cè)裝置，所述裝置允許估計(jì)眼睛位置、允許在HUD 上配準(zhǔn)圖像以使得所述圖像與操作者的視野相對(duì)應(yīng)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，頭部和眼睛位置的估 計(jì)可以通過(guò)多種方法獲得。例如，在類似于調(diào)節(jié)后視鏡的過(guò)程中，操作者可以在進(jìn)入車輛時(shí) 使用校準(zhǔn)程序來(lái)將圖形和檢測(cè)到的對(duì)象對(duì)準(zhǔn)。在另一實(shí)施方式中，在車輛中的縱向座椅位
8置可以用來(lái)估計(jì)駕駛員頭部的位置。在另一實(shí)施方式中，后視鏡的手動(dòng)調(diào)節(jié)可以用來(lái)估計(jì) 操作者眼睛的位置。應(yīng)當(dāng)理解，方法的組合也可以用來(lái)更加精確地估計(jì)操作者的頭部位置， 這些方法例如是座椅位置和鏡子調(diào)節(jié)角。在HUD上完成圖形的精確配準(zhǔn)的多種方法是可以 預(yù)期的，且本發(fā)明不限于這里描述的具體實(shí)施方式
。示例性EVS包括寬視場(chǎng)；全擋風(fēng)玻璃(HUD)；實(shí)質(zhì)上透明的屏幕，包括在其上顯示 投射的圖形圖像的功能；HUD圖像引擎，包括在擋風(fēng)玻璃上能投射圖像的一個(gè)或多個(gè)激光器； 輸入源，其獲得與車輛運(yùn)行環(huán)境相關(guān)的數(shù)據(jù)；以及，包括程序的EVS系統(tǒng)管理器，所述程序 監(jiān)測(cè)來(lái)自輸入裝置的輸入、處理所述輸入并確定與運(yùn)行環(huán)境相關(guān)的關(guān)鍵信息、并建立需要由 HUD圖像引擎建立圖形圖像的請(qǐng)求。然而，應(yīng)當(dāng)理解，該示例性EVS只是EVS能采取的多種構(gòu) 造方式中的一種。例如，視覺或攝像機(jī)系統(tǒng)對(duì)接下來(lái)將描述的各種EVS應(yīng)用都是有用的。然 而，應(yīng)當(dāng)理解，示例性EVS系統(tǒng)可以不使用視覺系統(tǒng)來(lái)運(yùn)行，例如，從僅僅GPS裝置、3D地圖數(shù) 據(jù)庫(kù)和車載傳感器來(lái)提供有用的信息。在替代選擇中，應(yīng)當(dāng)理解示例性EVS系統(tǒng)可以不訪問(wèn) GPS裝置或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)而運(yùn)行，取而代之的是只使用來(lái)自視覺系統(tǒng)和雷達(dá)系統(tǒng)的輸入。這里公 開的系統(tǒng)和方法的多種不同的配置是可能的，本發(fā)明并不限于這里描述的示例性實(shí)施例。包括HUD的擋風(fēng)玻璃對(duì)EVS的運(yùn)行是重要的。為了實(shí)現(xiàn)作為在其上可顯示圖形圖 像的顯示裝置的同時(shí)還能起到通過(guò)其可看到相關(guān)特征的媒介的作用，車輛的擋風(fēng)玻璃必須 是透明的且能顯示激勵(lì)光源所投射的圖像。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)上透明的顯示器的示 例圖。觀察者10通過(guò)基板14能看到任意對(duì)象(例如立方體12)?；?4可以是透明的 或?qū)嵸|(zhì)上透明的。在觀察者10通過(guò)基板14看到任意對(duì)象12的同時(shí)，觀察者10還可以看 到基板14上產(chǎn)生的圖像(例如圓15和三角形16)?；?4可以是車輛擋風(fēng)玻璃、建筑窗 戶、玻璃基板、塑料基板、聚合物基板或其它本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的透明(或?qū)嵸|(zhì)上透 明)的介質(zhì)的一部分。其它基板可以補(bǔ)充基板14以提供色彩、基板保護(hù)、濾光(例如過(guò)濾 外部紫外光)、以及其它功能。圖2顯示了根據(jù)實(shí)施方式的透明顯示裝置的照射，其由來(lái)自光源(例如裝置20所 示的投射器或激光器)的激勵(lì)光(例如紫外光或紅外光)照射?；?4可以接收來(lái)自光 源(例如投射器或激光器20)的激勵(lì)光。接收到的激勵(lì)光可以被基板14上的發(fā)光材料吸 收。當(dāng)發(fā)光材料接收所述激勵(lì)光時(shí)，發(fā)光材料可以發(fā)出可見光。相應(yīng)地，通過(guò)選擇性地用激 勵(lì)光照射所述基板14，可以在基板14上產(chǎn)生圖像(例如圓15和三角形16)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述激勵(lì)光可以是紫外光。如果所述激勵(lì)光是紫外光，那 么，當(dāng)發(fā)光材料響應(yīng)于紫外光發(fā)出可見光時(shí)，發(fā)生下變換(down-conversion)物理現(xiàn)象。具 體地，紫外光比可見光具有短的波長(zhǎng)和高的能量。相應(yīng)地，當(dāng)發(fā)光材料吸收紫外光并發(fā)出較 低能量的可見光時(shí)，紫外光被下變換為可見光，因?yàn)樽贤夤庠诒晦D(zhuǎn)換成可見光時(shí)其能級(jí)下 降。在實(shí)施方式中，所述發(fā)光材料是熒光材料。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，激勵(lì)光可以是紅外光。如果激勵(lì)光是紅外光，那么，當(dāng)發(fā) 光材料響應(yīng)于所述紅外光發(fā)出可見光時(shí)，發(fā)生上變換(up-conversion)物理現(xiàn)象。具體地， 紅外光比可見光具有長(zhǎng)的波長(zhǎng)和低的能量。相應(yīng)地，當(dāng)發(fā)光材料吸收紅外光并發(fā)出較高能 量的可見光時(shí)，紅外光被上變換為可見光，因?yàn)榧t外光在被轉(zhuǎn)換成可見光時(shí)其能級(jí)上升。在 實(shí)施方式中，所述發(fā)光材料是熒光材料。在上變換物理現(xiàn)象中，多于一個(gè)紅外光子的吸收對(duì) 每個(gè)可見光子的發(fā)射是必要的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解這種需求，即需要多光子的吸收會(huì)使得紅外光與紫外光相比作為激勵(lì)光是一種不太不理想的選擇。在圖1所示的實(shí)施方式中，激勵(lì)光由包括投射器的裝置20輸出。投射器可以是數(shù) 字投射器。在實(shí)施方式中，投射器是微鏡陣列(MMA)投射器(例如數(shù)字光處理(DLP，digital light processing)投射器)。輸出紫外光的MMA投射器除了具有適應(yīng)紫外光光譜的濾光 器的色輪外，可以類似于輸出可見光的MMA投射器。在其它實(shí)施方式中，投射器是液晶顯示 器(LCD，liquid crystal display)投射器。在實(shí)施方式中，投射器可以是硅基液晶(LC0S， liquid crystal on silicon)投射器。在實(shí)施方式中，投射器可以是模擬投射器(例如滑 動(dòng)膠片投射器或電影膠片投射器)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)會(huì)想到其它類型的可以用來(lái)在基 板14上投射紫外光的投射器。圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明在表面上的示例性圖形投射。輻射源310送出強(qiáng)烈的、不 可見(或低于可見)輻射的準(zhǔn)直(平行)光束。輻射光束穿過(guò)光學(xué)圖像處理器330，且改變 后的輻射光束350被投射到熒光變換(FCdIuorescenceconversion)顯示屏380上。公開 了多種圖像顯示的方法。在第一示例性方法中，擴(kuò)大的靜態(tài)輻射光束通過(guò)包括產(chǎn)生暗圖像 的通斷式開關(guān)矩陣(例如，微小反射鏡矩陣)的圖像處理器330被應(yīng)用，并且熒光可見圖像 通過(guò)暗圖像的熒光變換而在顯示屏380上產(chǎn)生。靜態(tài)圖像通常從查詢表中產(chǎn)生。在第二示 例性方法中，輻射光束與圖像處理器330相聯(lián)，圖像處理器330包括二維光束掃描儀(例如 檢流計(jì)，聲光光偏轉(zhuǎn)器(AOLD，acousto-optic light deflector)，和電光光偏轉(zhuǎn)器(E0LD， electro-optic light deflector))。電信號(hào)被用于控制所述輻射光束以在給定的時(shí)間照 射屏幕的具體點(diǎn)。一個(gè)示例性FC屏幕通常具有下列結(jié)構(gòu)層384，其包含被附連或分散在均 勻介質(zhì)中的熒光毫微粒子或分子；涂層388，其傳遞不可見輻射的同時(shí)反射可見的發(fā)射光； 以及基板層390，其吸收余下的不可見輻射。替代地，所述屏幕包括層384，其包含被附連 或分散在均勻介質(zhì)中的熒光毫微粒子或分子；涂層388，其吸收不可見輻射；和可見的透明 基板層390。自粘接層和保護(hù)層例如防劃層也可以添加到所述屏幕結(jié)構(gòu)。公開了 FC的兩種替代方案。圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明利用激勵(lì)光從HUD發(fā)出可見 光的方案。如圖4所示，所述第一方案被稱為下變換，其中激勵(lì)光的波長(zhǎng)小于熒光波長(zhǎng)。能 級(jí)圖顯示了下變換分子或毫微粒子。較短波長(zhǎng)激勵(lì)光的光子具有較多的能量，并導(dǎo)致從較 低能級(jí)410到較高能級(jí)420的躍遷415。所述發(fā)射包括與具有較小能隙的兩種能級(jí)相關(guān)的 躍遷425。第二方案(未示出)被稱作上變換，其中激勵(lì)光的波長(zhǎng)大于熒光波長(zhǎng)。在所述第 二方案中，需要來(lái)自激光器的兩個(gè)或更多個(gè)光子來(lái)激勵(lì)熒光粒子，以便產(chǎn)生可見熒光光子。 較長(zhǎng)波長(zhǎng)的激勵(lì)激光器導(dǎo)致從較低能態(tài)經(jīng)過(guò)中間態(tài)到達(dá)較高能態(tài)的兩個(gè)躍遷。所述發(fā)射包 括與兩個(gè)能級(jí)相關(guān)的躍遷，所述兩個(gè)能級(jí)的能隙小于與兩個(gè)激光光子相關(guān)的能量。針對(duì)第 一種方案的通常方法是應(yīng)用具有小于500nm波長(zhǎng)的UV (或藍(lán))光源來(lái)激勵(lì)圖像屏幕上的熒 光分子或毫微粒子。所述UV源包括固體激光器、半導(dǎo)體激光二極管、氣體激光器、染料激光 器、準(zhǔn)分子激光器、和本領(lǐng)域熟悉的其它UV光源。針對(duì)第二種方案的通常方法是應(yīng)用具有 大于700nm波長(zhǎng)的紅外線激光器來(lái)激勵(lì)所述屏幕上的熒光分子或粒子。所述IR激光器包 括固體激光器、半導(dǎo)體激光二極管和本領(lǐng)域熟悉的其它IR源。在上述兩種方式中，激勵(lì)光 束強(qiáng)度被調(diào)節(jié)以產(chǎn)生不同強(qiáng)度或灰度級(jí)的可見熒光。還公開了多種熒光材料。這些材料的共同特性是熒光粒子的尺寸非常小。通常， 具有0. 5nm至500nm之間尺寸的毫微粒子或分子被優(yōu)選為具有最小的散射效應(yīng)，散射效應(yīng)減少屏幕的可見透明度。這些材料分為四類無(wú)機(jī)毫微米尺寸磷光體；有機(jī)分子和染料；基 于半導(dǎo)體的毫微粒子；和有機(jī)金屬分子。對(duì)于下變換，下列材料可以用來(lái)形成FC顯示屏1.無(wú)機(jī)或陶瓷磷光體或毫微粒 子，包括但不限于金屬氧化物、金屬鹵化物、金屬硫族化物(例如金屬硫化物)、或它們的混 合物，例如金屬氧-鹵化物、金屬氧-硫族化物。這些無(wú)機(jī)磷光體在熒光燈和電子監(jiān)視器中 有廣泛的應(yīng)用。這些材料可以將較短波長(zhǎng)光子(例如UV和藍(lán)光)轉(zhuǎn)換成較長(zhǎng)波長(zhǎng)的可見 光，并能容易地沉積在顯示屏上或分散在屏幕中。2.激光染料和小的有機(jī)分子，以及熒光有 機(jī)聚合物。這些也可將較短波長(zhǎng)激光光子(例如UV和藍(lán)光)轉(zhuǎn)換成較長(zhǎng)波長(zhǎng)的可見光，并 能容易地沉積在顯示屏上。因?yàn)樗鼈冊(cè)诠腆w中處于分子狀態(tài)，所以屏幕透明度由于沒有粒 子散射而得到保持。3.半導(dǎo)體毫微粒子，例如II -VI或III-V化合物半導(dǎo)體，例如，熒光量 子點(diǎn)。此外，它們添加到屏幕中不會(huì)影響光學(xué)透明度。4.有機(jī)金屬分子。所述分子至少包 括金屬中心，例如稀土元素(例如Eu，Tb，Ce，Er，Tm, Pr，Ho)和過(guò)渡金屬元素例如Cr，Mn， Zn，Ir，Ru，V，以及主族元素例如B，Al，Ga等。金屬元素被化學(xué)鍵合成有機(jī)基團(tuán)以防止熒光 從主體(基質(zhì)，host)或溶劑中猝滅(quenching)。填充這種有機(jī)金屬化合物的屏幕不會(huì)散 射光或影響屏幕的透明度，這不像微尺寸粒子那樣。在上述的下變換FC材料或分子中，可以由長(zhǎng)波UV(例如> 300nm)到藍(lán)光 (< 500nm)的激光器激勵(lì)并產(chǎn)生可見光發(fā)射的那些材料或分子可以用在本申請(qǐng)的實(shí)施例 中。例如，磷光體可以是摻有Ce的磷光體的石榴石系列(YmAl-m) 3 (Α1ηΒ1-η) 5012，其中0 <=m, η <= 1 ；A包括其它稀土元素，B包括B、Ga。此外，包含金屬硅酸鹽、金屬硼酸鹽、 金屬磷酸鹽和金屬鋁酸鹽主體的磷光體被優(yōu)選應(yīng)用到FC顯示器中；此外，毫微顆粒磷光體 也被優(yōu)選應(yīng)用在FC顯示器中，這些毫微顆粒包括通常的稀土元素(例如Eu，Tb，Ce, Dy， Er，Pr，Tm)以及過(guò)渡或主族元素(例如Mn，Cr，Ti，Ag，Cu，Zn，Bi，Pb，Sn，Tl)作為熒光活 化體。最后，一些無(wú)摻雜的材料(例如金屬(如Ca，Zn, Cd)鎢酸鹽，金屬釩酸鹽，ZnO等) 也是優(yōu)選的FC顯示材料。商業(yè)激光染料是另一種示例性FC顯示材料。多種商業(yè)激光染料可以從多個(gè)激光 染料供應(yīng)商那里獲得，包括Lambda Physik，和Exciton等。部分優(yōu)選的激光染料類包括 吡咯甲川(Pyrromethene)，香豆素，若丹明，熒光素，其它芳(族)烴和它們的衍生物等。此 外，有多種包含不飽和碳一碳鍵的聚合物，其也可以用做熒光材料，并具有多種光學(xué)和熒光 應(yīng)用。例如，MEH-PPV、PPV等已經(jīng)被用在光電裝置中，例如聚合物發(fā)光二極管(PLED)。這 種熒光聚合物可以直接用作透明2-D顯示屏的熒光層。此外，最近開發(fā)的半導(dǎo)體毫微粒子 (例如量子點(diǎn))也是優(yōu)選的LIF顯示材料。術(shù)語(yǔ)“半導(dǎo)體毫微粒子”，指的是直徑為Inm至 IOOOnm之間，優(yōu)選為2nm至50nm之間的無(wú)機(jī)微晶。半導(dǎo)體毫微粒子能在激勵(lì)(即，半導(dǎo)體 毫微粒子是發(fā)光的)時(shí)發(fā)射電磁輻射。所述毫微粒子可以是均勻毫微晶體，或包括多種殼 體(shell)。例如，其包括一個(gè)或多個(gè)第一半導(dǎo)體材料的“核心”，并可被第二半導(dǎo)體材料的 “殼體”圍繞。所述核和/或殼體可以是半導(dǎo)體材料，這些材料包括但不限于II -VI族(ZnS， ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, MgS, MgSe, MgTe, CaS, CaSe, CaTe, SrS, SrSe, SrTe，BaS，BaSe，BaTe 等)和III - V族(GaN，GaP，GaAs，GaSb，InN, InP，InAs，InSb 等)以 及IV (Ge, Si等)材料，以及它們的合金或混合物。最后，包含稀土或過(guò)渡元素陽(yáng)離子的熒光有機(jī)金屬分子也被用在下變換熒光屏中。這種分子包括稀土元素的金屬中心，所述稀土元素包括Eu，Tb，Er, Tm, Ce, 其外保護(hù)有有機(jī)螯合基團(tuán)。金屬中心也可以包括過(guò)渡元素例如Zn，Mn, Cr, Ir等和主 族元素例如B，Al，Ga。這種有機(jī)金屬分子可以容易地溶解在液體或透明固態(tài)主介質(zhì) (host media)中并形成用于具有最小光散射的2_D透明顯示器的透明熒光屏。這種熒 光有機(jī)金屬分子的一些例子包括1·三(二苯甲酰甲烷)單(鄰二氮雜菲)銪(III) (Tris (dibenzoylmethane)mono (phenanthroline) europium( III )) ；2.三(8-輕基喹 啉)鉺(Tris (8-hydroxyquinoline) erbium) ；3.三(1-苯基-3-甲基 _4-(2，2_ 二 甲 基丙烷-Ι-oyl)鄰 二氮雜環(huán)戊烯-5-—)鋱(III) (Tris (l-phenyl-3-methyl-4-(2， 2-dimethylpropan-l-oyl)pyrazolin-5-one) terbium (III)) ；4. 二 (2_ 甲基 _8_ 美5基酉昆) 鋅(Bis (2-methyl-8-hydroxyquinolato) zinc) ；5.聯(lián)苯硼焼 _8_ 羥基喹啉酸鹽(Diphenyl borane-8-hydroxyquinolate)0上變換磷光體與所述的下變換熒光材料的化學(xué)成分相似。用于熒光變換顯示器的 上變換磷光體還包括下列材料或分子的選擇1.激光染料，即，通過(guò)吸收至少兩個(gè)紅外光 子且發(fā)射可見光而可被激勵(lì)的有機(jī)小分子。2.熒光聚合物，即，通過(guò)吸收至少兩個(gè)紅外光 子且發(fā)射可見光而可被激勵(lì)的聚合物種類。3.無(wú)機(jī)或陶瓷粒子或毫微粒子，包括傳統(tǒng)的上 變換磷光體(例如金屬氟化物，金屬氧化物)，其通過(guò)吸收至少兩個(gè)紅外光子且發(fā)射可見光 而可被激勵(lì)。4.半導(dǎo)體粒子，包括毫微粒子，例如II-VI或III-V化合物半導(dǎo)體，例如量子 點(diǎn)，已在上述“下變換”半導(dǎo)體中詳細(xì)描述。熒光上變換無(wú)機(jī)磷光體包括但不限于金屬氧化物，金屬鹵化物，金屬硫族化物 (例如硫化物)，或它們的混合物，例如金屬氧_鹵化物，金屬氧_硫族化物。它們通常摻 有稀土元素(例如Yb<3+>，Er<3+>, Tm<3+> ；一些主體的例子包括但不限于NaYF4，YF3， BaYF5, LaF3, La2Mo08, LaNb04, Ln02S ；其中 Ln 是稀土元素，例如 Y，La, Gd)。這些 FC 顯示 材料可被用于形成多種FC顯示對(duì)象。這些對(duì)象包括屏幕，板，窗戶，壁，告示板，和其它顯 示表面。有多種手段將這些熒光分子或材料結(jié)合到顯示表面上1.它們可以溶解(有機(jī)染 料)或分散(無(wú)機(jī)粒子)在溶劑(水或有機(jī)溶劑)中。液體熒光配方(liquidfluorescent formula)可以涂覆在表面上并在干燥后形成固體膜或涂層，或者它們可以以液體形式夾在 兩個(gè)表面之間。2.它們可以溶解(有機(jī)染料)或分散(無(wú)機(jī)粒子)在固體主體中，例如玻 璃、聚合物、凝膠體、無(wú)機(jī)_有機(jī)混合主體、布、紙張、膜、帶等，并將固體轉(zhuǎn)變成用于激光顯 示的熒光對(duì)象。3. —些對(duì)象(例如布，紙張，帶，熒光聚合物)可以已經(jīng)包含熒光分子或發(fā) 光官能團(tuán)。在那種情況下，它們可以直接用作激光顯示對(duì)象。回到圖2所示的示例性實(shí)施例，激勵(lì)光從裝置20輸出，在該示例中，裝置20是激 光器。從裝置20輸出的激光束的強(qiáng)度和/或運(yùn)動(dòng)可以被調(diào)節(jié)以在基板14中產(chǎn)生圖像。在 下變換實(shí)施方式中，來(lái)自激光器的輸出可以是紫外光。在上變換實(shí)施方式中，來(lái)自激光器的 輸出可以是紅外光。圖2是根據(jù)實(shí)施例的分散在實(shí)質(zhì)上透明的基板中的發(fā)光材料(例如，發(fā)光粒子22) 的示例圖。當(dāng)激勵(lì)光被發(fā)光粒子22吸收時(shí)，所述發(fā)光粒子發(fā)出可見光。相應(yīng)地，在下變換 實(shí)施方式中，當(dāng)紫外光被發(fā)光粒子22吸收時(shí)，從所述發(fā)光粒子發(fā)出可見光。類似的，在上變 換實(shí)施方式中，當(dāng)紅外光被發(fā)光粒子22吸收時(shí)，從所述發(fā)光粒子發(fā)出可見光。在一些示例性實(shí)施方式中，多于一個(gè)的投射器或激光器可以用來(lái)照射。例如，第一
12投射器可以用于發(fā)出第一顏色的發(fā)光材料的激勵(lì)，第二投射器可以用于發(fā)出第二顏色的發(fā) 光材料的激勵(lì)。多于一個(gè)的投射器的使用可以增加由發(fā)光材料吸收的激勵(lì)光的量。通過(guò)增 加被吸收的激勵(lì)光的量，可以增加從發(fā)光材料發(fā)出的可見光的量。發(fā)出的可見光的量越大， 顯示器越亮。在實(shí)施方式中，第一投射器可以指定用來(lái)促使紅光的發(fā)出，第二投射器可以指 定用來(lái)促使綠光的發(fā)出，第三投射器可以指定用來(lái)促使藍(lán)光的發(fā)出。然而，其它配置是可以 想到的。例如，可以想到使用兩個(gè)投射器、四個(gè)投射器、促使原色發(fā)出的投射器、促使非原色 發(fā)出的投射器、以及激光器以類似的配置代替投射器。圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)光材料，其包括分散在實(shí)質(zhì)上透明的基板中的 發(fā)光粒子22。這些發(fā)光粒子22可以是整個(gè)圖2中或如圖2所示的實(shí)質(zhì)上類似的粒子，所述 粒子可以在成分上不同。當(dāng)激勵(lì)光被發(fā)光粒子22吸收時(shí)，所述粒子發(fā)出可見光。相應(yīng)地， 在下變換實(shí)施方式中，當(dāng)紫外光被發(fā)光材料吸收時(shí)，從所述發(fā)光材料發(fā)出可見光。類似地， 在上變換實(shí)施方式中，當(dāng)紅外光被發(fā)光材料吸收時(shí)，從所述發(fā)光材料發(fā)出可見光。在實(shí)施方 式中，每個(gè)發(fā)光材料可以是不同類型的發(fā)光材料，其響應(yīng)于激勵(lì)光(例如紫外或紅外光)的 波長(zhǎng)的不同范圍發(fā)出不同波長(zhǎng)范圍的可見光。發(fā)光粒子22可以分散在整個(gè)基板14中。在替代方案中，如圖2所示，所述粒子可 以設(shè)置在基板14的表面上。發(fā)光粒子22可以通過(guò)涂覆在基板14上而與基板14形成一體。 發(fā)光材料可以是熒光材料，其響應(yīng)于電磁輻射(例如可見光，紫外光，或紅外光)的吸收而 發(fā)出可見光，所述電磁輻射與發(fā)出的可見光相比具有不同的波長(zhǎng)。所述粒子的尺寸可以小 于可見光的波長(zhǎng)，這會(huì)減少或消除由粒子導(dǎo)致的可見光的散射。粒子小于可見光波長(zhǎng)的例 子是毫微粒子或分子。根據(jù)實(shí)施方式，每個(gè)發(fā)光粒子具有小于約400納米的直徑。根據(jù)實(shí) 施方式，每個(gè)發(fā)光粒子具有小于約300納米的直徑。根據(jù)實(shí)施方式，每個(gè)發(fā)光粒子具有小于 約200納米的直徑。根據(jù)實(shí)施方式，每個(gè)發(fā)光粒子具有小于約100納米的直徑。根據(jù)其它 實(shí)施方式，每個(gè)發(fā)光粒子具有小于約50納米的直徑。所述發(fā)光粒子可以是單個(gè)分子。可以想到其它方法將發(fā)光材料一體形成在基板14的表面上。類似于圖2所示的 實(shí)施方式，每個(gè)發(fā)光材料可以是不同類型的發(fā)光材料，它們響應(yīng)于激勵(lì)光(例如紫外或紅 外光)的波長(zhǎng)的不同范圍發(fā)出不同波長(zhǎng)范圍的可見光。發(fā)光材料可以是熒光材料，其響應(yīng) 于電磁輻射(例如可見光，紫外光，或紅外光)的吸收而發(fā)出可見光，所述電磁輻射與發(fā)出 的可見光相比具有不同的波長(zhǎng)。發(fā)光材料可以包括發(fā)光粒子。在DLP或MMA投射器實(shí)施方式中，從DLP投射器發(fā)出的紫外光的波長(zhǎng)可以使用色 輪來(lái)調(diào)節(jié)，所述色輪具有特殊的紫外光通過(guò)過(guò)濾器(ultraviolet passfilter)。類似的調(diào) 節(jié)技術(shù)可以應(yīng)用在其它投射器實(shí)施方式中或激光器實(shí)施方式中。在實(shí)施方式中，可以使用 多個(gè)投射器和多個(gè)激光器，每個(gè)都與具體的紫外波長(zhǎng)范圍相關(guān)聯(lián)以激勵(lì)具體類型的發(fā)光粒 子，從而輸出光的具體顏色。圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明發(fā)光粒子在基板上的示例性布置。圖5是不同類型的發(fā)光 粒子的示例圖，這些粒子與不同的可見顏色相關(guān)，其可被涂覆在實(shí)質(zhì)上透明的基板中的基 板14的區(qū)域(例如，條紋區(qū)域32、條紋區(qū)域34以及條紋區(qū)域36)上。在實(shí)施方式中，基板 14可以包括不同的區(qū)域，不同類型的發(fā)光粒子分散在所述不同的區(qū)域中。例如，第一類型的 發(fā)光粒子(例如與紅光相關(guān)的發(fā)光粒子)可以分散在條紋區(qū)域32中，第二類型的發(fā)光粒子 (例如與綠光相關(guān)的發(fā)光粒子)可以分散在條紋區(qū)域34中，第三類型的發(fā)光粒子(例如與藍(lán)光相關(guān)的發(fā)光粒子)可以分散在條紋區(qū)域36中。條紋區(qū)域可以以條帶的形式(即，行) 形成。在替代方案中，條紋部段可以被再次分成塊矩陣圖案(block matrixpattern)，每個(gè) 塊中具有交替的顏色。在條紋區(qū)域涂覆在基板14的表面上的替代方案中，條紋區(qū)域可以分 散通過(guò)基板。投射器或激光器(例如投射器或激光器20)可以使用激勵(lì)所有不同類型的發(fā)光粒 子的激勵(lì)光波長(zhǎng)范圍，并通過(guò)激勵(lì)光的空間調(diào)制選擇性地照射不同的顏色。例如，在圖5的 例子中，為了在基板14給定的區(qū)域中發(fā)射綠色可見光，投射器或激光器可以照射條紋區(qū)域 34的部分(例如，其包括與綠光相關(guān)的發(fā)光粒子)。在空間隔開的不同類型的發(fā)光粒子的 實(shí)施方式中，不需要激勵(lì)光源調(diào)節(jié)激勵(lì)光的波長(zhǎng)以產(chǎn)生不同的顏色，因?yàn)轭伾梢酝ㄟ^(guò)激 勵(lì)光的空間調(diào)制來(lái)選擇。在實(shí)施方式中，圖5中投射在基板14上的激勵(lì)光可以被波長(zhǎng)調(diào)制以導(dǎo)致不同顏色 的發(fā)射。相應(yīng)地，其可以不必空間調(diào)節(jié)所述激勵(lì)光。當(dāng)投射在基板14上的激勵(lì)光被波長(zhǎng)調(diào) 制時(shí)，只有對(duì)特殊波長(zhǎng)敏感的區(qū)域(例如條紋或像素)才會(huì)被照亮。在實(shí)施方式中，激勵(lì)光 可以既被空間調(diào)制又被波長(zhǎng)調(diào)制。圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明分層布置在基板上的不同類型的發(fā)光材料。在實(shí)施方式 中，發(fā)光材料92，94，96對(duì)光實(shí)質(zhì)上是透明(可透過(guò))的，除了對(duì)每種不同的發(fā)光材料92，94 和96來(lái)說(shuō)具有被吸收且不同的特殊波長(zhǎng)范圍的光。相應(yīng)地，在實(shí)施方式中，投射在基板14 上的激勵(lì)光不需要被空間調(diào)制。此外，所述層可以以不同的厚度涂覆在所述基板上。通過(guò) 涂覆不同厚度的不同發(fā)光材料92，94和96，特定類型材料的激勵(lì)光的響應(yīng)性可以被控制。 例如，可以理想的平衡不同原色的發(fā)射，因?yàn)椴煌陌l(fā)光材料可以由相同的吸收光的量以 不同的強(qiáng)度照射不同的顏色。在實(shí)施方式中，屏幕使用RGB元素被像素化。每個(gè)像素分別包括RGB的三個(gè)部分。 單一投射的UV光束可以照在所述像素化的屏幕上。為了得到不同顏色的RGB的各種混合， 在像素上的相同的UV投射光束可以被轉(zhuǎn)換成覆蓋像素內(nèi)的RGB元素的特定量的面積。相應(yīng) 地，只有一個(gè)投射光束需要來(lái)產(chǎn)生全部顏色的投射圖像。用于像素的RGB的顏色平衡可以 被計(jì)算并轉(zhuǎn)換成屏幕上的RGB元素的正確面積，隨后所述光束可以被轉(zhuǎn)換成覆蓋每個(gè)RGB 元素的正確的相對(duì)面積百分比，從而在像素上顯示正確的顏色。圖7是根據(jù)本發(fā)明的不同發(fā)光材料的激勵(lì)和發(fā)射關(guān)系的示例圖。示例性區(qū)域48 顯示了第一種發(fā)光材料的激勵(lì)/發(fā)射截面。示例性區(qū)域46顯示了第二種發(fā)光材料的激勵(lì)/ 發(fā)射截面。示例性區(qū)域50顯示了第三種發(fā)光材料的激勵(lì)/發(fā)射截面。然而，應(yīng)當(dāng)理解，多 種示例性激勵(lì)/發(fā)射截面是可以預(yù)期的，包括其中能產(chǎn)生多個(gè)發(fā)射范圍的單激勵(lì)頻率范 圍的實(shí)施方式，或相反地，其中多種激勵(lì)頻率范圍可以交替地產(chǎn)生相同或重疊發(fā)射范圍的 實(shí)施方式。多個(gè)發(fā)光粒子的每個(gè)可以具有小于約500納米的直徑。多個(gè)發(fā)光粒子的每個(gè)可以 具有小于約400納米的直徑。多個(gè)發(fā)光粒子的每個(gè)可以具有小于約300納米的直徑。多個(gè) 發(fā)光粒子的每個(gè)可以具有小于約200納米的直徑。多個(gè)發(fā)光粒子的每個(gè)可以具有小于約 100納米的直徑。多個(gè)發(fā)光粒子的每個(gè)可以具有小于約50納米的直徑。多個(gè)發(fā)光粒子的每 個(gè)可以是單個(gè)分子。多個(gè)發(fā)光粒子中的每個(gè)可以是單個(gè)原子。上述實(shí)施方式描述了熒光粒子作為在車輛的不同的實(shí)質(zhì)上透明的擋風(fēng)玻璃上顯示圖形圖像的方法。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，其它公知的在可以是不同的實(shí)質(zhì)上透 明的顯示器上投射圖形圖像的方法也是可行的。圖8是根據(jù)本發(fā)明分散在實(shí)質(zhì)上透明或半 透明基板中的微結(jié)構(gòu)的模式(圖案)的示例圖。微結(jié)構(gòu)26被選擇性地分散在基板14的區(qū) 域中。微結(jié)構(gòu)26的區(qū)域的寬度可以是約1納米至約10毫米的范圍。微結(jié)構(gòu)26的區(qū)域形 成一種模式(例如遮蔽體或格柵)，從而在具有微結(jié)構(gòu)26的情況下觀察者10的光路30具 有受限制的截面。在實(shí)施方式中，所述模式是重復(fù)的。模式的填充因數(shù)可以在約0.01%至 約99%的范圍。然而，來(lái)自裝置20的光路28可以與微結(jié)構(gòu)26的區(qū)域成一角度，從而最大 化具有微結(jié)構(gòu)26的截面，增加來(lái)自裝置20的可見圖像的散射以增加基板14上的可見圖像 的照明。微結(jié)構(gòu)26的區(qū)域的間距可以在約1納米至約10毫米的范圍內(nèi)。微結(jié)構(gòu)26的區(qū) 域的厚度可以在約1微米至約10毫米的范圍。微結(jié)構(gòu)26的區(qū)域的厚度可以小于微結(jié)構(gòu)26 的區(qū)域的寬度和/或間距。圖9是根據(jù)本發(fā)明，類似于圖8的，布置在實(shí)質(zhì)上透明或半透明基板的表面上的微 結(jié)構(gòu)模式的示例圖。微結(jié)構(gòu)38可以涂覆在基板14上的區(qū)域中。微結(jié)構(gòu)38的區(qū)域形成遮 蔽體，從而在具有微結(jié)構(gòu)38的情況下觀察者10的光路30具有受限制的(例如最小化的) 截面。然而，來(lái)自裝置20的光路28可以與微結(jié)構(gòu)38的區(qū)域成一角度，從而最大化具有微 結(jié)構(gòu)的截面，增加來(lái)自裝置20的可見圖像的散射以增加基板14上的可見圖像的照明。在 實(shí)施方式中，具有微結(jié)構(gòu)38模式的每個(gè)元件的基板14表面的截面小于實(shí)質(zhì)上垂直于基板 14的模式的深度，如此可以增加基板14的透明度。圖10是根據(jù)本發(fā)明，類似于圖8的，分散在實(shí)質(zhì)上透明或半透明基板中的成角度 的微結(jié)構(gòu)模式的示例圖。微結(jié)構(gòu)39的傾斜區(qū)域形成在基板14內(nèi)。微結(jié)構(gòu)39的傾斜區(qū)域 的角度影響觀察者10的光路30和投射器18的光路28兩者的截面面積。通過(guò)增加光路28 的截面，可以實(shí)現(xiàn)增加的可視圖像的散射，從而增加可視圖像在基板14上的照明。在實(shí)施 方式中，微結(jié)構(gòu)的傾斜區(qū)域也可以通過(guò)在基板14上涂覆微結(jié)構(gòu)區(qū)域來(lái)實(shí)現(xiàn)。下述實(shí)施方式涉及具有部分或定向透明屏幕的透明投射顯示器。在該顯示器中， 常規(guī)的全色光學(xué)投射器(或單色掃描儀)可以用于部分或定向透明屏幕以顯示光學(xué)圖像。 部分或定向透明屏幕可具有雙重特性。第一，部分或定向透明屏幕可以足夠地透明以允許 環(huán)境光的視覺穿透。第二，部分或定向透明屏幕可以被填充或涂覆有反射性小粒子或微結(jié) 構(gòu)，它們能作為顯示屏偏轉(zhuǎn)或散射被投射的光學(xué)圖像。這種粒子和微結(jié)構(gòu)不完全阻斷經(jīng)過(guò) 窗戶的可見景象。根據(jù)實(shí)施例，有多種方法來(lái)準(zhǔn)備部分或定向透明屏幕。可以在透明或半透明玻璃 或塑料基板中填充從1納米至10微米的細(xì)微顆粒。透明或半透明玻璃或塑料基板可以被 涂覆有1納米至10微米的細(xì)微顆粒。透明或半透明薄玻璃片或塑料膜可以被填充有1納 米至10微米的細(xì)微顆粒。透明或半透明薄玻璃片或塑料膜可以被涂覆有1納米至10微米 的細(xì)微顆粒。漫射網(wǎng)格可以嵌入或模制(圖案成形)在透明或半透明玻璃或塑料片的表面 上。有機(jī)和無(wú)機(jī)粒子或顏料都可以被應(yīng)用在部分或定向透明屏幕中或屏幕上。一些例 子包括鈦氧化物，硅石，氧化鋁，乳膠，聚苯乙烯粒子。在實(shí)施方式中，這些粒子的尺寸可以 在約1納米至約10微米的范圍。在實(shí)施方式中，這些粒子的尺寸可以在約10納米至約1 微米的范圍。這些光散射材料可以以合適的濃度均勻地分散在玻璃或塑料主體中，或它們以合適的厚度涂覆在玻璃或塑料表面上?？梢栽诹Ｗ油繉由蠎?yīng)用保護(hù)覆蓋層或另外的主體 層以防止對(duì)表面產(chǎn)生物理接觸的損害。用于部分或定向透明屏幕的玻璃可以包括對(duì)可見光而言是透明或半透明的無(wú)機(jī) 固體。這種無(wú)機(jī)固體的例子是氧化物和鹵化物。所述玻璃可以包括硅酸鹽，硼硅酸鹽，鉛晶 體，氧化鋁，硅石，熔凝硅石，石英，玻璃陶瓷，金屬氟化物，以及其它類似材料。這些類型的 玻璃可以用作房間、建筑物、和/或運(yùn)動(dòng)車輛中的窗戶。用于部分或定向透明屏幕的塑料可 以包括對(duì)可見光而言是透明或半透明的有機(jī)和聚合固體。用于熒光屏的熱塑性塑料可包括 特殊的熱固性固體，例如透明的凝膠體。所述塑料的一些例子包括聚丙烯酸、聚碳酸酯、聚 乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、PVC、硅酮和其它類似材料。微結(jié)構(gòu)可以一體形成在屏幕板中或表 面上，以從一角度偏轉(zhuǎn)被投射的圖像，同時(shí)允許在法線視角位置實(shí)質(zhì)上可見的透明度。不透 明的漫射網(wǎng)格可以被嵌在薄玻璃或塑料片中。來(lái)自站在屏幕前的觀察者的光散射網(wǎng)格的面 積實(shí)質(zhì)上小于來(lái)自圖像投射器的光散射網(wǎng)格的面積。根據(jù)實(shí)施例的定向透明屏幕結(jié)構(gòu)可以提供很多優(yōu)點(diǎn)。定向透明屏幕結(jié)構(gòu)可以對(duì)垂 直于屏幕或與屏幕的法線角度稍偏離的觀察者來(lái)說(shuō)是實(shí)質(zhì)上透明的。定向透明屏幕結(jié)構(gòu)可 以在與屏幕呈一定傾斜角度處具有對(duì)投射圖像高的反射和偏轉(zhuǎn)。柱形的透明區(qū)域可以是以 所述斜角度對(duì)投射圖像來(lái)說(shuō)是固態(tài)不透明的。這種強(qiáng)的圖像散射可以加強(qiáng)在顯示窗上投射 圖像的對(duì)比，同時(shí)不阻礙垂直于屏幕的直接觀察。定向透明屏幕結(jié)構(gòu)在車輛中可以是有用 的，其中駕駛員的視線通常與擋風(fēng)玻璃正交。在實(shí)施方式中，不透明的柱形物侵入透明主體 玻璃或塑料的深度。在實(shí)施方式中，屏幕上微結(jié)構(gòu)的尺寸和密度可以被改變以適應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn) 視圖的透明度和反射圖像對(duì)比。屏幕的深度和投射角度也可以被改變來(lái)調(diào)節(jié)對(duì)比度和透明 度。在實(shí)施方式中，屏幕的表面可以被模制(圖案成形)成各種非各向同性的結(jié)構(gòu)以 實(shí)現(xiàn)“非各向同性”的屏幕。例如，具有一定厚度(例如10納米至1毫米)的覆蓋層的模 式(圖案)可以通過(guò)各種印刷、沖壓、光刻方法、微接觸印刷、以及其它類似方法應(yīng)用到屏幕 表面。這種印刷可以在屏幕的表面上形成非常精細(xì)的散射特征和結(jié)構(gòu)的模式，其可允許對(duì) 投射圖像的角度散射和顯示，同時(shí)允許以實(shí)質(zhì)上正交于屏幕的角度通過(guò)屏幕的實(shí)質(zhì)上直接 觀察。圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明的基于FC顯示器子系統(tǒng)的二維光束的示例性實(shí)施方式。 激勵(lì)源610優(yōu)選穿過(guò)一組光束直徑控制光學(xué)裝置612和2-D聲光掃描儀615。掃描控制接 口單元620協(xié)調(diào)直接數(shù)字合成器622、RF放大器625和光束直徑控制光學(xué)裝置612的功能。 處理的圖像光束通過(guò)角度擴(kuò)展器650投射到FC屏幕上。為了在FC屏幕上傳遞一致和穩(wěn)定 的圖像，分束器將圖像偏轉(zhuǎn)到位置敏感探測(cè)器(PSD)635中并通過(guò)位置敏感探測(cè)器處理器 630進(jìn)行處理、反饋到掃描控制接口單元620。由632、635、630和620形成的閉環(huán)圖像反饋 被結(jié)合以保持激光束的位置精度和指向穩(wěn)定性。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下可 以對(duì)本文公開的基于FC的顯示器的系統(tǒng)、方法、材料和裝置進(jìn)行多種修改和改進(jìn)。因此，本 發(fā)明包括本發(fā)明公開內(nèi)容的改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型落入隨附的權(quán)利要求及其等同物 的范圍內(nèi)。在實(shí)施方式中，UV燈或較短波長(zhǎng)可見燈被用在投射器中，所述投射器可以是液晶
16顯示器(IXD)或DLP。所述投射器可以與計(jì)算機(jī)、？0々、0￥0、￥0 、17或其它信息輸入裝置對(duì) 接。在實(shí)施方式中，熒光屏可以是透明或半透明玻璃或塑料板，其中填充有熒光有機(jī)染料或 無(wú)機(jī)磷(無(wú)機(jī)磷光體)。透明或?qū)嵸|(zhì)上透明的顯示器可以具有很多應(yīng)用。例如，透明或?qū)嵸|(zhì)上透明的顯示 器可以在運(yùn)動(dòng)運(yùn)載工具的透明或半透明窗戶上顯示圖像，所述運(yùn)動(dòng)運(yùn)載工具例如為汽車、 摩托車、飛行器和船；所述圖像可以是關(guān)于運(yùn)載工具狀態(tài)的信息。當(dāng)前顯示在儀表板電子顯 示器上的方向(例如GPS地圖)可以被投射到運(yùn)載工具的窗戶(例如前玻璃，擋風(fēng)玻璃) 上。駕駛員不需要將其眼睛轉(zhuǎn)移離開道路來(lái)查看所述運(yùn)載工具的狀態(tài)和/或方向。在實(shí)施方式中，熒光屏可以是透明或半透明的玻璃或塑料板，其中填充有熒光有 機(jī)染料或無(wú)機(jī)磷。在實(shí)施方式中，熒光屏可以是涂覆有熒光有機(jī)染料或無(wú)機(jī)磷的透明或半 透明玻璃或塑料板。在實(shí)施方式中，熒光屏可以是透明或半透明的薄玻璃片或塑料膜，其中 填充有熒光有機(jī)染料或無(wú)機(jī)磷。在實(shí)施方式中，熒光屏可以是涂覆有熒光有機(jī)染料或無(wú)機(jī) 磷的透明或半透明薄玻璃片或塑料膜。用于熒光屏的玻璃可以包括無(wú)機(jī)固體，其對(duì)可見光 是透明或半透明的。這種無(wú)機(jī)固體的例子是氧化物和鹵化物。所述玻璃可以包括硅酸鹽，硼 硅酸鹽，鉛晶體，氧化鋁，硅石，熔凝硅石，石英，玻璃陶瓷，金屬氟化物，以及其它類似材料。 這些類型的玻璃可以用作房間，建筑物，和/或運(yùn)動(dòng)車輛中的窗戶。用于熒光屏的塑料可以 包括有機(jī)和聚合固體，它們對(duì)可見光是透明或半透明的。用于熒光屏的熱塑性塑料可包括 特殊的熱固性固體，例如透明的凝膠體。所述塑料的一些例子包括聚丙烯酸、聚碳酸酯、聚 乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、PVC、硅酮和其它類似材料。通過(guò)將玻璃和塑料與熒光染料結(jié)合在一起，玻璃和塑料可以變成熒光投射顯示 器。熒光染料是有機(jī)分子或材料，它們能吸收較高能量光子并發(fā)出較低能量光子。為了發(fā) 出可見光，這些分子可以吸收通常波長(zhǎng)范圍在190nm至590nm或波長(zhǎng)范圍在300nm至450nm 的UV光或較短波長(zhǎng)(例如紫或藍(lán))可見光。熒光染料的一些例子包括(但不限于)從各 個(gè)染料供應(yīng)商可以買到的商業(yè)染料分子，這些染料供應(yīng)商包括Lambda，PhySik和Exciton。 可以應(yīng)用在透明顯示器中的熒光染料包括吡咯甲川(pyrromethene)，香豆素，若丹明，熒光 素，以及其它芳(族)烴和它們的衍生物。此外，還有多種包含不飽和鍵的聚合物，其可以 作為熒光材料使用在透明顯示器中。例如，它們中的一些(MEH-PPV，PPV等)已經(jīng)被用在光 電裝置例如聚合物發(fā)光二極管(PLED)中。通過(guò)將玻璃或塑料與磷光體材料結(jié)合在一起，玻璃或塑料可以變成熒光投射顯示 器。下變換磷光體包括無(wú)機(jī)或陶瓷粒子或毫微粒子，包括但不限于金屬氧化物，金屬鹵化 物，金屬硫族化物(例如金屬硫化物)，或它們的混合體如金屬氧_鹵化物和金屬氧_硫族 化物。這些無(wú)機(jī)磷光體在熒光燈和電子監(jiān)視器中有廣泛的應(yīng)用。它們可以應(yīng)用在將較短波 長(zhǎng)投射光(例如UV和藍(lán))轉(zhuǎn)換成較長(zhǎng)波長(zhǎng)可見光中。它們可以被分散或涂覆于透明屏幕 或窗戶并由相應(yīng)的較短波長(zhǎng)投射光激勵(lì)從而顯示可見圖像。通過(guò)從紫外光(例如波長(zhǎng)大于240納米)至藍(lán)光(例如波長(zhǎng)小于500納米)范圍 內(nèi)的投射光，熒光磷或染料分子可以被激勵(lì)成可見光。用于投射器的燈可以發(fā)出該范圍內(nèi) 波長(zhǎng)的光。這種燈在商業(yè)上是方便得到的(例如那些用于皮膚曬黑目的的燈)。它們可以 是鹵素?zé)簦厥獾陌谉霟?，以及弧光蒸汽?例如汞，氙，氘核等)。這些燈可以包括磷以將 較短波長(zhǎng)的UV轉(zhuǎn)換成較長(zhǎng)波長(zhǎng)的UV。
磷光體包含金屬氧化物主體(例如金屬硅酸鹽、金屬硼酸鹽，金屬磷酸鹽， 金屬鋁酸鹽)；金屬氧商化物，氧硫化物，金屬商化物，金屬硫化物，以及硫族化物 (chalcoginedes)，其可以應(yīng)用于所述投射熒光顯示器?？梢詰?yīng)用在熒光顯示器中的磷光體 的一個(gè)例子包括磷光體的石榴石系列摻有Ce的(YmAl-m) 3 (Α1ηΒ1-η) 5012 ；其中0 < = m、 n<= 1 ;A包括其它稀土元素，B包括B和/或Ga。此外，包括通常的稀土元素(例如Eu， Tb，Ce，Dy，Er, Pr，和 / 或 Tm)以及過(guò)渡或主族元素(例如 Mn，Cr, Ti，Ag，Cu，Zn，Bi，Pb， Sn，和/或Tl)的磷光體作為熒光活化劑可以應(yīng)用于投射熒光顯示器。一些無(wú)摻雜的材料 (例如金屬，Ca, Zn, Cd，鎢酸鹽，金屬釩酸鹽和ZnO)也是發(fā)光材料且可以用在投射熒光顯示 器中。有機(jī)染料和無(wú)機(jī)磷可以填充在玻璃或塑料的主體內(nèi)或涂覆在玻璃或塑料的主體 上以準(zhǔn)備熒光透明屏幕。所述染料分子，如果溶解在主體中，將不會(huì)散射可見光，但是它會(huì) 吸收一些可見光并向主體增加一些顏色色調(diào)。相反，較大的磷粒子會(huì)散射可見光，這會(huì)影響 主體的光學(xué)透明度。實(shí)施方式涉及不同的方法以減少磷粒子對(duì)可見光的散射。在實(shí)施方式 中，磷粒子的尺寸被減小。在實(shí)施方式中，磷粒子的濃度被減少并被均勻地分散在所述主體 中。在實(shí)施方式中，選擇折射率接近于磷的折射率的主體來(lái)減少散射，或選擇折射率接近于 主體的折射率的磷來(lái)減少散射。公知的車輛系統(tǒng)使用傳感器、來(lái)自各種裝置的輸入和車載或遠(yuǎn)程處理以建立與車 輛周圍環(huán)境相關(guān)的信息。例如，自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)使用傳感器如雷達(dá)裝置來(lái)跟蹤對(duì)象，例 如主車前方的目標(biāo)車輛，并根據(jù)相對(duì)于目標(biāo)車輛感測(cè)到的范圍和范圍的改變來(lái)調(diào)節(jié)車速。 防撞系統(tǒng)或碰撞準(zhǔn)備系統(tǒng)分析車輛路徑中感測(cè)到的對(duì)象，并基于感測(cè)到的對(duì)象和車輛之間 碰撞的感知可能性來(lái)采取措施。車道保持系統(tǒng)使用可利用的傳感器和數(shù)據(jù)以保持車輛在車 道標(biāo)志內(nèi)。圖12顯示了根據(jù)本發(fā)明的車輛710系統(tǒng)的示意圖，所述車輛已經(jīng)構(gòu)造有目標(biāo)跟蹤 系統(tǒng)。所述示例性車輛包括用在高速公路上的客車，但是應(yīng)當(dāng)理解，這里描述的本發(fā)明可以 應(yīng)用在任何車輛上，或應(yīng)用在設(shè)法監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程車輛和其它對(duì)象的位置和軌跡的其它系統(tǒng)上。 所述車輛包括控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括在各個(gè)時(shí)間執(zhí)行的各種算法和校準(zhǔn)。所述控制系統(tǒng) 優(yōu)選為整車控制結(jié)構(gòu)的子集，整車控制結(jié)構(gòu)可操作以提供協(xié)調(diào)的車輛系統(tǒng)控制。所述控制 系統(tǒng)可操作以監(jiān)測(cè)來(lái)自各種傳感器的輸入，綜合有關(guān)的信息和輸入，并執(zhí)行算法以控制各 個(gè)致動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，控制目標(biāo)包括例如防撞和自適應(yīng)巡航控制這樣的參數(shù)。所述車 輛控制結(jié)構(gòu)包括多個(gè)分布式處理器和裝置，這些處理器和裝置包括提供如防抱死制動(dòng)、牽 引控制和車輛穩(wěn)定性之類功能的系統(tǒng)控制器。參見圖12-14，示例性的車輛710包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)具有觀測(cè)模塊 722;數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和聚類(DAC)模塊724，該模塊進(jìn)一步包括卡爾曼(Kalman)濾波器724A ；以 及軌跡生命管理(TLM，track life management)模塊726，其記錄軌跡列表726A，軌跡列表 726A包括多個(gè)對(duì)象軌跡。更具體地，所述觀測(cè)模塊包括傳感器714和716，它們的各自傳感 器處理器，以及傳感器、傳感器處理器和DAC模塊之間的互聯(lián)。示例性感測(cè)系統(tǒng)優(yōu)選包括對(duì)象定位傳感器，對(duì)象定位傳感器包括至少兩個(gè)前視 范圍傳感裝置714和716和相應(yīng)的子系統(tǒng)或處理器714A和716A。對(duì)象定位傳感器可以 包括短程雷達(dá)子系統(tǒng)，遠(yuǎn)程雷達(dá)子系統(tǒng)，以及前方視覺子系統(tǒng)。對(duì)象定位傳感裝置可以包
18括任何的范圍傳感器例如FM-CW雷達(dá)，(FrequencyModulated Continuous Wave)，脈沖和 FSK(Frequency Shift Keying)雷達(dá)，和激光雷達(dá)(Light Detection and Ranging)裝置， 以及超聲裝置，其依靠例如多普勒效應(yīng)測(cè)量這樣的效應(yīng)來(lái)定位前方對(duì)象。可能的對(duì)象定位 裝置包括電荷耦合裝置(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)視頻圖像傳感器，以及其它 公知的攝像機(jī)/視頻圖像處理器，它們使用數(shù)字照相方法來(lái)“觀察”前方對(duì)象。這些感測(cè)系 統(tǒng)在車輛應(yīng)用中被用來(lái)檢測(cè)和定位對(duì)象，可以與這些系統(tǒng)一起使用的所述應(yīng)用包括，例如 自適應(yīng)巡航控制，防撞，碰撞準(zhǔn)備，和側(cè)方對(duì)象檢測(cè)。所述示例性車輛系統(tǒng)還可以包括全球 位置感測(cè)(GPS)系統(tǒng)。這些傳感器優(yōu)選布置在車輛710內(nèi)相對(duì)于車輛前方的景象處于相對(duì)沒有障礙的 位置。還應(yīng)當(dāng)明白，這些傳感器中的每一個(gè)提供目標(biāo)對(duì)象的實(shí)際位置或狀態(tài)的估計(jì)，其中所 述估計(jì)包括估計(jì)的位置和標(biāo)準(zhǔn)偏差。這樣，對(duì)象位置和狀態(tài)的傳感檢測(cè)和測(cè)量通常指的是 “估計(jì)”。還應(yīng)當(dāng)理解，這些傳感器的特性是互補(bǔ)的，其中一些傳感器在估計(jì)某些參數(shù)方面比 其它的傳感器更可靠。傳統(tǒng)的傳感器具有不同的工作范圍和角度覆蓋面，且其可以在它們 工作范圍內(nèi)估計(jì)不同的參數(shù)。例如，雷達(dá)傳感器可通常用來(lái)估計(jì)對(duì)象的距離(范圍)，距離 變化率和方位角位置，但是通常在估計(jì)檢測(cè)對(duì)象的程度時(shí)是不穩(wěn)定的。具有視覺處理器的 攝影機(jī)(攝像機(jī))在估計(jì)對(duì)象的形狀和方位角位置時(shí)更穩(wěn)定，但在估計(jì)對(duì)象的距離和距離 變化率時(shí)則不夠有效。掃描型激光雷達(dá)能有效且準(zhǔn)確地估計(jì)距離和方位角位置，但通常不 能估計(jì)距離變化率，因此相對(duì)于新對(duì)象的獲取/識(shí)別來(lái)說(shuō)是不準(zhǔn)確的。超聲傳感器能估計(jì) 距離但通常不能估計(jì)或計(jì)算距離變化率和方位角位置。此外，應(yīng)當(dāng)理解，每個(gè)傳感器技術(shù)的 性能受不同環(huán)境情況的影響。這樣，傳統(tǒng)的傳感器提供參數(shù)的差異，但更重要的是，這些傳 感器的工作范圍的重疊產(chǎn)生傳感融合的可能。每個(gè)對(duì)象定位傳感器和子系統(tǒng)提供輸出，所述輸出包括距離R、距離基于時(shí)間的 改變R_dot、和優(yōu)選相對(duì)于車輛縱軸線的角度Θ，其可記錄為測(cè)量矢量(° )，S卩，傳感器數(shù) 據(jù)。示例性短程雷達(dá)子系統(tǒng)具有160度的視場(chǎng)(FOV)和30米的最大量程。示例性長(zhǎng)程雷 達(dá)子系統(tǒng)具有17度的視場(chǎng)和220米的最大量程。示例性前方視覺子系統(tǒng)具有45度的視場(chǎng) 和五十(50)米的最大量程。對(duì)于每個(gè)子系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，視場(chǎng)優(yōu)選圍繞車輛710的縱軸線定向。 車輛優(yōu)選被定位到坐標(biāo)系，稱為XY坐標(biāo)系720，其中車輛710的縱軸線建立X軸，具有在方 便車輛和信號(hào)處理的點(diǎn)上的軌跡(locus)，Y軸由水平面內(nèi)且垂直于車輛710縱軸線的軸線 建立，因此所述水平面平行于地面。圖14顯示了根據(jù)本發(fā)明的示例性數(shù)據(jù)融合處理。如圖14所示，所示的觀測(cè)模塊 包括位于和定位在車輛上的離散點(diǎn)A的第一傳感器714，第一信號(hào)處理器714A，位于和定位 在車輛上的離散點(diǎn)B的第二傳感器716，和第二信號(hào)處理器716A。第一處理器714A將從第 一傳感器714接收到的信號(hào)(表示為測(cè)量值’進(jìn)行轉(zhuǎn)換以確定距離(RA)、距離隨時(shí)間的 改變率(R_dotA)、和在每個(gè)目標(biāo)對(duì)象730測(cè)量時(shí)估計(jì)的方位角(ΘΑ)。類似地，第二處理器 716Α將從第二傳感器716接收到的信號(hào)(表示為 )進(jìn)行轉(zhuǎn)換以確定第二套距離(RB)、距 離隨時(shí)間的改變率(R_dotB)、和對(duì)對(duì)象730估計(jì)的方位角(ΘΒ)。示例性DAC模塊724包括控制器728，其中存儲(chǔ)有算法和相關(guān)的校準(zhǔn)(未顯 示)，并構(gòu)造成接收來(lái)自每個(gè)傳感器A，B的估計(jì)數(shù)據(jù)，以將數(shù)據(jù)聚類為類似的觀測(cè)軌跡 (observationtrack)(g卩，在一系列離散的時(shí)間事件內(nèi)，由傳感器714和716對(duì)對(duì)象730的
19時(shí)間一致性的觀測(cè))，并融合這些聚類的觀測(cè)以確定真實(shí)的軌跡狀態(tài)。應(yīng)當(dāng)理解，使用不同 的感測(cè)系統(tǒng)和技術(shù)來(lái)融合數(shù)據(jù)將產(chǎn)生穩(wěn)定的結(jié)果。再者，應(yīng)當(dāng)理解，在該技術(shù)中可以應(yīng)用多 個(gè)傳感器。然而，還應(yīng)當(dāng)理解，傳感器數(shù)量的增加導(dǎo)致算法的復(fù)雜性增加，且在相同的時(shí)間 幀內(nèi)需要更大的計(jì)算能力來(lái)產(chǎn)生這些結(jié)果?？刂破?28可以裝設(shè)于主車710內(nèi)，但也可以 位于偏遠(yuǎn)的位置。考慮到此方面，控制器728電聯(lián)接至傳感器處理器714A，716A，但也可以 通過(guò)RF，LAN，紅外或其它傳統(tǒng)的無(wú)線技術(shù)進(jìn)行無(wú)線聯(lián)接。TLM模塊726構(gòu)造成接收被融合 的觀測(cè)和將所述觀測(cè)存儲(chǔ)在軌跡列表726A內(nèi)。在多目標(biāo)跟蹤(“MTT”)融合中，傳感器配準(zhǔn)(sensor registration)，或傳感器 的“對(duì)準(zhǔn)”，包括確定連同目標(biāo)狀態(tài)變量一起的傳感器的位置、方位和系統(tǒng)偏差。在通用的具 有傳感器配準(zhǔn)的MTT系統(tǒng)中，目標(biāo)軌跡(跟蹤)在車輛運(yùn)行中產(chǎn)生。軌跡(track)表示物 理對(duì)象并包括多個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)變量，這些狀態(tài)變量包括例如位置和速度。來(lái)自各個(gè)獨(dú)立傳感 器的測(cè)量通常與特定的目標(biāo)軌跡相關(guān)聯(lián)。多個(gè)傳感器配準(zhǔn)技術(shù)在本領(lǐng)域是公知的，在此不 再贅述。圖12的示意性說(shuō)明包括安裝在示例性車輛中位置A和B處的前述對(duì)象定位傳感 器714和716，優(yōu)選安裝在車輛710的前部。所述目標(biāo)對(duì)象730遠(yuǎn)離車輛運(yùn)動(dòng)，其中tl，t2， t3表示三個(gè)連續(xù)的時(shí)間幀(時(shí)間范圍)。線ral-ra2-ra3，rfl-rf2-rf3，和rbl_rb2_rb3分 別表示由第一傳感器714、融合處理器和第二傳感器716在時(shí)間tl，t2和t3測(cè)量到的目標(biāo) 的位置，使用位于點(diǎn)A，B處的傳感器714和716測(cè)量的結(jié)果以O(shè)a= (Ra, R_dotA, ΘΑ)和Ob =(RB，R_dotB，Θβ)的形式表示。公知的示例性軌跡融合處理，例如在美國(guó)專利號(hào)為No. 7，460，951，名稱為“SYSTEM AND METHOD OF TARGET TRACKING USING SENS0RFUSI0N”(使用傳感器融合的目標(biāo)跟蹤的 方法和系統(tǒng))的專利中公開，該專利通過(guò)引用的方式包含于此，其允許確定裝置相對(duì)于車 輛在XY坐標(biāo)系中的位置。所述融合處理包括使用位于點(diǎn)A，B處的傳感器714和716以O(shè)a =(Ra，R_dotA，Θα)和Ob = (Rb，R_dotB，ΘΒ)的形式測(cè)量目標(biāo)對(duì)象730。目標(biāo)對(duì)象730的 融合位置被確定，表示為χ = (RF，R_dotF， F， _dotf)，其中如上所述R表示距離，Θ表 示角度。前方對(duì)象730的位置隨后被轉(zhuǎn)換成相對(duì)車輛的XY坐標(biāo)系的參數(shù)化坐標(biāo)?？刂葡?統(tǒng)優(yōu)選使用融合的軌跡軌線(線rfl，rf2, rf3)(包括多個(gè)融合的對(duì)象)作為基準(zhǔn)(即地 面實(shí)況)來(lái)估計(jì)傳感器714和716的真實(shí)傳感器位置。如圖12所示，融合的軌跡軌線在 時(shí)間序列tl，t2，t3由目標(biāo)對(duì)象730給出。使用大量的關(guān)聯(lián)對(duì)象的對(duì)應(yīng)，例如{(ral，rfl, rbl)，(ra2，rf2，rb2)，(ra3，rf3，rb3)}，分別在A和B點(diǎn)處的傳感器714和716的真實(shí)位 置可以被計(jì)算以最小化殘數(shù)，優(yōu)選使用公知的最小平方計(jì)算方法。在圖12中，表示為ral， ra2, ra3的項(xiàng)目表示第一傳感器714測(cè)量到的對(duì)象映射(object map)。表示為rbl，rb2， rb3的項(xiàng)目表示第二傳感器716觀測(cè)的對(duì)象映射。圖13顯示了根據(jù)本發(fā)明的用在創(chuàng)建軌跡列表中的信息流。在圖13中，參考的軌跡 優(yōu)選在上述圖14的傳感器融合塊728中計(jì)算和確定。傳感器配準(zhǔn)的處理包括確定傳感器 714和716的相對(duì)位置，以及由XY坐標(biāo)系識(shí)別的車輛的范圍與它們的坐標(biāo)系之間的關(guān)系。 現(xiàn)在描述單個(gè)對(duì)象傳感器716的配準(zhǔn)。所有的對(duì)象傳感器優(yōu)選做類似處理。對(duì)于對(duì)象映射 補(bǔ)償，優(yōu)選使用傳感器坐標(biāo)系或范圍，即UV坐標(biāo)系和車輛坐標(biāo)范圍，即XY坐標(biāo)系。傳感器 坐標(biāo)系(u，v)被優(yōu)選如此定義(1)原點(diǎn)在傳感器中心，(2)v-軸沿著縱向方向(視軸)；以及(3)u-軸垂直于ν-軸并指向右邊。車輛坐標(biāo)系，如前述被表示為(X，y)，其中χ軸表示 車輛縱軸線，y軸表示車輛橫軸線。軌跡(χ)的位置在XY坐標(biāo)系中可以表示為(r)。傳感器測(cè)量(ο)在UV坐標(biāo)系中 可以表示為(q)。傳感器配準(zhǔn)參數(shù)(a)包括UV坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)動(dòng)(R)和平移(rO)。圖15顯示了根據(jù)本發(fā)明使得能夠聯(lián)合跟蹤和傳感器配準(zhǔn)的示例性數(shù)據(jù)流。所述 方法開始于傳感器數(shù)據(jù)的接收。數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)模塊將傳感器數(shù)據(jù)與目標(biāo)的預(yù)測(cè)位置相匹配。聯(lián) 合跟蹤和配準(zhǔn)模塊組合先前的估計(jì)(即先驗(yàn))和新的數(shù)據(jù)(即匹配的測(cè)量一軌跡對(duì))，并 且更新數(shù)據(jù)庫(kù)中的目標(biāo)軌跡估計(jì)和傳感器配準(zhǔn)數(shù)據(jù)。時(shí)間傳播處理模塊基于歷史的傳感器 配準(zhǔn)、軌跡和當(dāng)前的車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)通過(guò)動(dòng)態(tài)模型預(yù)測(cè)下一時(shí)間循環(huán)內(nèi)的目標(biāo)軌跡或傳感器配 準(zhǔn)參數(shù)。傳感器配準(zhǔn)參數(shù)通常假定為實(shí)質(zhì)上不隨時(shí)間變化。配準(zhǔn)參數(shù)的置信度隨著時(shí)間累 積。然而，當(dāng)檢測(cè)到顯著的傳感器配準(zhǔn)變化(例如車輛碰撞)時(shí)，關(guān)于配準(zhǔn)的先驗(yàn)信息將被 重設(shè)為零。對(duì)象軌跡可以用于多種目的，包括自適應(yīng)巡航控制，其中如上所述，車輛調(diào)節(jié)速度 以保持距當(dāng)前路徑中的車輛的最小距離。可以應(yīng)用對(duì)象軌跡的另一個(gè)類似的系統(tǒng)是碰撞準(zhǔn) 備系統(tǒng)(CPS)，其中識(shí)別的對(duì)象軌跡被分析以基于相對(duì)于車輛的軌跡運(yùn)動(dòng)來(lái)識(shí)別很可能即 將來(lái)臨的或即將發(fā)生的碰撞。CPS警告駕駛員即將來(lái)臨的碰撞并在碰撞被認(rèn)為不可避免的 情況下通過(guò)自動(dòng)制動(dòng)來(lái)減少碰撞嚴(yán)重性。公開了一種利用具有CPS的多對(duì)象融合模塊的方 法，所述方法在碰撞被確定為即將發(fā)生時(shí)提供對(duì)策，例如安全帶收緊，節(jié)氣門怠速，自動(dòng)制 動(dòng)，氣囊準(zhǔn)備，頭部約束的調(diào)節(jié)，喇叭和前燈啟用，踏板或轉(zhuǎn)向柱的調(diào)節(jié)，基于估計(jì)到的碰撞 的相對(duì)速度進(jìn)行的調(diào)節(jié)，懸架控制調(diào)節(jié)，以及穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。圖16示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明傳感器輸入被融合成在碰撞準(zhǔn)備系統(tǒng)中可用的 對(duì)象軌跡的示例性系統(tǒng)。與車輛周圍環(huán)境中的對(duì)象相關(guān)的輸入被數(shù)據(jù)融合模塊監(jiān)測(cè)。數(shù)據(jù) 融合模塊分析、過(guò)濾、或相對(duì)于各種輸入的可靠性按優(yōu)先順序區(qū)分所述輸入，被區(qū)分優(yōu)先順 序或加權(quán)的輸入被加起來(lái)以產(chǎn)生針對(duì)車輛前方的對(duì)象的軌跡估計(jì)。這些對(duì)象軌跡隨后被輸 入到碰撞威脅評(píng)估模塊，其中每個(gè)軌跡都用來(lái)評(píng)估碰撞的可能性。這種對(duì)于碰撞的可能性 可以被評(píng)價(jià)，例如，相對(duì)于碰撞可能性的閾值來(lái)評(píng)價(jià)，并且如果碰撞被確定為可能，則碰撞 對(duì)策可被啟動(dòng)。如圖16所示，CPS使用其距離傳感器(例如雷達(dá)和激光雷達(dá))以及攝像機(jī)連續(xù)監(jiān) 測(cè)周圍的環(huán)境并采取合適的對(duì)策以避免發(fā)展成碰撞的事件或狀態(tài)。碰撞威脅評(píng)估產(chǎn)生用于 系統(tǒng)致動(dòng)器的輸出以進(jìn)行響應(yīng)。如圖16所示，融合模塊適用于整合來(lái)自各個(gè)傳感裝置的輸入并產(chǎn)生車輛前方對(duì) 象的融合軌跡。在圖16中產(chǎn)生的融合軌跡包括相對(duì)于車輛的對(duì)象的相對(duì)位置和軌線的數(shù) 據(jù)估計(jì)。該基于雷達(dá)和其它測(cè)距傳感器輸入的數(shù)據(jù)估計(jì)是有用的，但包括使用來(lái)產(chǎn)生所述 軌跡的傳感器裝置的不準(zhǔn)確性和不精確性。如上所述，不同的傳感器輸入可以被綜合利用 以提高所產(chǎn)生軌跡中涉及的所述估計(jì)的準(zhǔn)確性。特別的，具有侵入性后果的應(yīng)用，例如自動(dòng) 制動(dòng)和潛在的氣囊展開，需要在即將來(lái)臨的碰撞的預(yù)測(cè)中具有高的準(zhǔn)確性，因?yàn)殄e(cuò)誤的確 定會(huì)對(duì)車輛駕駛性能具有較高的影響，錯(cuò)誤的指示會(huì)導(dǎo)致不起作用的安全系統(tǒng)。視覺系統(tǒng)提供了用在車輛控制系統(tǒng)中的替代的傳感器輸入源。分析視覺信息的方 法在本領(lǐng)域是公知的，包括模式識(shí)別，角點(diǎn)檢測(cè)，豎直邊緣檢測(cè)，豎直對(duì)象識(shí)別，以及其它方
21法。然而，應(yīng)當(dāng)理解，需要來(lái)識(shí)別實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)的高速刷新的車輛前方視場(chǎng)的高分辨率視覺圖像 包括很大量需要分析的信息。視覺信息的實(shí)時(shí)分析可能是昂貴的。公開了一種融合來(lái)自視 覺系統(tǒng)的輸入的方法(具有由例如上述示例性軌跡融合方法產(chǎn)生的融合軌跡)，以在最可 能導(dǎo)致碰撞威脅的視覺信息的一部分上集中視覺分析并使用融合的分析來(lái)警告可能就要 發(fā)生的碰撞事件。圖17示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的示例性圖像融合模塊。圖17的融合模塊監(jiān)測(cè) 距離傳感器數(shù)據(jù)(包括對(duì)象軌跡)和攝像機(jī)數(shù)據(jù)的輸入。對(duì)象軌跡信息被用來(lái)提取與對(duì) 象軌跡信息對(duì)應(yīng)的視覺數(shù)據(jù)中感興趣的圖像塊(image patch)或定義區(qū)域。隨后，在圖像 塊中的區(qū)域被分析，圖像塊中指示對(duì)象的數(shù)據(jù)中的特征或模式被提取。被提取的特征隨后 根據(jù)任意數(shù)量的分類器被分類。示例性分類可以包括如下分類快速運(yùn)動(dòng)的對(duì)象如運(yùn)動(dòng)中 的車輛；低速運(yùn)動(dòng)的對(duì)象如行人；和靜止的對(duì)象如街道標(biāo)志。包括分類的數(shù)據(jù)隨后根據(jù)數(shù) 據(jù)關(guān)聯(lián)來(lái)分析，以形成基于視覺融合的軌跡。這些關(guān)于所述(圖像)塊的軌跡和關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù) 隨后被存儲(chǔ)起來(lái)，用于與新數(shù)據(jù)的迭代比較和相對(duì)車輛運(yùn)動(dòng)的預(yù)測(cè)以給出可能的或即將發(fā) 生的碰撞事件。此外，反映先前選擇的圖像塊的感興趣的區(qū)域可以被傳送到執(zhí)行圖像塊提 取的模塊，以提供迭代視覺數(shù)據(jù)分析的連續(xù)性。這樣，距離數(shù)據(jù)(range data)或距離軌跡 (range track)信息被疊加在圖像平面上以改善碰撞事件的預(yù)測(cè)或可能性分析。圖19顯示了根據(jù)本發(fā)明的在相應(yīng)圖像平面上的距離數(shù)據(jù)疊加，這在各種目標(biāo)對(duì) 象的系統(tǒng)內(nèi)部分析中是有用的。陰影條是疊加在前視攝像機(jī)的圖像中的雷達(dá)軌跡。位置和 圖像提取模塊提取圍繞距離傳感器軌跡的圖像塊。所述特征提取模塊使用下述轉(zhuǎn)換來(lái)計(jì)算 圖像塊的特征邊，梯度方位柱狀圖(HOG)，尺度不變特征轉(zhuǎn)換(SIFT) ,Harris角點(diǎn)檢測(cè)器， 或投射到線性子空間上的(圖像)塊。分類模塊將提取的特征作為輸入并提供給分類器以 確定圖像塊是否圍繞對(duì)象。所述分類確定每個(gè)圖像塊的標(biāo)簽。例如在圖19中，框A和B被 識(shí)別為車輛，而未標(biāo)記的框被識(shí)別為路旁對(duì)象。預(yù)測(cè)處理模塊使用對(duì)象的歷史信息(即前 一個(gè)循環(huán)中的位置，圖像塊，和標(biāo)簽)并預(yù)測(cè)當(dāng)前值。數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)將當(dāng)前的測(cè)量和預(yù)測(cè)的對(duì)象 相鏈接，或確定測(cè)量源(即位置，圖像塊，和標(biāo)簽)來(lái)自于具體的對(duì)象。最后，對(duì)象跟蹤器被 啟動(dòng)以產(chǎn)生更新的位置并保存到對(duì)象軌跡文件中。圖18示意性地描述了根據(jù)本發(fā)明的示例性Kalman濾波器組，所述濾波器操作以 估計(jì)群組對(duì)象的位置和速度。不同濾波器用于不同的常量滑行(constantcoasting)目標(biāo)， 高縱向機(jī)動(dòng)目標(biāo)，和靜止目標(biāo)。Markov決策過(guò)程(MDP)模型被用來(lái)基于觀測(cè)和目標(biāo)先前速 度輪廓(speed profile)來(lái)選擇具有最可能測(cè)量的濾波器。該多模型濾波方案減少了跟蹤 反應(yīng)時(shí)間，這對(duì)CPS功能來(lái)說(shuō)是重要的?？赡芘鲎彩录姆磻?yīng)可以基于增加的可能性來(lái)計(jì)量。例如，在確定可能性較低的 情況下可以使用輕微的自動(dòng)制動(dòng)，并且響應(yīng)于確定為高閾值可能性可以采取更強(qiáng)的措施。此外，應(yīng)當(dāng)理解，改善的判斷可能性的精度可以通過(guò)警告模型的重復(fù)訓(xùn)練來(lái)獲 得。例如，如果警告被發(fā)出，則回顧選擇(review option)可以通過(guò)聲音提示，屏幕詢問(wèn) (on-screen inquiry)，或任何其它輸入方法提供給駕駛員，要求駕駛員確認(rèn)將要發(fā)生的碰 撞警告是否是合適的。在本領(lǐng)域已知多種方法來(lái)適應(yīng)正確的警告，錯(cuò)誤警告或遺漏的警告。 例如，本領(lǐng)域公知的機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以用來(lái)適應(yīng)性地利用程序，根據(jù)反饋的特性將加權(quán)和 重點(diǎn)分配給替代性的計(jì)算。此外，模糊邏輯可以用于基于反饋根據(jù)可縮放因子(scalablefactor)來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸入。這樣，系統(tǒng)的準(zhǔn)確性可以隨著時(shí)間并根據(jù)操作者的具體駕駛習(xí) 慣而得到改善。應(yīng)當(dāng)理解，CPS應(yīng)用的類似的方法可以用在防撞系統(tǒng)中。通常這樣的系統(tǒng)包括對(duì) 操作者的警告，自動(dòng)制動(dòng)啟動(dòng)，自動(dòng)側(cè)向車輛控制，改變懸架控制系統(tǒng)，或其它的幫助車輛 避免察覺到的潛在碰撞的動(dòng)作。此外，已知多種方法通過(guò)傳感器輸入來(lái)獲得車道保持或?qū)④囕v置于車道內(nèi)。例如， 一種方法可以分析包括道路表面上的油漆線的視覺信息，并利用這些標(biāo)記將車輛置于車道 內(nèi)。一些方法使用其它車輛的軌跡來(lái)合成或輔助建立與車輛相關(guān)的車道幾何參數(shù)。GPS裝 置，與3D地圖數(shù)據(jù)庫(kù)一起使用，使得能夠根據(jù)全球GPS坐標(biāo)來(lái)估計(jì)車輛的位置并用已知的 道路幾何參數(shù)覆蓋該位置。公開了一種用于產(chǎn)生道路上車輛行駛車道的幾何參數(shù)估計(jì)的示例性方法。所述 方法包括監(jiān)測(cè)來(lái)自全球定位裝置的數(shù)據(jù)；基于起點(diǎn)和目的地監(jiān)測(cè)表述投射的行駛路線的 地圖航路點(diǎn)數(shù)據(jù)；監(jiān)測(cè)來(lái)自視覺子系統(tǒng)的攝像機(jī)數(shù)據(jù)；監(jiān)測(cè)車輛的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù) 包括車速和車輛偏航率；基于地圖航路點(diǎn)數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)庫(kù)確定車輛區(qū)域內(nèi)的車道幾何參 數(shù)；基于車道幾何參數(shù)、來(lái)自全球定位裝置的數(shù)據(jù)、和攝像機(jī)數(shù)據(jù)來(lái)確定相對(duì)于車道幾何參 數(shù)的車輛位置；基于車輛位置、攝像機(jī)數(shù)據(jù)、和車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)確定車輛位置處的道路曲 率；基于道路曲率、攝像機(jī)數(shù)據(jù)和車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)來(lái)確定車輛方位和從行駛車道中心的車輛橫 向偏移；以及，在車輛的控制方案中利用所述車輛位置、道路曲率、車輛方位和車輛橫向偏 移。圖20顯示了根據(jù)本發(fā)明使用傳感器來(lái)獲取車輛前方道路幾何數(shù)據(jù)的示例性車 輛。所述示例性車輛包括用在高速公路上的客車，但應(yīng)當(dāng)理解，這里描述的本發(fā)明可以應(yīng)用 在任何車輛上，或設(shè)法監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程車輛和其它對(duì)象的位置和軌跡的其它系統(tǒng)上。所述車輛包 括控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括在各個(gè)時(shí)間執(zhí)行的各種算法和校準(zhǔn)。所述控制系統(tǒng)優(yōu)選為整車 控制結(jié)構(gòu)的子集，其提供坐標(biāo)化的車輛系統(tǒng)控制?？刂葡到y(tǒng)監(jiān)測(cè)來(lái)自各種傳感器的輸入、綜 合相關(guān)的信息和輸入、并執(zhí)行算法來(lái)控制各種致動(dòng)器以實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)例如防撞 和自適應(yīng)巡航控制。所述車輛控制結(jié)構(gòu)包括多個(gè)分布式處理器和裝置，分布式處理器和裝 置包括系統(tǒng)控制器，其提供例如防抱死制動(dòng)、牽引控制、和車輛穩(wěn)定性之類的功能。在圖20的示例性實(shí)施方式中，車輛760包括視覺子系統(tǒng)766。視覺子系統(tǒng)766使 用能產(chǎn)生表示車輛前方區(qū)域的數(shù)字圖像的攝像機(jī)或成像裝置。來(lái)自視覺子系統(tǒng)766的數(shù)據(jù) 被用來(lái)描述車輛前方的狀態(tài)并參考車輛760的中心軸線被轉(zhuǎn)換到XY坐標(biāo)系770中。示例性 的視覺子系統(tǒng)的視場(chǎng)由虛線表示。道路上的行駛車道根據(jù)車道標(biāo)記775A和775B和可以被 視覺發(fā)現(xiàn)的描述性常見特征來(lái)描述，并被用來(lái)描述相對(duì)于車輛760的車道幾何參數(shù)。這樣， 使用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方法，從對(duì)圖像或攝像機(jī)數(shù)據(jù)的分析得到的信息可以用作關(guān)于 車輛760向前行駛的狀態(tài)。系統(tǒng)內(nèi)的每個(gè)處理器優(yōu)選為通用數(shù)字計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)通常包括微處理器或 中央處理單元，只讀存儲(chǔ)器(ROM)，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)，電可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)， 高速時(shí)鐘，模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)和數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)電路，以及輸入/輸出電路和裝置(I/O)和合 適的信號(hào)調(diào)節(jié)及緩沖電路。每個(gè)處理器具有一套控制算法，包括存儲(chǔ)在ROM中并被執(zhí)行來(lái) 提供各自功能的駐留程序指令和校準(zhǔn)。
這里描述的算法通常在預(yù)定的循環(huán)中被執(zhí)行，從而每個(gè)算法在每個(gè)循環(huán)周期中被 執(zhí)行至少一次。存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)裝置中的算法被中央處理單元中的一個(gè)執(zhí)行并可操作 來(lái)監(jiān)測(cè)來(lái)自傳感裝置的輸入以及使用預(yù)設(shè)的校準(zhǔn)執(zhí)行控制和診斷程序，從而控制各個(gè)裝置 的運(yùn)行。循環(huán)周期在正在進(jìn)行的車輛操作中通常以規(guī)則間隔例如每3、6.25、15、25和100 毫秒被執(zhí)行。替代地，算法可以響應(yīng)于事件的發(fā)生被執(zhí)行。車輛760使用的傳感器，例如視覺子系統(tǒng)766和其它雷達(dá)或測(cè)距裝置，優(yōu)選定位在 車輛760內(nèi)相對(duì)于車輛前方的景象相對(duì)不受阻礙的位置。還應(yīng)當(dāng)理解，每個(gè)傳感器提供車 輛前方的道路或道路上的對(duì)象的實(shí)際細(xì)節(jié)的估計(jì)。應(yīng)當(dāng)理解，這些估計(jì)不是精確位置，每個(gè) 估計(jì)的偏離標(biāo)準(zhǔn)都是可能的。還應(yīng)當(dāng)理解，這些傳感器的特性是互補(bǔ)的，其中一些傳感器在 某些參數(shù)估計(jì)方面比另一些更可靠。傳統(tǒng)的傳感器具有不同的工作范圍和角度覆蓋面，且 其可以在它們工作范圍內(nèi)估計(jì)不同的參數(shù)。例如，雷達(dá)傳感器可通常用來(lái)估計(jì)對(duì)象的距離、 距離變化率和方位角位置，但是通常在估計(jì)所檢測(cè)對(duì)象的程度時(shí)是不穩(wěn)定的。具有圖像處 理器的攝影機(jī)在估計(jì)對(duì)象的形狀和方位角位置時(shí)更穩(wěn)定，但在估計(jì)對(duì)象的距離和距離變化 率時(shí)則不夠有效。掃描型激光雷達(dá)能有效且準(zhǔn)確地估計(jì)距離和方位角位置，但通常不能估 計(jì)距離變化率，因此相對(duì)于新對(duì)象的獲取/識(shí)別來(lái)說(shuō)是不準(zhǔn)確的。超聲傳感器能估計(jì)距離 但通常不能估計(jì)或計(jì)算距離變化率和方位角位置。描述車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)特性如速度和偏航率的 傳感器是不夠精確的，特別是在跟蹤車輛運(yùn)動(dòng)的小變化時(shí)可能不可靠。此外，應(yīng)當(dāng)理解，每 個(gè)傳感器技術(shù)的性能受不同環(huán)境情況的影響。因此，傳統(tǒng)的傳感器提供參數(shù)的差異，傳感器 的工作范圍的重疊產(chǎn)生傳感融合的可能。優(yōu)選的控制模塊包括控制器，其中存儲(chǔ)有算法和相關(guān)聯(lián)的校準(zhǔn)，并被構(gòu)造成接收 來(lái)自可利用的傳感器的估計(jì)數(shù)據(jù)以將數(shù)據(jù)聚類為車輛前方狀態(tài)的可使用的估計(jì)，并融合這 些聚類的觀測(cè)以確定需要的車道幾何參數(shù)和相對(duì)的車輛位置估計(jì)。應(yīng)當(dāng)理解，使用不同感 測(cè)系統(tǒng)和技術(shù)的融合數(shù)據(jù)產(chǎn)生穩(wěn)定的結(jié)果。還應(yīng)當(dāng)理解，任何數(shù)量的傳感器可以用在該技 術(shù)中。給出了一種在系統(tǒng)內(nèi)創(chuàng)建和維持道路和車道幾何參數(shù)的估計(jì)的方法，其中歷史的 測(cè)量被用來(lái)估計(jì)或預(yù)測(cè)隨后的軌跡數(shù)據(jù)。示例性系統(tǒng)基于時(shí)間T時(shí)的函數(shù)作出估計(jì)以描述 時(shí)間T+1時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài)。通常，為了支持實(shí)時(shí)估計(jì)，表示高斯分布的信息陣列被用來(lái)估計(jì)未 知誤差的影響。這種系統(tǒng)使得對(duì)車輛前方道路狀態(tài)的估計(jì)的融合和收集成為可能。然而， 應(yīng)當(dāng)理解，使用歷史數(shù)據(jù)和高斯分布的這種系統(tǒng)包括基于求平均和正態(tài)分布假設(shè)的固有誤 差。例如，在車道幾何參數(shù)估計(jì)操作中，為車輛行進(jìn)建立估計(jì)的安全行駛車道，車輛后方的 直車道對(duì)于車輛前方道路上的急轉(zhuǎn)彎沒有實(shí)際的減小影響。關(guān)于車輛前方車道的數(shù)據(jù)的發(fā) 散(分歧)不需要通過(guò)具有高斯分布的隨機(jī)矢量的應(yīng)用來(lái)改進(jìn)以解決所述發(fā)散。使用歷史 求平均和正態(tài)或高斯分布的方法，例如依靠Kalman濾波器的方法，經(jīng)常包括誤差因素，該 誤差因素導(dǎo)致道路幾何參數(shù)過(guò)渡或改變的時(shí)間滯后。公開了一種替代的方法，所述方法用來(lái)基于歷史數(shù)據(jù)或正態(tài)分布通過(guò)融合來(lái)自 GPS數(shù)據(jù)、視覺攝像機(jī)子系統(tǒng)和車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)的當(dāng)前測(cè)量，不會(huì)出現(xiàn)誤差地產(chǎn)生車道幾何參數(shù) 和車輛相對(duì)車道的位置和定位的估計(jì)。通常的車道幾何參數(shù)是通過(guò)GPS裝置和3D地圖的使用而容易獲得的信息。給定 來(lái)自GPS裝置的大致位置，局部化的道路幾何參數(shù)可被轉(zhuǎn)換成一系列道路形狀點(diǎn)。相似地，
24包括全球緯度測(cè)量和全球經(jīng)度測(cè)量的GPS坐標(biāo)可通過(guò)GPS裝置得到。至少包括車速和偏航 率的車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)特性可通過(guò)監(jiān)測(cè)車輛操作和/或監(jiān)測(cè)加速度計(jì)讀數(shù)的傳感器得到。攝像機(jī) 數(shù)據(jù)可以用來(lái)將車輛定位于行駛的實(shí)際車道。車道感測(cè)系數(shù)通過(guò)攝像機(jī)數(shù)據(jù)來(lái)定義(即，y =a+bX+CX2+d3，其中χ是車道縱向偏移，而y是從車道中心的橫向偏移)。通過(guò)該數(shù)據(jù)，前 方車道估計(jì)模塊可以估計(jì)車道的曲率、從車道中心的橫向偏移、以及相對(duì)于車道切線的車 輛方位。圖21顯示了根據(jù)本發(fā)明示例性的前進(jìn)車道估計(jì)處理。示例性處理包括地圖幾 何模型模塊，車輛姿態(tài)定位模塊，曲率估計(jì)模塊，以及車輛側(cè)向(橫向)跟蹤模塊。所述 地圖幾何模型模塊輸入地圖航路點(diǎn)并輸出車輛區(qū)域內(nèi)的車道幾何參數(shù)，航路點(diǎn)由本領(lǐng)域 公知的方法確定，包括在地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中確定從起點(diǎn)或當(dāng)前點(diǎn)到目的地或經(jīng)過(guò)點(diǎn)的廣義路 徑(generalized path)。該車道幾何參數(shù)可被描述為包括區(qū)域中的道路的幾何表示的弧。 車輛姿態(tài)定位模塊輸入來(lái)自地圖幾何模型模塊的道路幾何參數(shù)、來(lái)自GPS裝置的GPS坐標(biāo) 以及來(lái)自視覺子系統(tǒng)的攝像機(jī)數(shù)據(jù)，并輸出車輛區(qū)域內(nèi)相對(duì)于車道幾何參數(shù)的估計(jì)車輛位 置。與車道幾何參數(shù)或所述弧相關(guān)的車輛位置可以描述為弧長(zhǎng)參數(shù)(Sm)。所述曲率估計(jì)模 塊輸入攝像機(jī)數(shù)據(jù)、來(lái)自車輛傳感器的車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)如車速和偏航率以及sm，并且輸出 曲率(K)或車輛位置處道路上的曲線的測(cè)量。最后，車輛側(cè)向跟蹤模塊輸入攝像機(jī)數(shù)據(jù)、車 輛運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)和K，并且輸出關(guān)于車輛位置和車輛角向的數(shù)據(jù)，所述車輛位置是參考當(dāng)前車 道的中心的位置，且車輛角向是參考車道的當(dāng)前前進(jìn)方向的角向。這樣，涉及車輛當(dāng)前位置 和行駛的當(dāng)前輸入可被用于生成與車輛區(qū)域內(nèi)的車道幾何參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)，以及與車道相 關(guān)的車輛位置和方位。如上所述，地圖幾何模型模塊輸入地圖航路點(diǎn)并輸出車輛區(qū)域內(nèi)的車道幾何參 數(shù)。具體的，所述地圖幾何模型模塊監(jiān)測(cè)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)描述的地圖形狀點(diǎn)的輸入并構(gòu)造表 示形狀點(diǎn)的幾何模型。圖22顯示了根據(jù)本發(fā)明的示例性處理，其中來(lái)自地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的信息 被用來(lái)構(gòu)造車輛區(qū)域內(nèi)道路的幾何模型。示例性處理包括從地圖數(shù)據(jù)庫(kù)收集描述道路幾何 參數(shù)的地圖形狀點(diǎn)。地圖數(shù)據(jù)庫(kù)以全球坐標(biāo)形式提供地圖形狀點(diǎn)，全球坐標(biāo)通常以緯度位 置、經(jīng)度位置和高度或海拔形式來(lái)描述位置。隨后全球坐標(biāo)被轉(zhuǎn)換到局部坐標(biāo)系，通常將與 車輛位置近似的點(diǎn)識(shí)別為靜態(tài)參考點(diǎn)，并將任何其它位置描述為從所述參考點(diǎn)的向北位移 和從所述參考點(diǎn)的向東位移。隨后地圖形狀點(diǎn)用樣條(函數(shù))擬合以產(chǎn)生近似被表示的道 路幾何學(xué)的幾何形狀或弧。最后，在車輛的估計(jì)位置處確定擬合樣條函數(shù)的切線和曲率。描述了在地圖幾何模型內(nèi)的示例性確定。使((Iati5Ioni) |i = 1，···，N}成為形 狀點(diǎn)。拾取一個(gè)點(diǎn)作為參考點(diǎn)，該點(diǎn)可以將形狀點(diǎn)轉(zhuǎn)換到局部坐標(biāo)Kei, η,) |i = l,...,
N}，表示從參考點(diǎn)向東和向北的位移。用S1 = O, Si =^e2k + t2’ i彡2定義系列Ksi,
k=2
ni) I i = 1，. . .，N}，獲得了二維三次樣條函數(shù)來(lái)如下擬合形狀點(diǎn)6 =f(s)[1] η其中，s是弧長(zhǎng)參數(shù)，e和η分別是位移的東和北分量。隨后，s處的梯度矢量被如 下計(jì)算。
25 如上所述，車輛姿態(tài)定位模塊輸入來(lái)自地圖幾何模型模塊的車道幾何參數(shù)、來(lái)自 GPS裝置的GPS坐標(biāo)、來(lái)攝像機(jī)的數(shù)據(jù)，并輸出車輛區(qū)域內(nèi)關(guān)于車道幾何參數(shù)的估計(jì)車輛位 置。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，問(wèn)題可以針對(duì)監(jiān)測(cè)的GPS數(shù)據(jù)由地圖中的定位來(lái)描述。地圖 幾何參數(shù)由樣條函數(shù)表示，例如公式1表述的函數(shù)。該樣條描述了離散的位置，其中道路車
道是存在的。由GPS數(shù)據(jù)測(cè)量的點(diǎn)以P= X的示例性形式返回。在GPS裝置中一些偏差的
不精確和不準(zhǔn)確是正常的。在樣條函數(shù)中誤差也是固有的。ρ與地圖幾何樣條很少精確地 一致。所述樣條函數(shù)描述了車道中的點(diǎn)，例如車道中心，而且實(shí)際的車輛位置經(jīng)常從車道中 心偏離一可測(cè)量的量。在地圖上車輛的大致位置必須基于ρ和區(qū)域中估計(jì)的道路幾何參數(shù) 而確定。修正P和道路的幾何表示之間的偏差的一個(gè)示例性的解決方案是尋找最近點(diǎn)[em， nm]T = f(Sm)d_^*Sm = args min Il P-f (s) Il。該示例性方法對(duì)近似sm來(lái)說(shuō)是有用的，并可 以迭代應(yīng)用以尋找車輛在道路曲線中的位置并在監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)改變時(shí)改善估計(jì)的位置。圖23圖示了根據(jù)本發(fā)明的示例性迭代方法，其尋找車輛相對(duì)于估計(jì)的道路幾何 參數(shù)的近似位置。使Stl成為Sm的初始估計(jì)。弧長(zhǎng)參數(shù)的修正可以如下表示
_ asjzzWT^[5]其中，Pm = f (S。)且P' m = f' (sQ)。換句話說(shuō)，修正Δ s是在估計(jì)位置Sq處的 梯度的單位矢量上的投影。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，GPS測(cè)量與通常的車輛傳感器讀數(shù)相比更新地不是那 么頻繁。對(duì)多數(shù)車載GPS接收器來(lái)說(shuō)IHz的示例性刷新頻率是常見的。此外，更新不總是 被接收到并可能在市內(nèi)區(qū)域或其它區(qū)域是有干擾的，其中衛(wèi)星信號(hào)的視圖是模糊的。濾波 技術(shù)可以用來(lái)補(bǔ)償GPS信號(hào)更新的慢速率。示例性的車輛姿態(tài)定位模塊使用Kalman濾波器。車輛姿態(tài)被模型化為矢量并由 東向位移(e)，北向位移(η)，相對(duì)于車道的方位(Φ)，和弧長(zhǎng)(s)組成。由于慣性，車輛姿 態(tài)不會(huì)突然改變。因此假定下列恒常轉(zhuǎn)彎模型e' = e+vcos((J) +ξ ) ΔΤ+Wiη' = η+ν8 η(Φ + ξ ) Δ T+w2[6]φ ‘ = φ + ω Δ T-k Δ T+w3s' = s+v Δ T其中，ν是車輛速度；ω是車輛偏航率；Δ T是從先前循環(huán)的時(shí)間增
26量；ξ是道路的當(dāng)前方位(c. f.，(2)) ；k是基于地圖曲線的道路的當(dāng)前曲率；Wl，W2和W3是 表示非模型干擾的過(guò)程噪音項(xiàng)。圖24顯示了根據(jù)本發(fā)明的示例性車輛姿態(tài)定位處理。所述處理在來(lái)自GPS、車輛 運(yùn)動(dòng)學(xué)傳感器或攝像機(jī)裝置的新數(shù)據(jù)被監(jiān)測(cè)時(shí)被重復(fù)地觸發(fā)。對(duì)于不同的數(shù)據(jù)源，示例性 循環(huán)時(shí)間包括對(duì)于GPS數(shù)據(jù)的1秒，對(duì)于運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)的20ms，以及對(duì)攝像機(jī)數(shù)據(jù)的50ms。時(shí) 間增量ΔΤ由當(dāng)前和先前循環(huán)之間的時(shí)間記錄(時(shí)標(biāo))的差來(lái)計(jì)算。隨后預(yù)測(cè)的車輛姿態(tài) 用公式5計(jì)算。當(dāng)GPS數(shù)據(jù)可用時(shí)，用于車輛姿態(tài)的測(cè)量更新直接使用下列的GPS測(cè)量公 式egps = e+k![7]Iigps = n+k2[8]其中，(egps，Iigps)是車輛的GPS測(cè)量位置屯和k2是測(cè)量噪音。在使用GPS測(cè)量更 新車輛姿態(tài)后，使用公式5計(jì)算修正弧長(zhǎng)參數(shù)(s)。該步驟對(duì)于通過(guò)消除公式6中由航位推 算(dead reckoning)處理所導(dǎo)致的積累誤差而獲取正確的K和ξ值是重要的。當(dāng)攝像機(jī)數(shù)據(jù)可用時(shí)，下列測(cè)量公式可以被Kalman濾波器使用a = e+k3[9]b = Φ+^[10]其中a和b是攝像機(jī)車道感測(cè)參數(shù)；d是當(dāng)前車輛位置對(duì) 于表示為地圖曲線的車道中心的垂直距離；k3和1^4是未建模的測(cè)量噪音。HPm成為地圖曲 線上與用P= (e，n)表示的當(dāng)前車輛位置最近距離的點(diǎn)。使矢量m表示地圖曲線在Pm處 的法線。隨后垂直距離d可以表示為d = (P-Pm)Tm，其中法線m計(jì)算為 如上所述，曲率估計(jì)模塊輸入攝像機(jī)數(shù)據(jù)、來(lái)自車輛傳感器的車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù) (如車速和偏航率)以及Sm，并輸出車輛位置處道路中的曲率⑷或曲線的測(cè)量。一旦車 輛在用s表示的地圖曲線中被定位，便可以使用公式4尋找相應(yīng)的地圖曲率Kmap。應(yīng)當(dāng)注意，存在三種信息源來(lái)估計(jì)道路曲率地圖曲率(Kmap)，攝像機(jī)曲率(K。
=
2c)，基于偏航率的曲率=-)。下面描述用于將這三種曲率融合在一起的示例性處
ν
理。使Kfus表示具有方差^s的融合曲率。使σ;，Cry2Jnc^am分別表示地圖曲率、基于偏航 率的曲率、和攝像機(jī)曲率的方差。我們具有如下更新公式。當(dāng)?shù)貓D曲率估計(jì)可以被利用時(shí)，
則 當(dāng)偏航率曲率估計(jì)可利用時(shí)，則

以及

當(dāng)?shù)貓D曲率估計(jì)可利用時(shí)，則

以及

在上述公式中，C^ap，CTy2aw，C^m分別表示來(lái)自不同信息源地圖，車載傳感器，和
攝像機(jī)的曲率信息的置信度。信息源的變化(方差)越大，則該信息源對(duì)融合曲率的貢獻(xiàn) 就越少。一些啟發(fā)式規(guī)則(heuristic rule)用來(lái)選擇所述三個(gè)信息源的不同加權(quán)。例如， 當(dāng)偏航率高時(shí)，選擇小的cy2aw來(lái)獲取融合曲率。如上所述，車輛側(cè)向跟蹤模塊輸入攝像機(jī)數(shù)據(jù)，車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)和K，并輸出關(guān)于 車輛相對(duì)于當(dāng)前車道中心的位置和車輛相對(duì)于車道當(dāng)前向前方向的角取向的數(shù)據(jù)。圖25 顯示了根據(jù)本發(fā)明在車輛的側(cè)向模型內(nèi)作出的示例性確定。車輛側(cè)向跟蹤模塊監(jiān)測(cè)車輛運(yùn) 動(dòng)學(xué)(輪速ν和偏航率ω)的輸入以及車道感測(cè)參數(shù)的輸入。Kalman濾波器可以用來(lái)整合 來(lái)自車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)和車道感測(cè)裝置的數(shù)據(jù)。如圖25所示，側(cè)向偏移&是從車道中心的位移。
Kroad是估計(jì)曲率。K胃是由即時(shí)車輛路徑估計(jì)的曲率，S卩，Kyaw 二 ^。Kalman濾波器的測(cè)量
公式表述為b= Φ以及a = κ。如果更新誤差大于閾值，則門控邏輯被執(zhí)行。換句話說(shuō)， 如果預(yù)測(cè)的測(cè)量和實(shí)際的測(cè)量之間的差異大于閾值，則忽略當(dāng)前時(shí)刻的實(shí)際測(cè)量。圖22說(shuō)明了產(chǎn)生表示車輛行駛的道路的幾何模型的方法。然而，應(yīng)當(dāng)理解其它達(dá) 到相同目的的方法也是可能的。例如，公開了一種基于地圖數(shù)據(jù)和與投射的車輛目的地相 關(guān)的信息在車輛前方分配一系列航路點(diǎn)，并形成投射的行駛車道的方法。圖26顯示了根據(jù) 本發(fā)明示例性使用沿車輛前方投射的車道的航路點(diǎn)來(lái)估計(jì)車道幾何參數(shù)。在連續(xù)時(shí)間間隔 處的航路點(diǎn)的迭代生成(航路點(diǎn)以短距離增量間隔開)可以被用來(lái)加強(qiáng)所述車輛前方的估 計(jì)的車道幾何參數(shù)。隨著車輛經(jīng)過(guò)航路點(diǎn)，航路點(diǎn)可以被忽略，只有仍在車輛前方的航路點(diǎn) 才被利用。這樣，沿估計(jì)路徑的車輛前方的航路點(diǎn)的投射可以被用來(lái)估計(jì)車輛可能行駛經(jīng) 過(guò)的車道幾何參數(shù)。關(guān)于車道幾何參數(shù)和相對(duì)于車道的車輛位置和方位的實(shí)時(shí)且可靠的信息在多種 應(yīng)用或車輛控制方案中可以是有用的。例如，這種信息可以被用于在車道保持，前燈調(diào)節(jié)， 改善的導(dǎo)航輔助，和瞌睡警報(bào)的應(yīng)用中輔助操作者。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，多種 應(yīng)用可以利用這些信息，本發(fā)明不限于這里描述的具體實(shí)施方式
。前述的方法描述了視覺或攝像機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用。這種信息的分析可以通過(guò)本領(lǐng)域公 知的方法執(zhí)行。圖像識(shí)別通常包括程序(編制)來(lái)尋找指示對(duì)象的豎直線、邊、角或指示對(duì) 象的其它圖案的圖像中的對(duì)比度或顏色的變化。此外，與圖像識(shí)別相關(guān)的多種過(guò)濾和分析 技術(shù)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)也是公知的，在此不再贅述。
本領(lǐng)域公知的是利用可以利用的數(shù)據(jù)，例如圖像識(shí)別被應(yīng)用在視覺圖像中以確定 主車行駛的前方的無(wú)阻礙路徑(clear path)。這樣的示例性系統(tǒng)在共同待審的美國(guó)專利系 列申請(qǐng)No. 12/108, 581，發(fā)明名稱為“VEHICLE CLEAR PATHDETECTION” (車輛無(wú)阻礙路徑檢 測(cè))的專利中公開，其通過(guò)引用包含于此。如上所述，示例性EVS系統(tǒng)需要輸入源以輸入表述車輛運(yùn)行環(huán)境的信息。如上示 例性方法中所述，多種傳感器裝置是本領(lǐng)域公知的，包括但不限于雷達(dá)，激光雷達(dá)，超聲裝 置，和視覺系統(tǒng)。此外，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，關(guān)于運(yùn)行環(huán)境的信息可以從其它類型的裝置獲取。紅 外傳感器或紅外距離攝像機(jī)系統(tǒng)可以用來(lái)檢測(cè)溫差。這種信息適用于看到通常正常的視覺 或攝像機(jī)系統(tǒng)或人眼可能不注意的對(duì)象。將紅外攝像機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可見光譜的方法是已知 的，其使得小的溫差能夠向觀察者以不同的顏色顯示對(duì)象。如上所述，與3D地圖數(shù)據(jù)結(jié)合 使用的GPS裝置不僅可以用來(lái)相對(duì)于分類的道路幾何參數(shù)定位車輛，還可以用來(lái)在道路的 細(xì)節(jié)方面(例如路面類型和路面傾斜或等級(jí))定位車輛。此外，已知多種傳感器和監(jiān)測(cè)方 法來(lái)量化車輛內(nèi)的運(yùn)行參數(shù)。此外，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程處理允許協(xié)調(diào)GPS裝置確 定的車輛位置和實(shí)時(shí)細(xì)節(jié)(例如建筑物、天氣和交通狀況)。此外，非道路/非交通相關(guān)的細(xì)節(jié)可以類似地通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)，例如，包括通過(guò) 在線提供者可獲得的網(wǎng)絡(luò)可用數(shù)據(jù)和信息娛樂服務(wù)。車載系統(tǒng)可以進(jìn)一步與EVS系統(tǒng)集 成，例如，車載診斷模塊存入的維修需求(例如，監(jiān)測(cè)機(jī)油的累計(jì)時(shí)間或監(jiān)測(cè)輪胎壓力)可 以用作EVS的輸入。所述信息可以基于車載處理被直接顯示；所述信息可以與在線服務(wù)協(xié) 調(diào)，例如用選擇的服務(wù)商處理器診斷問(wèn)題；或所述信息可以根據(jù)3D地圖數(shù)據(jù)庫(kù)處理，例如， 識(shí)別需要在輪胎店停車并基于車輛位置定位多個(gè)附近的商店，包括操作時(shí)間和顧客評(píng)價(jià)。 多種輸入可以由EVS和EVS系統(tǒng)管理器使用，本發(fā)明不限于這里描述的示例性輸入。所有上述提及的輸入可以由示例性EVS系統(tǒng)管理器使用。此外，應(yīng)當(dāng)理解，EVS系 統(tǒng)管理器可以使用上述關(guān)于目標(biāo)跟蹤，CPS，防撞，車道保持，和無(wú)障礙路徑檢測(cè)的方法。這 些方法和相關(guān)的程序使得EVS系統(tǒng)管理器能評(píng)價(jià)駕駛狀態(tài)，包括車輛周圍的對(duì)象軌跡，車 道識(shí)別，和道路狀態(tài)，并根據(jù)一套關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)來(lái)識(shí)別對(duì)車輛運(yùn)行而言關(guān)鍵的信息。所述EVS系統(tǒng)管理器監(jiān)測(cè)輸入并確定與車輛運(yùn)行環(huán)境相關(guān)的可辨別的信息是否 授權(quán)在擋風(fēng)玻璃上顯示信息。對(duì)EVS系統(tǒng)管理器來(lái)說(shuō)，多種和大量信息都是可以利用的。然 而，車輛的操作者具有主要的責(zé)任來(lái)觀察道路，并且有用的附加信息以幫助集中駕駛員精 力在關(guān)鍵信息上的方式被謹(jǐn)慎地提供，但并不會(huì)使駕駛員從主要任務(wù)分心。示例性EVS系 統(tǒng)管理器包括程序以監(jiān)測(cè)來(lái)自各個(gè)來(lái)源的輸入；通過(guò)對(duì)輸入應(yīng)用包括預(yù)設(shè)閾值、學(xué)習(xí)閾值 和/或可選擇閾值的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)來(lái)從輸入中辨別關(guān)鍵信息，其中所述閾值被設(shè)定為最小化對(duì) 駕駛員而言非關(guān)鍵的分心信息；并基于關(guān)鍵信息請(qǐng)求用于顯示的圖形。從輸入確定關(guān)鍵信息的閾值可以基于多個(gè)基礎(chǔ)。HUD系統(tǒng)管理器可以訪問(wèn)多個(gè)信 息輸入源并包括各種程序化應(yīng)用軟件以產(chǎn)生前后相關(guān)的運(yùn)行環(huán)境模型來(lái)確定收集到的信 息是否為關(guān)鍵信息。例如，防撞系統(tǒng)或碰撞準(zhǔn)備系統(tǒng)，如上所述，可以利用來(lái)基于雷達(dá)感測(cè) 系統(tǒng)的回波(反饋)判斷碰撞的可能性。感測(cè)對(duì)象的相對(duì)軌線可以被用來(lái)將所述對(duì)象標(biāo) 記為關(guān)鍵信息以避免碰撞。然而，表述感測(cè)到的對(duì)象的輸入的前后(上下文)內(nèi)容對(duì)確定 用于將輸入標(biāo)記為關(guān)鍵信息的閾值來(lái)說(shuō)是重要的。圖27-29根據(jù)本發(fā)明顯示了前后信息 (contextualinformation)在感測(cè)到的對(duì)象數(shù)據(jù)中的示例性應(yīng)用，以確定感測(cè)的數(shù)據(jù)是否為關(guān)鍵信息。圖27顯示了包括三個(gè)連續(xù)數(shù)據(jù)點(diǎn)的車輛，所述數(shù)據(jù)點(diǎn)描述車輛前方的目標(biāo)對(duì) 象，每個(gè)連續(xù)數(shù)據(jù)點(diǎn)比前一數(shù)據(jù)點(diǎn)更靠近車輛。車輛500被描述為，在時(shí)間T1,T2，T3收集關(guān) 于目標(biāo)對(duì)象距車輛的相對(duì)距離的信息。在沒有前后聯(lián)系的情況下，這些集中在車輛上的數(shù) 據(jù)點(diǎn)暗示車輛與目標(biāo)對(duì)象的即將面臨的碰撞。圖28顯示了示例性情形，其中相應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn) 會(huì)正確地指示對(duì)操作者而言關(guān)鍵的信息。車輛500描述為在車道510中行駛。車輛520也 被描述為在同一車道510中行駛，但是與車輛500的方向相反。在這種情況下，目標(biāo)對(duì)象位 于主車的碰撞路徑上，因此，收集的數(shù)據(jù)點(diǎn)表明與目標(biāo)對(duì)象的接近距離會(huì)被正確地識(shí)別為 關(guān)鍵信息。在這種情況下，識(shí)別HUD上的目標(biāo)對(duì)象將不會(huì)不合理地影響車輛操作者。圖29 顯示了示例性的情形，其中，相應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)可能不正確地指示對(duì)操作者而言關(guān)鍵的信息。車 輛500被顯示為在車道510內(nèi)行駛。路標(biāo)530也被直接顯示在車輛500前面。對(duì)車輛而言 返回的對(duì)象跟蹤數(shù)據(jù)會(huì)指示路標(biāo)530為與車輛500碰撞的過(guò)程。然而，在這種情況下，包括 相對(duì)于車速的路標(biāo)速度、指示靜止路標(biāo)、和涉及車道510中的彎曲的前后信息可以被用來(lái) 使來(lái)自路標(biāo)530的對(duì)象跟蹤數(shù)據(jù)降低為不符合關(guān)鍵信息的閾值。在上述示例性的確定中， 目標(biāo)跟蹤數(shù)據(jù)的前后信息可以通過(guò)多種方法獲得，包括但不限于使目標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)與主 車速度、包括對(duì)車輛目前位置而言描述車道幾何參數(shù)的地圖數(shù)據(jù)的GPS數(shù)據(jù)、由視覺或攝 像機(jī)數(shù)據(jù)描述的車道幾何參數(shù)、和/或分析被跟蹤對(duì)象的圖像足夠辨別迎面而來(lái)車輛和路 標(biāo)的模式識(shí)別程序相關(guān)聯(lián)。通過(guò)基于相對(duì)于車輛確定的空間關(guān)系為HUD系統(tǒng)管理器產(chǎn)生前 后關(guān)聯(lián)的環(huán)境模型以評(píng)價(jià)關(guān)于目標(biāo)軌跡的輸入數(shù)據(jù)點(diǎn)，可以作出關(guān)于信息的關(guān)鍵特性的確 定，例如，指示碰撞的可能性。這樣的模型可以基于復(fù)雜的程序，包括描述大量輸入判斷的 因素，例如在車輛前方局部道路上的可能道路滑動(dòng)，道路等級(jí)，超限速行駛在相反方向上的 車輛，以及主車內(nèi)的聲音被放大成潛在分散注意力的音量。另一方面，這種前后聯(lián)系的環(huán)境 模型可以被盡可能的簡(jiǎn)化成將當(dāng)前車速與識(shí)別的車速限制的比較，或者是主車前方目標(biāo)車 輛的距離與最小距離閾值的比較。上述實(shí)施例只是HUD系統(tǒng)管理器可以作出的與關(guān)鍵信息相關(guān)的多個(gè)前后相關(guān) 的示例性確定。公知的方法允許將GPS數(shù)據(jù)與來(lái)自3D地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的信息結(jié)合使用，以 識(shí)別對(duì)于確定目的地的建議路線。將這些方法與HUD的使用一體化允許在HUD上依次 (turn-by-turn)方向的投射，包括能夠?qū)⒎较蚺錅?zhǔn)(記錄)在通過(guò)擋風(fēng)玻璃可見的實(shí)際路 面特征上的重要優(yōu)點(diǎn)。利用前后關(guān)聯(lián)模型，將車輛相對(duì)于可視特征定位，允許方向針對(duì)車輛 的操作和周圍狀態(tài)而被用戶化(定制)。與語(yǔ)言的和/或LCD地圖顯示器相比，這種在可視 路面特征上的配準(zhǔn)使得對(duì)于駕駛員的指示更加精確。公知的使用GPS裝置的系統(tǒng)可以利用輸入的目的地以給操作者路線指示。然而， 公知的GPS裝置包括慢的采樣率和不精確的GPS測(cè)量。結(jié)果，GPS裝置不能基于相對(duì)于計(jì)劃 路線的關(guān)聯(lián)車輛操作提供輸入給操作者。HUD系統(tǒng)管理器可以在道路上投射指示箭頭以說(shuō) 明計(jì)劃路線，但HUD系統(tǒng)管理器能附加地構(gòu)造計(jì)劃行駛路線的關(guān)聯(lián)操作環(huán)境模型，綜合可 以利用的信息以從計(jì)劃路線中識(shí)別表示偏離的關(guān)鍵信息輸入。HUD系統(tǒng)管理器不僅能使用 各種信息源以增加所提供信息的準(zhǔn)確性，例如，使用視覺或攝像機(jī)信息來(lái)改善GPS定位的 準(zhǔn)確性，而且所述信息能附加地給出關(guān)于車輛周圍環(huán)境的前后關(guān)聯(lián)的重要性，例如，包括對(duì) 象跟蹤信息或3D地圖數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)例中，如果計(jì)劃路線包括車輛在道路右側(cè)的即將面臨 的出口處離開高速公路，那么GPS數(shù)據(jù)可以被用來(lái)提示操作者利用該出口。然而，綜合到包
30括描述行駛車道的可視信息的關(guān)聯(lián)模型中的GPS數(shù)據(jù)可以用來(lái)相對(duì)于關(guān)鍵信息閾值判斷 GPS數(shù)據(jù)和相應(yīng)的計(jì)劃路線。例如，如果視覺數(shù)據(jù)將車輛定位在三車道路面的左側(cè)車道中并 且使用即將到來(lái)的出口將需要兩次變道，則指示即將到來(lái)的出口的信息可以被識(shí)別為關(guān)鍵 信息，授權(quán)圖形顯示或增加HUD上圖形顯示的緊急性。在相同條件下，在監(jiān)測(cè)指示車在相應(yīng) 于出口的右邊車道中的視覺信息和指示車輛右轉(zhuǎn)的閃光信號(hào)燈已經(jīng)被啟用的車輛信息時(shí)， 指示即將到來(lái)的出口的信息可以被確定為非關(guān)鍵信息，所述信息不被圖形顯示或僅在HUD 上最小顯示。此外，對(duì)象跟蹤，天氣，可見度，或其它信息源可以被用來(lái)影響怎樣和何時(shí)顯示 導(dǎo)航輔助。對(duì)信息使用關(guān)鍵信息閾值的其它示例是可以預(yù)期的。與路面上車輛具體位置對(duì)應(yīng) 的地址信息可以由GPS數(shù)據(jù)和3D地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用來(lái)確定。包括圖像識(shí)別程序的可視數(shù)據(jù) 可以被用來(lái)描述估計(jì)成包括目的地地址的建筑物或建筑物的范圍。歷史數(shù)據(jù)可以被監(jiān)測(cè)， 而且如果車輛之前從來(lái)沒有行駛到目的地或目的地在特別緊密布置的建筑物中，那么這種 目的地描述可以被考慮為關(guān)鍵信息。在替代方案中，來(lái)自操作者的聲音命令可以作為關(guān)鍵 用來(lái)確定目的地描述。在另一替代方案中，操作者頭部位置和眼睛取向(方位)可以根據(jù) 下述的方法監(jiān)測(cè)，并且基于指示尋找地址的操作者頭部和眼睛運(yùn)動(dòng)，目的地描述可以被當(dāng) 作關(guān)鍵信息。另一使用關(guān)鍵信息閾值的實(shí)例可以包括當(dāng)前天氣狀態(tài)的分析。在正常行駛狀態(tài) 下，指示車道邊界的線在HUD上的投射可以被考慮為不被授權(quán)的且是分散注意力的事情。 然而，在指示天氣狀態(tài)例如，霧，雪，雨，日照，或其它因素存在或結(jié)合產(chǎn)生可妨礙對(duì)車道標(biāo) 志的觀察的狀態(tài)時(shí)，車道邊界線可以被確定為關(guān)鍵信息。天氣狀態(tài)可以通過(guò)多種方法辨別。 與GPS數(shù)據(jù)結(jié)合的在線數(shù)據(jù)可以被用來(lái)估計(jì)當(dāng)前天氣狀態(tài)。視覺數(shù)據(jù)可以被分析以確定車 道標(biāo)記是否是視覺可辨別的或者降雨或霧是否過(guò)度地妨礙了足以保證車道標(biāo)記投射的觀 察距離。日出和日落時(shí)間以及太陽(yáng)在天空中的位置可以根據(jù)日歷和GPS定位來(lái)確定。所述 關(guān)于太陽(yáng)位置的信息可以被關(guān)聯(lián)到車輛的方向定位以基于車輛朝向太陽(yáng)的指向來(lái)確定車 道標(biāo)記為關(guān)鍵信息。在替代方案中，太陽(yáng)位置可以基于視覺信息估計(jì)。在類似的實(shí)例中，如 果視覺信息指示高光束(遠(yuǎn)光燈)被啟用的對(duì)面車輛可能導(dǎo)致盲視的狀態(tài)，那么車道標(biāo)記 可以被作為關(guān)鍵信息顯示，以輔助主車操作者保持在當(dāng)前車道上。以這些方式，估計(jì)的操作 者的能見度可以被用來(lái)確定在HUD上的合適的車道標(biāo)記投射。在替代方案中，基于被估計(jì) 與車道相關(guān)的車輛位置，車道標(biāo)記可以被確定為關(guān)鍵信息，例如，隨著主車輛靠近或越過(guò)車 道標(biāo)記，車道標(biāo)記變?yōu)殛P(guān)鍵信息。車道內(nèi)的位置進(jìn)一步顯示了一種狀態(tài)，其中，對(duì)于關(guān)鍵信 息的重要程度可以被指示，隨著車輛靠近并隨后越過(guò)所述車道標(biāo)記，增加的重要性被顯示。 增加投射在HUD上的圖形圖像強(qiáng)度(亮度)，閃爍圖形圖像，以及相應(yīng)的對(duì)操作者的聲音信 號(hào)可以基于增加的關(guān)鍵信息的指示重要性而利用。這種在車道標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的位置可以被用作瞌 睡指示器(指示符)，例如，單次偏離被認(rèn)為是非關(guān)鍵信息，但是，從車道中心的重復(fù)的偏離 則變成關(guān)鍵信息或重要性增加的信息，例如，提示協(xié)調(diào)的文本信息或聲音警告。在某些狀態(tài) 下，對(duì)道路覆蓋(疊加)的熱或紅外攝像機(jī)圖像可以被操作者利用或請(qǐng)求，其中視覺狀態(tài)禁 止操作者看到正確的行駛車道，例如，由不起作用的前燈導(dǎo)致的情況。另外一個(gè)應(yīng)用關(guān)鍵信息閾值的例子可以包括行人出現(xiàn)和行人動(dòng)作的分析。例如， 行人在人行道上平行于車輛運(yùn)動(dòng)方向的正常的運(yùn)動(dòng)可以被確定為非關(guān)鍵信息。然而，行人
31在另一個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)，例如，垂直于車輛交通的方向，可以被用作閾值來(lái)識(shí)別關(guān)鍵信息。 在該實(shí)例內(nèi)，可以說(shuō)明另一個(gè)指示關(guān)鍵信息的增加的重要性的例子。如果行人在指定的人 行道上垂直于車輛交通行走，則指示較小或適中重要性的圖形可以被顯示。如果檢測(cè)到行 人從人行道走到行駛車道或在行駛車道內(nèi)行走，則表示嚴(yán)重或增加的重要性的圖形被顯 示。在另一識(shí)別關(guān)于行人交通的關(guān)鍵信息的例子中，當(dāng)前交通信號(hào)燈模式可以被分析并被 用來(lái)識(shí)別關(guān)鍵信息。如果主車處于停車燈處，對(duì)應(yīng)于視覺圖像的指示“行走”燈的行人交通 可以被確定為非關(guān)鍵信息。然而，在相同的情況中，對(duì)應(yīng)于“不得行走”燈指示的行人交通 可以被確定為關(guān)鍵信息。在替代方案中，對(duì)于目標(biāo)的視覺信息和距離信息可以被用于投射 目標(biāo)的估計(jì)尺寸。這種估計(jì)尺寸可以被用來(lái)識(shí)別，例如，所有行人中估計(jì)為小于4英尺高的 是關(guān)鍵信息，從而警告駕駛員運(yùn)行環(huán)境中有兒童。在替代方案中，學(xué)校區(qū)域或耳聾兒童區(qū)域 可以通過(guò)GPS數(shù)據(jù)和3D地圖的街道標(biāo)志識(shí)別應(yīng)用、局部無(wú)線頻率傳輸或標(biāo)記(tagging)等 來(lái)識(shí)別，在這樣的區(qū)域中所有的行人都被標(biāo)記為關(guān)鍵信息。在行人交通被檢測(cè)但確定為不 可視的情況下，使用熱或紅外成像數(shù)據(jù)的圖形可以被選擇來(lái)覆蓋關(guān)于行人的視場(chǎng)，從而使 車輛操作者能根據(jù)情況作出更好的決定。公開了可由EVS系統(tǒng)管理器辨別的關(guān)鍵信息的其它實(shí)施方式。在一個(gè)示例性的應(yīng) 用中，主車和其它車輛之間建議的跟隨距離可以與測(cè)量距離相比較，而且任何低于最小建 議距離的距離可以被識(shí)別為作為顯示的關(guān)鍵信息。在另一實(shí)例中，其中車輛被用來(lái)訓(xùn)練新 的操作者，顯示給乘客/和訓(xùn)練者的圖形可以用來(lái)改善對(duì)新操作者動(dòng)作的審核。在另一實(shí) 例中，半自動(dòng)控制或ACC狀態(tài)下的車輛操作可以顯示將當(dāng)前距離與其它車輛通訊的關(guān)鍵信 息或向操作者表述控制系統(tǒng)動(dòng)作的其它信息，從而操作者可以迅速確定是否需要操作者手 動(dòng)干涉。在另一實(shí)例中，車輛與車輛之間的通訊可以即時(shí)地用來(lái)管理兩個(gè)使用ACC車輛之 間的并入操作(merging maneuver)。HUD上的圖形可以用來(lái)交流每個(gè)駕駛員的意圖以執(zhí)行 并入操作，以便告知每個(gè)駕駛員交流的意圖從而避免不期望的車輛運(yùn)動(dòng)的改變和避免可能 碰撞的感覺。在類似應(yīng)用中，在使用半自動(dòng)行駛的車輛中，其中通過(guò)與自動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)相聯(lián)的 車道保持系統(tǒng)來(lái)利用自動(dòng)車輛側(cè)向控制，HUD上的圖形可以用來(lái)提前通知操作者將要發(fā)生 車道改變或其它動(dòng)作，從而操作者不會(huì)對(duì)半自動(dòng)控制隨后采取的措施感到驚訝。在另一實(shí)施方式中，車輛與車輛或車輛與遠(yuǎn)程服務(wù)器之間的通訊可以用來(lái)監(jiān)測(cè)車 輛操作和識(shí)別車輛操作中的模式。例如，由于事故的減速可以通過(guò)許多車輛的操作而監(jiān)測(cè)， 而且所述信息可以被傳播到附近區(qū)域的其它車輛。所述信息可以基于監(jiān)測(cè)減速已經(jīng)導(dǎo)致的 已受影響車輛的延遲量和延遲的適當(dāng)警告以及推薦替代路線來(lái)確定為關(guān)鍵信息。在另一實(shí) 例中，可以監(jiān)測(cè)多個(gè)車輛的車輪滑移，車輛靠近導(dǎo)致車輪滑移的具體道路路程可以包括投 射在路面上的圖形塊，其指示可能的滑移道路狀態(tài)。所述信息可以基于在具體道路路程上 發(fā)生的滑移事件、或可以基于顯示車輛的操作相對(duì)于車輛經(jīng)歷滑移的操作的比較來(lái)確定為 關(guān)鍵信息。例如，在最后一小時(shí)內(nèi)三個(gè)速度超過(guò)每小時(shí)50英里的車輛被確定為在該道路路 程上曾經(jīng)發(fā)生滑移，但所述信息對(duì)于以每小時(shí)35英里行駛的主車而言被確定為非關(guān)鍵信 息。在另一實(shí)施方式中，野生動(dòng)物可以由視覺系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、可以由雷達(dá)系統(tǒng)增大、且基于投射 的野生動(dòng)物的分類指示為關(guān)鍵信息。在視場(chǎng)中馬的識(shí)別可以被確定為非關(guān)鍵信息，而向道 路跳躍的白尾鹿的識(shí)別可以被確定為關(guān)鍵信息。關(guān)于車輛周圍環(huán)境的信息的相關(guān)實(shí)施方式是可以想到的。例如，感興趣的點(diǎn)(名
32勝、古跡)可以被選擇為關(guān)鍵信息而顯示在HUD上。游覽不熟悉的城市的家庭可以接收關(guān) 于路線上遇到的路界標(biāo)識(shí)的信息。對(duì)路界標(biāo)識(shí)的類似方向或建議的旅游路線可以通過(guò)EVS 被選擇并顯示。運(yùn)動(dòng)愛好者在經(jīng)過(guò)體育場(chǎng)或競(jìng)技場(chǎng)的時(shí)候可以選擇感興趣的球隊(duì)或運(yùn)動(dòng)， 通過(guò)無(wú)線通訊的訪問(wèn)可以用來(lái)查看比賽日程，票價(jià)，和當(dāng)前的入座情況，其可以自動(dòng)投射在 HUD上。古董收集者可以在經(jīng)過(guò)古董店、房地產(chǎn)銷售或跳蚤市場(chǎng)內(nèi)的特定距離時(shí)請(qǐng)求通知， 位置(地點(diǎn))的圖形方向可以基于請(qǐng)求被顯示。尋找新住宅的乘員可以在所發(fā)布的新的在 售房屋滿足選擇標(biāo)準(zhǔn)時(shí)請(qǐng)求通知和導(dǎo)向，以便獲得最新的列表。汽車愛好者可以請(qǐng)求通過(guò) 視覺識(shí)別所認(rèn)出的車標(biāo)或模型由圖形圖像來(lái)識(shí)別。多種識(shí)別感興趣的點(diǎn)的應(yīng)用是可以預(yù)期 的，本發(fā)明不限于上述具體的實(shí)施方式。緊急人員使用的實(shí)施方式也是可以預(yù)期的。例如，裝備有本發(fā)明公開的EVS系統(tǒng) 的救護(hù)車可以與車輛或遠(yuǎn)程服務(wù)器通訊，以包含針對(duì)緊急情形(現(xiàn)場(chǎng))的在路途上的相關(guān) 信息。例如，建議的路線可以通過(guò)發(fā)報(bào)機(jī)更新，現(xiàn)場(chǎng)的警察可以向到來(lái)的救護(hù)車警告危險(xiǎn)情 形，或者帶有識(shí)別為重傷的病人的現(xiàn)場(chǎng)車輛可以與救護(hù)車通訊以實(shí)現(xiàn)圖像來(lái)在途中識(shí)別重 傷病人所在的車輛。警車可以使用圖形進(jìn)行警車間的通訊，例如，在一個(gè)車輛上識(shí)別被追捕 的目標(biāo)車輛，并在另一警車上產(chǎn)生聯(lián)合追捕的圖形。在另一實(shí)例中，車輛可以利用與遠(yuǎn)程服 務(wù)器通訊以接收關(guān)聯(lián)于某一情況(例如，黃色警報(bào))所識(shí)別的相關(guān)車輛的信息。例如，識(shí)別 為被通緝的牌照可以通過(guò)本領(lǐng)域公知的軟件與視覺系統(tǒng)相結(jié)合來(lái)識(shí)別。該信息(不會(huì)被非 緊急車輛知道，因此不會(huì)危害該車輛上的乘員)可以傳達(dá)給緊急人員，并傳送到最近警車 的EVS系統(tǒng)管理器以用于圖形顯示。另外，警車可以利用熱成像以搜索隱藏地點(diǎn)或經(jīng)過(guò)場(chǎng) 景中的無(wú)行為能力人。消防車可以使用EVS系統(tǒng)來(lái)加強(qiáng)操作，例如，通過(guò)輔助估計(jì)到達(dá)時(shí)的 情況。例如，如果發(fā)報(bào)機(jī)接收到困在建筑物西北角第三層的人員的求救，那么發(fā)報(bào)機(jī)可以輸 入所述地址和房間信息，而且建筑物的具體房間可以被識(shí)別為需要EVS系統(tǒng)的圖形圖像的 關(guān)鍵信息。在另一實(shí)例中，熱成像可以切換到停在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的車輛上以輔助消防人員從安 全位置確定火的位置和發(fā)展。多種這樣的應(yīng)用是可以預(yù)期的，本發(fā)明不限于這里公開的具 體實(shí)施例。多種便利的應(yīng)用也是可以預(yù)期的。例如，公開了有限像素化視場(chǎng)結(jié)構(gòu)，使得從一個(gè) 方向觀察HUD的觀察者看見一個(gè)圖像，而從另一方向觀察HUD的另一個(gè)觀察者或者看不到 所述具體圖像或者看到與第一觀察者不同的圖像。這樣的系統(tǒng)允許乘客在擋風(fēng)玻璃上看見 與行駛不相關(guān)的圖像，同時(shí)車輛操作者繼續(xù)看到僅僅與車輛操作相關(guān)的圖像。例如，乘客可 以看到信息娛樂型圖像，例如網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容，來(lái)自數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置的視頻，或利用車載攝像機(jī)來(lái)使 用顯示器作為空鏡子而不干擾駕駛員的視野。這種內(nèi)容可綁定到其它系統(tǒng)中，使得乘客沿 著投射的車輛路線從互聯(lián)網(wǎng)上查看飯店菜單并在投射的路線中選擇作為臨時(shí)目的地的飯 店，而不干擾車輛操作者。這樣的系統(tǒng)可以另外地使得車輛操作者看見適當(dāng)配準(zhǔn)(記錄) 在擋風(fēng)玻璃上的圖像而乘客不看到相同的圖像，所述圖像是未配準(zhǔn)的且可能使乘客感到厭 煩。HUD應(yīng)用的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是將信息與例如通過(guò)擋風(fēng)玻璃的景象之類的其它關(guān)鍵信息一 起放在單個(gè)視場(chǎng)中的操作者的前方。在公知的航天應(yīng)用中，HUD裝置被利用來(lái)允許飛行員 將目光放在外部景象上，同時(shí)提供關(guān)鍵信息，例如空氣速度和高度。這種在相同視場(chǎng)中具有 視覺信息的信息提供減少了與將眼睛從外部景象移到儀器面板相關(guān)的專心度損失、分心和瞬間的方向迷失。類似地，EVS可以在單個(gè)視場(chǎng)中向車輛操作者提供具有可通過(guò)擋風(fēng)玻璃 看到的外部景象的顯示信息。這種信息可以在所有時(shí)間內(nèi)提供。然而，為了避免分心，信息 可以根據(jù)關(guān)鍵信息狀態(tài)或根據(jù)重要性來(lái)過(guò)濾。例如，不同的信息在低速時(shí)與高速時(shí)相比是 關(guān)鍵的或重要的。顯示在擋風(fēng)玻璃上的關(guān)鍵信息可以基于閾值車速來(lái)調(diào)節(jié)。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速， 當(dāng)在正常范圍內(nèi)時(shí)，可以不被分類為關(guān)鍵信息或只是要求最小化、低亮度顯示。然而，當(dāng)發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加到較高水平時(shí)，所述顯示可以被啟動(dòng)或識(shí)別以警告操作者可能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的傷 害。根據(jù)燃料箱滿或接近滿，車輛燃料箱中的燃料水平狀態(tài)可以類似地不顯示或最小顯示。 增加的重要性的不同等級(jí)可以被執(zhí)行，例如，當(dāng)燃料箱變空至低于四分之一燃料箱容量時(shí) 在尺寸上雙倍顯示，當(dāng)越過(guò)某一關(guān)鍵的低燃料水平時(shí)伴有閃爍的指示。關(guān)鍵信息的等級(jí)或 重要性的等級(jí)可以由車輛操作者定制，例如借助于車輛顯示器上的可選擇的菜單。此外，關(guān) 鍵和重要信息的等級(jí)和顯示可以基于操作者愛好通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或通過(guò)計(jì)算機(jī)與車輛的直 接連接(例如通過(guò)USB連接)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種用戶化(定制)可以包括操作者選擇顯示 形狀，線粗，線條顏色，在擋風(fēng)玻璃上的位置，或其它類似的偏好。顯示主題或顯示皮膚可以 基于車速或路面類型進(jìn)行選擇切換，例如，操作者設(shè)定高速公路主題和街巷主題。主題可以 根據(jù)GPS位置選擇為城市主題和鄉(xiāng)村主題。針對(duì)擋風(fēng)玻璃上的用戶化顯示器的設(shè)計(jì)可以從 用戶網(wǎng)站分享或從車輛制造商或其它的第三方商業(yè)獲取。顯示器可以與商業(yè)上可獲得的裝 置協(xié)同作用，例如數(shù)字音樂播放器，并被集成到顯示主題中，例如，音樂播放器的顯示被轉(zhuǎn) 換在HUD的一角顯示。裝配有公知方法來(lái)確定操作者身份的單個(gè)車輛，可以自動(dòng)加載操作 者的愛好?？梢酝渡湓趽躏L(fēng)玻璃上的多個(gè)顯示的實(shí)施方式是可以預(yù)期的，本發(fā)明不限于這 里公開的具體實(shí)施方式
。其它的顯示器可以投射在擋風(fēng)玻璃上以最小化操作者將其眼睛從擋風(fēng)玻璃上移 開的需求。例如，在車輛后部的可調(diào)攝像機(jī)可以用來(lái)投射車輛后排車輛座位上睡覺嬰兒的 小圖像，允許操作者監(jiān)視孩子而不轉(zhuǎn)頭去看。更全景的視圖可以被實(shí)現(xiàn)來(lái)監(jiān)視多個(gè)孩子。這 種監(jiān)視功能可以是實(shí)時(shí)的或可以包括回放功能。如上所述，乘客可以在特定的環(huán)境中看到信息娛樂型信息。明確的且有些時(shí)候?yàn)?法規(guī)所要求，分散駕駛員精力的事物必須被最小化。當(dāng)車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)，例如視頻內(nèi)容或e-mail 通訊之類的信息對(duì)操作者可見的話將是不可取的。然而，當(dāng)允許的時(shí)候這樣的應(yīng)用可以是 可利用的，例如，當(dāng)車輛信息表明車輛處于停止?fàn)顟B(tài)，或者如果車輛的停車制動(dòng)器被接合 時(shí)。向操作者提供有限的信息而不會(huì)導(dǎo)致不合適的分心的其它的應(yīng)用也是可能的，例如包 括來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)的比賽比分，來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)的新聞標(biāo)題，或車輛中當(dāng)前播放的音樂信息，例如 在HUD上以最小的圖形給出歌名和藝術(shù)家的名字。有限像素化視場(chǎng)結(jié)構(gòu)的示例性實(shí)施方式使得來(lái)自限制方向的圖像視圖能夠包括 微結(jié)構(gòu)或粒子布置的使用以接收上述的激勵(lì)光并在限制的方向發(fā)出光。圖30和31示例性 地顯示了根據(jù)本發(fā)明的有限像素化視場(chǎng)結(jié)構(gòu)的示例性應(yīng)用。圖30顯示了示例性的發(fā)射器， 其能向有限視場(chǎng)發(fā)出光。示例性發(fā)射器包括UV透明封裝(例如，由SiO2制成)，具有拋物 線形窄帶多層反射結(jié)構(gòu)，填充有LIF材料，其在被紫外線照射時(shí)發(fā)出可見波長(zhǎng)的熒光。在該 示例性實(shí)施例中，這些發(fā)射器的薄膜被沉積在聚合物上。在薄膜的準(zhǔn)備中，類似于形成在發(fā) 射器中的形狀的拋物線形狀壓痕被壓印在聚合物材料內(nèi)。發(fā)射器通過(guò)化學(xué)氣相沉積而被沉 積在聚合物基板上，發(fā)射器填充有拋物線壓痕。圖31描述了創(chuàng)建與聚合物基板對(duì)齊的發(fā)射
34器必要結(jié)構(gòu)以便實(shí)現(xiàn)有限視場(chǎng)觀察的過(guò)程。通過(guò)示例性處理例如蝕刻，填充有發(fā)射材料的 獨(dú)立式拋物線體(parabola，反射器)通過(guò)將它們從基板上釋放而產(chǎn)生。從聚合物基板的移 除還可以由用合適的溶劑溶解塑料基板來(lái)完成。獨(dú)立式拋物線體隨后被嵌套入已在玻璃基 板中通過(guò)光刻方法或壓花產(chǎn)生的殼體(divot)中。將拋物線體與殼體匹配的方法可以由例 如射流自組裝之類的方法完成，類似于Alien Technology的應(yīng)用，其中拋物線體溢出基板 且拋物線體和殼體的配合以統(tǒng)計(jì)學(xué)方式發(fā)生。本領(lǐng)域公知的頭和眼睛傳感裝置在此不再詳述。為了本發(fā)明的目的，基于攝像機(jī) 的裝置與圖像識(shí)別軟件結(jié)合使用以基于圖像識(shí)別程序估計(jì)車輛內(nèi)的三維頭部位置(能與 車輛坐標(biāo)系協(xié)調(diào))和操作者目光的方向。關(guān)于車輛坐標(biāo)系的對(duì)象的定位可通過(guò)傳感器輸入 來(lái)確定，例如根據(jù)上述的跟蹤方法?；谂c車輛坐標(biāo)系協(xié)調(diào)的操作者頭部位置和與車輛坐 標(biāo)系協(xié)調(diào)的對(duì)象軌跡，被跟蹤對(duì)象和操作者眼睛之間的估計(jì)出的交叉點(diǎn)可以在擋風(fēng)玻璃上 確定，從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的通過(guò)擋風(fēng)玻璃的與相關(guān)特征的信息配準(zhǔn)。具有車道標(biāo)志投射 的類似方法以及在此處描述的其它方法是可能的，其允許信息在HUD上的準(zhǔn)確配準(zhǔn)。類似 的，頭部位置與操作者凝視方向的估計(jì)的結(jié)合允許根據(jù)所述方法的信息的投射能保證操作 者盡可能看到關(guān)鍵信息。類似的方法可以由車輛中前座乘客或后座乘客來(lái)實(shí)現(xiàn)，允許在各 個(gè)表面上對(duì)于車輛乘員的配準(zhǔn)投射。頭部和眼睛傳感裝置使得EVS能辨別操作者凝視的方向。該凝視位置可以與識(shí)別 的關(guān)鍵信息相比較。公開了外圍突出特征(peripheral salient feature)增強(qiáng)特征，其中 顯示特性基于當(dāng)操作者目光處在別處時(shí)將操作者的眼睛吸引到關(guān)鍵信息來(lái)調(diào)節(jié)，而當(dāng)操作 者的目光接近顯示的關(guān)鍵信息時(shí)不過(guò)度地分散操作者的注意力。例如，如果車輛從一空間 倒出來(lái)到可視視場(chǎng)的左側(cè)并被確定為處在與主車的可能碰撞路程上，并且操作者的凝視目 光被確定為向著可視視場(chǎng)的右側(cè)，那么框體可以環(huán)繞冒犯車輛放置，而且閃爍的箭頭可以 放置在操作者凝視的點(diǎn)上，提醒操作者注意所述框體。所包括的EVS能在整個(gè)擋風(fēng)玻璃上投射配準(zhǔn)的圖像，從而通過(guò)透明的擋風(fēng)玻璃使 圖像配準(zhǔn)到可見對(duì)象或區(qū)域。然而，車輛傳感器可以處理和識(shí)別屬于擋風(fēng)玻璃景象外的狀 態(tài)的信息。例如，觀察車輛側(cè)部或后部區(qū)域的雷達(dá)裝置和/或攝像機(jī)裝置可以識(shí)別交通燈 信息，車輛軌跡，緊急車輛的存在，或其它相關(guān)的信息。所述EVS管理器，在評(píng)價(jià)相應(yīng)于一條 關(guān)鍵信息所產(chǎn)生的環(huán)境模型時(shí)，確定所述關(guān)鍵信息是否能在擋風(fēng)玻璃上與關(guān)鍵信息對(duì)應(yīng)的 透過(guò)擋風(fēng)玻璃可以看見的相關(guān)特征相配準(zhǔn)的位置上被顯示。在所述評(píng)價(jià)確定基于乘員頭 部和眼睛位置的相關(guān)特征不在擋風(fēng)玻璃的可見區(qū)域內(nèi)時(shí)，圖形可以配準(zhǔn)在擋風(fēng)玻璃上，例 如，在最接近于關(guān)鍵信息源的擋風(fēng)玻璃邊緣處，或在偏離乘員目光的某一位置處，指示需要 來(lái)查看關(guān)鍵信息的方向。例如，如果目標(biāo)車輛軌跡和速度表明車輛可能在主車左側(cè)或右側(cè) 闖紅燈，所述EVS可以準(zhǔn)確地向操作者提示緊急警告以避免側(cè)面碰撞。盡管只具有在前擋 風(fēng)玻璃上投射的示例性EVS不能配準(zhǔn)不在擋風(fēng)玻璃可視區(qū)域內(nèi)的可視對(duì)象的圖形表示，但 EVS可以提醒車輛操作者注意識(shí)別的關(guān)鍵信息。在關(guān)鍵信息在車后方被識(shí)別的情況下，提示 可以顯示在擋風(fēng)玻璃上，指向或描述出后視鏡。作為替代，虛擬后視鏡可以使用后部指向性 攝像機(jī)(rearward pointing camera)顯示在擋風(fēng)玻璃上。作為替代，全景視圖可以使用多 個(gè)攝像機(jī)投射，例如，投射在沿著擋風(fēng)玻璃頂部的顯示器的寬的豎直薄片中，從而示出例如 環(huán)繞車輛后180度的視圖，從而消除已知鏡子結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的傳統(tǒng)盲點(diǎn)。在另一示例中，HUD可以用在車輛后窗中以通過(guò)窗戶上的圖形圖像提供全屏停車輔助。這種后窗顯示器可以例如 通過(guò)聲音識(shí)別軟件以正常或倒車模式被選擇性地顯示，以實(shí)現(xiàn)直接或通過(guò)后視鏡的觀察。 在另一實(shí)例中，基于跟蹤信息，策略的(tactical)或模擬的頭頂/高位顯示器(overhead display)可以被綜合并被投射在擋風(fēng)玻璃上。例如，在停車狀態(tài)，雷達(dá)和視覺信息可以被用 于估計(jì)停車點(diǎn)、其它車輛、路邊和行人交通的相對(duì)位置，而且這些估計(jì)的位置可以標(biāo)繪在圖 形顯示器上。類似的，這種策略顯示可以在車道改變操作時(shí)產(chǎn)生，例如，一旦閃光燈信號(hào)被 開啟就變成關(guān)鍵信息，而且示出感測(cè)到的車輛周圍的對(duì)象的顯示可以被展示?；氐酵＼嚑?態(tài)，例如平行停車操作，可以程序設(shè)定一套標(biāo)準(zhǔn)，例如，監(jiān)測(cè)非停車區(qū)域并從路邊和相鄰車 輛獲取距離范圍。基于空間關(guān)系，提醒或建議可以被顯示在擋風(fēng)玻璃上，包括突出顯示沿著 城市街道接近程序設(shè)定目的地的可利用的停車點(diǎn)，或推薦的方向盤和踏板控制以導(dǎo)航到所 述停車點(diǎn)。示例性情況和圖形顯示是可以被顯示的關(guān)鍵信息的示例，其提醒操作者注意擋 風(fēng)玻璃視圖外的狀況。然而，這些示例只是說(shuō)明可預(yù)期的實(shí)例的子集，本發(fā)明不限于此。對(duì)EVS的多種增強(qiáng)是可以預(yù)期的，從而實(shí)現(xiàn)特別是與這種投射技術(shù)的汽車應(yīng)用相 關(guān)的特征。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，用來(lái)投射復(fù)雜圖像的激光器和投射器設(shè)計(jì)經(jīng)常使用 微小的或微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)鏡來(lái)將投射的圖形引導(dǎo)到理想的位置?，F(xiàn)有的MEMS鏡激光投 射器設(shè)計(jì)具有單行程(single stroke)失量或位圖結(jié)構(gòu)，提供有限效率和信息量。公開了 一種替代的方法，其繼續(xù)使用所述行程實(shí)施方式，但包括多個(gè)MEMS鏡(MEMS片)以引導(dǎo)一 系列光束。這里公開的方法首先應(yīng)用伽利略望遠(yuǎn)鏡以使UV激光光束擴(kuò)展至一點(diǎn)，在該點(diǎn)X 方向的MEMS多鏡裝置的多個(gè)鏡子被照射。χ鏡(或χ鏡組)中的每個(gè)被映射并匹配到y(tǒng)鏡 或y鏡組。y鏡隨后獨(dú)立地瞄準(zhǔn)發(fā)光材料的合適區(qū)域。汽車應(yīng)用包括惡劣條件，惡劣條件包括可能遭受的不利于上述HUD中應(yīng)用的材料 的刮擦、磨損、和化學(xué)污染。另一個(gè)系統(tǒng)增強(qiáng)的實(shí)施方式包括在HUD上的發(fā)光材料上使用保 護(hù)性涂層。然而，這種層的引入在具有來(lái)自投射裝置的激勵(lì)光的情況下，和在具有來(lái)自擋風(fēng) 玻璃的發(fā)射光的情況下，以及在具有從車輛外部經(jīng)過(guò)擋風(fēng)玻璃的光的情況下，會(huì)產(chǎn)生潛在 的反射和折射問(wèn)題，反射和折射問(wèn)題會(huì)產(chǎn)生雙像或重像。寬帶防反射(AR)涂層可以應(yīng)用在 擋風(fēng)玻璃的內(nèi)表面上以最小化重像。所述AR涂層可以是單層MgF2或多層涂層。硬的AR覆 蓋層需要來(lái)保護(hù)應(yīng)用在全擋風(fēng)玻璃HUD中的發(fā)射性材料，其具有有機(jī)UV激光誘導(dǎo)的熒光材 料涂層。重像消除需要有效地加倍光場(chǎng)的涂層，避免材料的折射率與空氣的折射率不匹配。 可以添加各種材料以改善材料的AR及耐久性性能。多種材料的多層涂層和多種絕對(duì)及相 對(duì)厚度可以被用來(lái)獲得AR功能?？梢酝ㄟ^(guò)磁控管濺射或其它物理和化學(xué)氣相沉積方法沉 積的適宜材料包括Si02，Si3N4, Ti02，和SiOxNy。最后一種材料，硅的氮氧化物具有折射率 可通過(guò)0/N比率(化學(xué)計(jì)量比)調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)。在彎曲和傾斜的擋風(fēng)玻璃上投射圖像在生成的圖形圖像中產(chǎn)生潛在的不規(guī)則。需 要避免的一個(gè)示例性問(wèn)題包括與HUD的不同部分相互作用的激勵(lì)光中幾何參數(shù)差異所導(dǎo) 致的圖形亮度的亮度不一致或非預(yù)期差異。亮度修正是矢量投射顯示所需的補(bǔ)償技術(shù)。一 種實(shí)現(xiàn)亮度修正的方法包括將用在圖形繪制(graphicrendering)中的參數(shù)曲線再參數(shù) 化，從而當(dāng)執(zhí)行稀疏采樣時(shí)路徑的每個(gè)部分具有相同的有效掃描長(zhǎng)度。這種有效掃描長(zhǎng)度 可以根據(jù)掃描單位面積時(shí)間率(scanning unit area time rate)來(lái)計(jì)算，掃描單位面積時(shí) 間率是對(duì)顯示屏上的圖示能量的模擬。立體和非平面表面因素可以在計(jì)算有效長(zhǎng)度的時(shí)候考慮ο亮度不一致是一種潛在的不規(guī)則性，其可以導(dǎo)致在擋風(fēng)玻璃上投射變得困難。 另一種潛在的不規(guī)則性包括由幾何畸變(失真)產(chǎn)生的圖形圖像的畸變，原因在于在大 投射寬視角系統(tǒng)構(gòu)造中的不平坦的顯示表面、立體的和光學(xué)象差。一種雙階段畸變校正 方案(two pass distortion correction scheme)被公開來(lái)通過(guò)用非均勻有理b樣條 (non-uniform-rational b-spline, NURB)參數(shù)曲線/碎片來(lái)模型化掃面曲線和投射屏以 修正激光矢量投射顯示的幾何畸變。在第一階段中，對(duì)象空間(物空間)中的理想的NURB 將被轉(zhuǎn)換到由觀察點(diǎn)限定的觀察空間。這種透視隨后因?yàn)樗鼈兊姆律浜屯敢暤牟蛔冃远?映射到虛擬顯示平面。最后，如果需要，其被映射到具有參數(shù)化空間映射的非平坦顯示器表 面。在第二階段中，路徑被轉(zhuǎn)換到由投射器的位置限定的投射空間，隨后路徑被映射到投射 平面。非線性畸變通過(guò)校準(zhǔn)方法被修正。可能在擋風(fēng)玻璃上投射圖形圖像中產(chǎn)生的另一個(gè)潛在的不規(guī)則性包括用于投射 圖形圖像的掃描循環(huán)中產(chǎn)生的低效率。所述掃描循環(huán)包括表示圖形基元/圖元(graphic primitive)的圖元路徑和連接基元節(jié)段的消隱路徑(blanking path)。差的掃描循環(huán)設(shè)計(jì) 會(huì)導(dǎo)致低效率的顯示或顯示失敗。當(dāng)基于鏡子的掃描器被應(yīng)用時(shí)，路徑的優(yōu)化會(huì)產(chǎn)生平順 和高效的掃描。在光柵投射顯示器的掃描周期或掃描幀期間，在所有掃描路徑中的優(yōu)化可 以獲得高效和平順的矢量掃描。在插入掃描路徑列表以連接類似草書(cursive script) 的掃描路徑期間，不可見的消隱路徑可以被優(yōu)化。優(yōu)化可以在消隱路徑上執(zhí)行從而所有的 消隱路徑與它們的相鄰路徑一起具有一次/二次連續(xù)度。參數(shù)化的曲線建模可以被使用。 這個(gè)方法還利用所有掃描路徑中的優(yōu)化以在光柵投射顯示的掃描周期或掃描幀期間獲得 高效和平順的矢量掃描。整個(gè)循環(huán)將被再參數(shù)化，從而所述循環(huán)具有最短的掃描長(zhǎng)度和最 大的局部曲率半徑。顯示器經(jīng)常需要零強(qiáng)度的區(qū)域，例如，在包括虛線的投射圖像中。公開了一種方法 來(lái)改善矢量投射引擎的圖像質(zhì)量，矢量投射引擎具有光源，它們用微鏡來(lái)引導(dǎo)。這種方法應(yīng) 用于激光投射裝置中，它們使用微鏡(X掃描和y掃描鏡)被引導(dǎo)到顯示屏上。輸出是光矢 量，其位置越過(guò)顯示屏，而且光的強(qiáng)度可以通過(guò)激光電流調(diào)節(jié)。當(dāng)希望零亮度時(shí)，期望激光 器的“關(guān)閉狀態(tài)”。不幸的是，激光器通斷電的響應(yīng)時(shí)間相對(duì)于通常的掃描速度而言是慢的。 公知的方法在期望零亮度的情況下產(chǎn)生弱亮度線。公開了一種產(chǎn)生零亮度的方法，通過(guò)利 用光源路徑中的物體以便可控制地中斷投射到HUD上的激勵(lì)光。例如，插入到光路中的物 體可以包括刀刃、針孔、或鏡子。這種機(jī)械消隱可以相似于掃描鏡的時(shí)間比例來(lái)完成，從而 沒有響應(yīng)時(shí)間匹配。上述公開了可以通過(guò)EVS在HUD上信息的選擇性投射來(lái)實(shí)現(xiàn)的多種不用的用途。 圖32-37顯示了根據(jù)本發(fā)明的，可以投射在HUD上的關(guān)鍵信息的選擇示例性顯示。圖32 描述了示例性的包括對(duì)車輛操作者而言期望視覺可接受的特征的未增強(qiáng)的外部視圖。視 圖200包括路面206，路面包括第一車道標(biāo)記202和第二車道標(biāo)記204 ；也在車道上的車輛 208 ；行人210 ；限速標(biāo)志214 ；和即將到來(lái)的路面中的彎道216。視圖200中的所有對(duì)象和 特征都是直接可見的，沒有繪出經(jīng)過(guò)EVS描述的圖形顯示。圖33顯示了由濃霧阻礙的示例性視圖和可用于補(bǔ)償霧的影響的示例性增強(qiáng)視覺 顯示。視圖220顯示與圖32中相同的視圖，除了由于霧而導(dǎo)致的視圖模糊外。視圖220包
37括霧221 ；第一車道標(biāo)記202和第二車道標(biāo)記204，兩者對(duì)于短距離而言都是直接能看見的 直到因?yàn)殪F221而變得模糊；投射的車道指示符222和224 ；車輛指示符228 ；行人指示符 230 ；車速顯示234 ；和警告指示符237。投射的車道指示符222和224是不可見的車道指示 的投射并幫助操作者在即使存在霧221的情況下也能保持車道。投射的車道指示符222和 224包括曲線部分236以指示與圖32中的彎道216對(duì)應(yīng)的即將到來(lái)的道路中的彎道。應(yīng) 當(dāng)明白，車道指示符222和224顯示為清楚的線條。在多個(gè)傳感器可以用來(lái)提取位置數(shù)據(jù) 并利用例如3D地圖或來(lái)自區(qū)別特征(例如路邊或防護(hù)欄)的雷達(dá)回波時(shí)，清楚的線條可以 用來(lái)以一定確定性傳遞即將到來(lái)的車道幾何參數(shù)的位置。然而，在較少的信息源可以利用 的情況下，車輛位置不被精確地設(shè)定，或由于某些其它原因車道幾何參數(shù)是不確定的，在傳 送應(yīng)當(dāng)考慮的額外注意事項(xiàng)以視覺地確定真實(shí)的路面幾何參數(shù)的同時(shí)，線條的范圍或帶條 可以用來(lái)幫助引導(dǎo)操作者。車輛指示符228向操作者顯示車輛208的位置和整體行為。此 外，包括距離和相對(duì)運(yùn)動(dòng)估計(jì)之類的因素的文字信息可以被顯示以輔助操作者正確地補(bǔ)償 車輛的出現(xiàn)。行人指示符230給出操作者提示，S卩，行人已經(jīng)被檢測(cè)到以及相對(duì)于道路的整 體位置。根據(jù)上述的方法，不同的圖形或文本可以被用來(lái)描述行人的不同行為和特性。在 圖32中所示，標(biāo)志214由于霧221而在圖33中是不可見的。然而，延伸路面的限速可通過(guò) 其它手段來(lái)得知，例如借助于根據(jù)3D地圖的GPS裝置。車速指示符234提供了當(dāng)前行駛的 道路上的當(dāng)前車速和速度限制的列表。如上所述，彎道216在圖32中描述，在投射的車道 指示符222和224中的彎曲部分給出了即將到來(lái)的彎道位置。此外，文本顯示可以描述彎 道的接近，包括到圖33中所示的所述彎道的距離。此外，建議的變速和一些其它的彎道劇 烈性的指示可以以文本237或與彎曲部分236的圖形結(jié)合來(lái)指示。圖34顯示了通過(guò)變道提高安全性的示例性圖形顯示。視圖240包括通過(guò)擋風(fēng)玻 璃直接可視的第一車道標(biāo)記202和第二車道標(biāo)記204 ；相鄰的車道標(biāo)記242，也是直接可視 的；轉(zhuǎn)彎信號(hào)指示符244 ；變道策略顯示246 ；和文本顯示248和249。轉(zhuǎn)彎信號(hào)指示符244 可以包括簡(jiǎn)單的箭頭，閃爍的箭頭，變化尺寸的循環(huán)圖形，顏色，強(qiáng)度，位置或基于要傳送給 操作者的信息的其它圖形。例如，在變道中，當(dāng)沒有檢測(cè)到相鄰車道中的威脅時(shí)，簡(jiǎn)單的箭 頭可以謹(jǐn)慎地顯示在HUD上以傳遞沒有預(yù)期的阻礙操作的威脅。然而，在圖34所示的情況 下，如果執(zhí)行變道則位于相鄰車道中的車輛造成碰撞的威脅時(shí)，圖形可以改變成顯示停止 變道的信息，例如，通過(guò)指示符的閃爍，改變指示符為紅色，將刪除/禁止圖形放在指示符 上，或其它任何可接受的向觀察者指示警告的顯示方法。策略顯示246被描述，以說(shuō)明車輛 的位置和指示為威脅的車輛的相對(duì)軌跡。車道標(biāo)記投射可以在策略顯示上指示以改善車輛 的相對(duì)位置的識(shí)別。圖34指出了指向存在威脅的車輛的箭頭，以使操作者更加注意該狀 態(tài)。此外，與策略顯示結(jié)合的文本248和獨(dú)立位于HUD上的文本249被描述，從而促使操作 者注意該狀態(tài)。圖35顯示了示例性的狀態(tài)，其中外圍突出特征增強(qiáng)特征與估計(jì)的操作者注視部 位一起使用，以警告操作者注意關(guān)鍵信息。視圖250包括通過(guò)擋風(fēng)玻璃直接可視的第一車 道標(biāo)記202和第二車道標(biāo)記204 ；分散注意力的標(biāo)志254和車輛208，兩者通過(guò)擋風(fēng)玻璃都 是直接可視的；以及下文中描述的多個(gè)圖形。操作者注視部位252被描述，表示為操作者眼 睛明顯地集中的點(diǎn)，例如，由于集中在分散注意力的標(biāo)志254上所造成的結(jié)果。位置252只 是被描述用于實(shí)例的說(shuō)明，不太可能由于分散注意力的結(jié)果而被顯示在HUD上，這樣的運(yùn)
38動(dòng)圖形會(huì)影響操作者。車輛208的軌跡表明導(dǎo)致車輛208的運(yùn)動(dòng)已經(jīng)被分類為一種威脅。 例如，車輛208被描述為正在穿過(guò)車道標(biāo)記202并進(jìn)入操作者車輛車道的軌跡上。作為威 脅指示車輛208的識(shí)別，車輛指示符框體256被環(huán)繞車輛208顯示，包括指示相關(guān)信息塊的 方向性箭頭，例如車輛的行駛方向。此外，描述威脅狀態(tài)的文本259被顯示。為了將操作者 的注意力從分散注意力的標(biāo)志254的區(qū)域集中到車輛208的關(guān)鍵信息上來(lái)，伴隨箭頭的文 本警告顯示在操作者注視部位的附近。這樣，操作者的注意力可以被盡可能快地拉回到關(guān) 鍵信息。圖36顯示了在HUD上顯示導(dǎo)航方向的示例性視圖。圖36中透過(guò)擋風(fēng)玻璃的景象 包括具有5個(gè)街道共用交叉的復(fù)雜的交叉口(路口)262。視圖260包括交叉口 262，通過(guò) 擋風(fēng)玻璃是直接可視的；建筑物266，通過(guò)擋風(fēng)玻璃是直接可視的；交通信號(hào)燈268，通過(guò)擋 風(fēng)玻璃是直接可視的；以及多個(gè)下文中描述的圖形。導(dǎo)航箭頭264被描述，其記錄(配準(zhǔn)) 到將要在交叉口 262所轉(zhuǎn)彎到的具體街道。此外，包括3D地圖的導(dǎo)航數(shù)據(jù)被用來(lái)識(shí)別具體 的建筑物266作為目的地，包括框體和文本的目的地指示符267被描述。此外，基于車輛信 息或提供給操作者的交叉口的復(fù)雜性，通過(guò)警示文本269的指示作為關(guān)鍵信息被顯示，傳 遞命令停止的交通信號(hào)的確定，作為駕駛輔助。圖37描述了附加的示例性視圖，所述視圖表示可以在HUD上顯示的關(guān)鍵信息。視 圖270描述了晚上透過(guò)擋風(fēng)玻璃的景象。視圖270包括前燈照明271，其描述了經(jīng)過(guò)擋風(fēng)玻 璃可見的兩道錐形光。此外，還描述了虛擬后視鏡272，其顯示了通過(guò)攝像機(jī)或一組攝像機(jī) 采集的繞車輛側(cè)部和車輛后部的全景視圖。示例性視圖包括主車208。后視鏡中表示的視 圖可以作為單一圖像保留或可以包括例如至目標(biāo)車輛距離的信息。此外，還描述了野生動(dòng) 物指示符274，包括紅外圖像的覆蓋部分，在圖37中描述為交叉影線的正方形，以輔助操作 者看見前燈照明271之外的野生動(dòng)物。此外，野生動(dòng)物指示符274還包括方向性箭頭和向 操作者描述狀態(tài)的警告文本。此外，文本警告276被描述，其描述了尚未與視覺信息相關(guān)聯(lián) 的可聽警笛的檢測(cè)，指示了緊急車輛的大致位置。此外，比賽比分278以文本形式顯示，其 以最小分散駕駛員注意力的方式描述了操作者感興趣的信息。此外，包括當(dāng)前播放的歌曲 的名字和表演該歌曲的團(tuán)體的收音機(jī)信息被顯示，以減少操作者將其目光轉(zhuǎn)移到車輛收音 機(jī)操作面板上的趨勢(shì)。上述描述的實(shí)施方式中，圖形可以配準(zhǔn)到乘員的目光處。應(yīng)當(dāng)理解，在觀察者的目 光中心立即顯示圖形會(huì)分散注意力。替代地，圖形可以初始配準(zhǔn)在偏離觀察者目光的位置 并固定在那個(gè)位置。這樣，觀察者隨后可以方便地使圖形位于接近觀察者目光的當(dāng)前位置， 但隨后在觀察者重點(diǎn)(優(yōu)先級(jí))允許時(shí)，可以調(diào)節(jié)來(lái)直接觀察所述圖形。圖形的位置可以 附加地考慮被跟蹤的相關(guān)特征的位置。例如，圖形可以被定位從而避免與停止燈，行人，或 其它可通過(guò)擋風(fēng)玻璃看見的重要特征的分心沖突?？刂粕鲜龇椒ǖ男畔⒘骱瓦^(guò)程可以采取多種實(shí)施方式。圖38示意性地描述了根 據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述方法的示例性信息流。過(guò)程900包括EVS系統(tǒng)管理器110，其監(jiān)測(cè)來(lái)自 各種來(lái)源的信息并產(chǎn)生顯示需求；EVS圖形系統(tǒng)155，其監(jiān)測(cè)來(lái)自EVS系統(tǒng)管理器110的顯 示需求并產(chǎn)生圖形命令；以及圖形投射系統(tǒng)158，其在平視顯示器150上投射光。描述了多 種示例性的信息源，包括操作者輸入，通過(guò)攝像機(jī)系統(tǒng)120的視覺信息，來(lái)自雷達(dá)系統(tǒng)125 的雷達(dá)信息，來(lái)自示例性車輛速度傳感器130的車輛信息，來(lái)自GPS裝置140的GPS信息，來(lái)自3D地圖數(shù)據(jù)庫(kù)910的3D地圖信息，以及來(lái)自無(wú)線通訊系統(tǒng)145的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容。應(yīng)當(dāng)理 解，這些信息源可以采取貫穿本發(fā)明描述的多種形式，本發(fā)明不限于這里描述的具體實(shí)施 方式。圖1中所述的乘員眼睛位置感測(cè)系統(tǒng)可以被應(yīng)用；然而，在該具體實(shí)施方式
中，其它 信息源，例如操作者輸入被用來(lái)估計(jì)操作者的頭部和眼睛位置，以用于圖像配準(zhǔn)的目的。應(yīng) 當(dāng)理解，GPS信息，3D地圖信息和互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容可以是互相關(guān)聯(lián)的信息。這些信息源之間的關(guān) 聯(lián)可以發(fā)生在EVS系統(tǒng)管理器110內(nèi)，或如圖38所述，提供信息至EVS系統(tǒng)管理器110的 裝置可以包括程序設(shè)計(jì)來(lái)在提供信息至所述系統(tǒng)管理器之前或同時(shí)地協(xié)調(diào)所述信息。通過(guò) 該示例性過(guò)程，信息可以被監(jiān)測(cè)并被用于在HUD上投射圖像。上述實(shí)施方式描述了在車輛的擋風(fēng)玻璃上投射圖像。然而，這里描述的方法可以 應(yīng)用到車輛內(nèi)任何合適的表面。例如，投射系統(tǒng)可以單獨(dú)地用在車輛的后窗戶上。在另一實(shí) 例中，投射系統(tǒng)可以用在車輛側(cè)窗任何一排中，例如，在車輛的第二排中。這樣一種系統(tǒng)，與 可選擇或可添加的程序一起，可以用于在旅途中娛樂兒童，玩游戲例如讓兒童尋找各種地 標(biāo)或車輛外部物體上的文字。對(duì)于乘客的信息可以顯示在這樣的表面上，例如，到達(dá)目的地 的時(shí)間，描述旅途進(jìn)度的數(shù)字地圖，娛樂圖像，或互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容。使用替代性擋風(fēng)玻璃結(jié)構(gòu)，例 如，圓形，半圓形，拱頂形，或其它封裝天篷設(shè)計(jì)的車輛可以類似地使用擋風(fēng)玻璃作為表面， 圖形圖像可以顯示在所述表面上。投射在HUD上的信息在上文被描述成包括全擋風(fēng)玻璃。然而，應(yīng)當(dāng)理解，這里描 述的方法不需要應(yīng)用在整個(gè)擋風(fēng)玻璃上。例如，為了避免操作者觀看距正前方位置過(guò)遠(yuǎn)的 地方，圖像可以被限制在操作者視野中的某一錐形區(qū)域。在替代方案中，圖像可以限制為 不投射在乘客前方以避免打擾乘客。在替代方案中，操作者視野的中心區(qū)域應(yīng)該設(shè)置成沒 有圖像，從而確保沒有圖像將操作者注意力從車輛路徑中最關(guān)鍵的景象中引開。在替代方 案中，環(huán)繞擋風(fēng)玻璃周圍的區(qū)域可以被用來(lái)投射圖像，而使屏幕的整個(gè)中間部供操作者專 門觀察。在上述情況中，操作者的整個(gè)視野不被利用，但圖像仍然可以配準(zhǔn)在擋風(fēng)玻璃上， 例如，使用圍繞無(wú)顯示區(qū)域的水平和豎直的核對(duì)標(biāo)記指示被指向的對(duì)象或狀態(tài)的位置。根 據(jù)這里所述的方法，顯示配置可以由操作者或乘員選擇，或被設(shè)置成根據(jù)多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)例如，時(shí) 間、車輛中乘員數(shù)量、位置、或信息的重要程度來(lái)顯示不同的方案。車輛內(nèi)包括顯示投射的 區(qū)域或排除顯示投射的區(qū)域可以采取多種不同的實(shí)施方式，本發(fā)明不限于這里描述的具體 實(shí)施方式。如上面描述的，紅外傳感器可以被用作向EVS系統(tǒng)管理器的輸入，所述EVS系統(tǒng)管 理器用于在平視顯示器上產(chǎn)生圖形，使得操作者能夠感知該操作者可能感知不到的物體或 道路情況?，F(xiàn)有技術(shù)中已知的紅外傳感器感測(cè)來(lái)自紅外光譜中的物體的電磁發(fā)射。紅外光 與物體的溫度成比例地從物體發(fā)射。紅外光可以顯示具有與背景不同的溫度的物體的位 置，例如，即使沒有足夠的可見光以正常地觀察物體，也允許觀察物體。相似地，紅外光可以 被用于判斷道路表面的情況，例如，識(shí)別表面上的水或冰的存在。具有不同顏色或熱發(fā)射率 的不同的物體產(chǎn)生不同的紅外光，結(jié)果，紅外攝像機(jī)可以被用于檢測(cè)道路特征，例如車道標(biāo) 記和護(hù)欄，以便在可見光不可用或不足的情況下識(shí)別行駛的車道。此外，如上面描述的與其 它輸入，例如來(lái)自攝像機(jī)裝置的視覺數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以基于被感測(cè)的物體或情況相對(duì)于車 輛的位置和觀察者的位置將來(lái)自紅外傳感器的信息配準(zhǔn)到擋風(fēng)玻璃。通過(guò)監(jiān)測(cè)被感測(cè)的紅 外數(shù)據(jù)和對(duì)被監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以便識(shí)別關(guān)鍵信息，EVS系統(tǒng)管理器可以在平視顯示器到車輛乘員的視野的信息。如上面詳細(xì)描述的那樣，圖形可以為了多個(gè)目的被選擇性地投射在平視顯示器 上。圖形的選擇性的投射被執(zhí)行，僅僅將被監(jiān)測(cè)的信息的一部分投射在平視顯示器上，以便 減少車輛操作者的不應(yīng)當(dāng)?shù)淖⒁饬Ψ稚ⅰD形的選擇性的投射可以由操作者選擇，例如，操 作者利用車輛輸入裝置，將計(jì)算機(jī)連接至車輛，或者利用與車輛的無(wú)線連接來(lái)運(yùn)行設(shè)定投 射優(yōu)先級(jí)和投射設(shè)置的應(yīng)用程序。圖形的選擇性的投射可以是與內(nèi)容相關(guān)的，例如當(dāng)比分 改變時(shí)簡(jiǎn)要地投射比賽分?jǐn)?shù)，或者投射來(lái)電的呼叫者的識(shí)別信息。圖形的選擇性的投射可 以與參數(shù)狀態(tài)有關(guān)，例如與速度限制相比可測(cè)量的車輛速度。圖形的選擇性的投射可以基 于增強(qiáng)視覺的需要來(lái)執(zhí)行，這使得操作者在道路環(huán)境的單個(gè)視野中能夠獲得與車輛的操作 有關(guān)的相關(guān)的或重要的信息。增強(qiáng)視覺的需要是顯而易見的情況可能有許多形式。例如，雷達(dá)、視頻、紅外或其 它信息源可以檢測(cè)可能令人意外的情況或?qū)⒉环€(wěn)定的情況提供給操作者。例如，在另一個(gè) 車道上的車輛可以通過(guò)轉(zhuǎn)彎信號(hào)或軌跡來(lái)指示可能產(chǎn)生與主體車輛碰撞的可能性的即將 發(fā)生的車道變換。在另一個(gè)可能令操作者意外的情況的實(shí)例中，卡車上的輪胎的熱成像可 能指示輪胎將發(fā)生故障，并導(dǎo)致道路危險(xiǎn)。在另一個(gè)實(shí)例中，對(duì)車道中迂回行進(jìn)的目標(biāo)車輛 的分析可能指示受傷的或注意力分散的駕駛員。增強(qiáng)視覺的需要是顯而易見的情況的另一 個(gè)實(shí)例包括操作者的視覺條件受損或者被損壞的情況，信息在平視顯示器上的投射可以補(bǔ) 救受損的視覺條件。在上面描述的一個(gè)示例性的實(shí)施例中，該系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)描述車道幾何 (參數(shù))的傳感器輸入并將描述車道幾何的線投射到平視顯示器上以幫助操作者進(jìn)行車道 保持。在基于增強(qiáng)視覺的需要來(lái)描述圖形的投射的、并在上面參照?qǐng)D33描述的一個(gè)示 例性的情況下，來(lái)自不同輸入的數(shù)據(jù)可以被用于將車道標(biāo)記或道路幾何投射到平視顯示器 上，從而增強(qiáng)關(guān)于可能在正常視線中模糊的信息的操作者視覺。多個(gè)因素可能起作用以使 行駛所需要的道路特征模糊。模糊的特征可能包括車道標(biāo)記、道路邊緣、人行道、使相對(duì)的 行駛車道分開的中線、與正常道路相對(duì)的橋梁或天橋的起始、或其它相似的特征。這樣的特 征可能由于天氣而模糊，例如霧、暴雨、和雪或冰。相似地，灰塵或沙石可能被刮起并被留在 道路表面上，從而使例如車道標(biāo)記之類的道路特征模糊。不起作用的頭燈可能使道路特征 模糊。在大型車輛后面行駛可能使操作者看不清大型車輛前方即將到來(lái)的道路特征。高對(duì) 比度的情況，例如在相對(duì)的交通中或在主體車輛后面啟用明亮光束的車輛，或者進(jìn)入隧道 或停車建筑物時(shí)的情況可能使道路特征的視覺模糊。擋風(fēng)玻璃上的線條的投射可以按照上面描述的方法根據(jù)檢測(cè)的操作者的頭部或 眼睛的位置來(lái)配準(zhǔn)。在替換方案中，擋風(fēng)玻璃上的線條的投射可以基于可確定的變量來(lái)估 計(jì)，所述變量包括但不限制于縱向的駕駛員座位位置、后視鏡的調(diào)節(jié)以及座椅頭靠位置。線 條在擋風(fēng)玻璃上的任意形式的配準(zhǔn)可以基于來(lái)自操作者的輸入被手動(dòng)調(diào)節(jié)。如上面描述的，在正常駕駛情況下，指示車道邊界的線條在HUD上的投射將可能 被考慮為不應(yīng)當(dāng)?shù)暮头稚⒆⒁饬Φ?。但是，?dāng)指示例如霧、雪、雨、太陽(yáng)照射的天氣情況或其 它因素存在或組合以產(chǎn)生車道標(biāo)記或道路邊緣的視覺可能模糊的情況時(shí)，EVS系統(tǒng)管理器 可獲得的信息可被用于增大或增強(qiáng)操作者視覺以克服導(dǎo)致道路特征模糊的情況。來(lái)自多個(gè) 源的信息可以被分析，并被用于確定投射指示車道邊界的線的需要和產(chǎn)生估計(jì)車道邊界的顯示要求。配準(zhǔn)的圖形可以基于顯示要求被投射，以便適當(dāng)?shù)卦鰪?qiáng)操作者的視覺。投射的圖形可以選擇性地以雙重的、開/關(guān)方式，例如通過(guò)操作者的選擇被投射。 這樣的選擇可以通過(guò)開關(guān)或按鈕、通過(guò)觸摸屏、通過(guò)聲音啟動(dòng)、或通過(guò)任意其它等價(jià)的人機(jī) 界面裝置啟動(dòng)。操作者可以基于頭燈啟動(dòng)、根據(jù)車輛位置而定的采用列表的或即時(shí)的光等 級(jí)數(shù)值調(diào)整的時(shí)間和日期、由GPS定位確定的車輛在隧道或停車建筑物中的存在、或任意 其它使得圖形投射是適當(dāng)?shù)南嗨魄闆r對(duì)圖形的選擇性投射進(jìn)行編程。在另一個(gè)實(shí)例中，圖 形可以基于分析被選擇性地投射，所述分析表明視覺情條件的可計(jì)量的測(cè)量通過(guò)與閾值視 覺條件的比較而指示出受損的視覺條件。例如，視覺條件的測(cè)量可以被指定為1和0之間 的數(shù)值，1表示具有完全的可視性的全光視覺條件，0表示完全模糊的視覺條件，例如完全 黑暗、暴雪造成的白化(white-out)情況、或?qū)嵸|(zhì)上完全被霧覆蓋。閾值視覺條件可以由操 作者編程或選擇，以確定什么時(shí)候應(yīng)當(dāng)投射圖形以增強(qiáng)操作者的視覺。在替換方案中，代替 圖形以開/關(guān)的方式投射，圖形可以基于視覺條件的測(cè)量采用不同的強(qiáng)度等級(jí)投射。例如， 逐步引入圖像的范圍可以在兩個(gè)閾值數(shù)值之間編程。在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，0.7和0.4 的閾值數(shù)值可以被編程或選擇。當(dāng)視覺條件的測(cè)量從1. 0退化到0. 7時(shí)，可以投射描述具 有很少的或沒有測(cè)試或其它的輔助信息的車道邊界的光圖形。當(dāng)視覺條件的測(cè)量繼續(xù)退化 時(shí)，圖形可被增強(qiáng)，交通中的被感測(cè)的車輛可被示出輪廓，文本形式的警告可被添加，其它 的信息可被逐漸增加地添加，直到視覺條件的測(cè)量等于或小于下閾值0. 4，然后，完全增強(qiáng) 和增大的圖形被投射，以增強(qiáng)操作者的視覺?？赏ㄟ^(guò)對(duì)視覺的、熱的、GPS的、在線的或其它的信息源的分析來(lái)測(cè)量的天氣和光 情況是可以被監(jiān)測(cè)和被用于確定視覺條件的測(cè)量的情況的實(shí)例，所述視覺條件的測(cè)量可用 于選擇性地在平視顯示器上投射圖形。例如，車輛前方的道路的可視圖像可以通過(guò)多種方 法來(lái)分析。例如，諸如模式識(shí)別的圖像處理方法可以被用于估計(jì)物體相對(duì)于車輛的位置。 由于模糊視野引起的視覺條件的估計(jì)可以通過(guò)估計(jì)距離主體車輛多個(gè)范圍的物體的圖像 性質(zhì)來(lái)完成。具有增大的范圍的增大的變形或沒有通過(guò)特定范圍的物體可以表明模糊的視 覺?？紤]到例如圖像中的平均像素強(qiáng)度數(shù)值，光等級(jí)可以被相似地檢測(cè)。相似地，對(duì)由頭 燈照明的圖像中的區(qū)域到未被頭燈照明的另一個(gè)區(qū)域的分析可以是光等級(jí)的描述。其它的 監(jiān)測(cè)情況可以被用于估計(jì)視覺條件的測(cè)量。如上面描述的，公開了一種監(jiān)測(cè)操作者的注視 (目光)位置的系統(tǒng)。在某些情況下，操作者的注視可以說(shuō)明視覺條件。例如，如果操作者 的目光是掃視車輛前方的道路，其采用的模式是試圖尋找模糊的車道標(biāo)記，例如使目光在 主體車輛的前方的范圍內(nèi)往復(fù)地移動(dòng)，那么可以推斷視覺條件的低的測(cè)量(值)。相似地， 如果目標(biāo)車輛被檢測(cè)，那么無(wú)論是位于相對(duì)的行駛車道中還是位于裝備有后視鏡的主體車 輛后面，描述斜視、從目標(biāo)車輛轉(zhuǎn)頭或轉(zhuǎn)移目光、或投向或遠(yuǎn)離目標(biāo)車輛的操作者目光可適 用于推斷目標(biāo)車輛的頭燈對(duì)主體車輛的操作者發(fā)出明顯耀眼的光，并且可能設(shè)置視覺條件 的低的測(cè)量。相似地，調(diào)節(jié)遮陽(yáng)板以遮擋操作者前方的大部分或增加的視野部分的操作者 可以被用于推斷眩光的存在。多種方法可以被用于監(jiān)測(cè)和估計(jì)操作者的視覺條件，公開的 內(nèi)容不旨在被限制于這里描述的特定的示例性實(shí)施例。相似地，圖形效果可以基于被顯示的信息的上下文而改變，例如根據(jù)上面描述的 分析數(shù)據(jù)的方法描述被顯示的數(shù)據(jù)的關(guān)鍵的或重要的性質(zhì)。如上面描述的，信息可以基于 不同的分析例如基于碰撞的可能性被確定為具有不同重要程度的關(guān)鍵信息。以具有上面描述的0. 7和0. 4的編程閾值的系統(tǒng)為例，這些閾值可以基于感知到的關(guān)鍵條件來(lái)修改。如 果感知到重要性或可能性低的車輛風(fēng)險(xiǎn)，那么每個(gè)閾值可以被調(diào)節(jié)0. 1，新的閾值為0. 8和 0. 5，這使得圖形在平視顯示器上的投射更適合于給定的情況。如果感知到重要性或可能 性高的車輛風(fēng)險(xiǎn)，那么每個(gè)閾值可以被調(diào)節(jié)0. 5，高閾值到達(dá)最大值1. 0，低閾值被設(shè)置為 0. 9。可以理解的是，可以想到多種利用閾值或在平視顯示器上選擇性地投射圖形的方法， 公開的內(nèi)容不旨在限制于這里描述的特定的實(shí)施例。在這里對(duì)信息的示例性分析進(jìn)行詳細(xì)的描述。一種示例性的車輛可以被描述為沿 近似于微光的道路行駛，其閾值被設(shè)置為上面描述的0. 7和0. 4，視覺條件的測(cè)量被檢測(cè)為 0.8。如上面描述的，將要被顯示的用于增強(qiáng)視覺的目的的信息可以取決于車輛外部是否存 在使操作者看見車輛周圍操作環(huán)境的足夠的光，并基于檢測(cè)的信息的重要性而定。在所描 述的情況下，視覺條件的測(cè)量大于高閾值，所以沒有圖形投射在平視顯示器上。在相同的示 例性的車輛中，雷達(dá)和紅外傳感器可以檢測(cè)在與當(dāng)前行駛的車道平行的人行道上行走的行 人，行人的軌跡和人行道的位置通過(guò)雷達(dá)信息、紅外信息和GPS數(shù)據(jù)被分析。在低光照情況 下行人的存在可以根據(jù)上面描述方法被分析并被分類為低重要性的關(guān)鍵信息。響應(yīng)于該 低重要性的被感知到的信息，閾值如上面描述的可以被調(diào)節(jié)0. 1，當(dāng)視覺條件的測(cè)量等于高 閾值時(shí)，被調(diào)節(jié)至0.8，可以投射包括車道標(biāo)記和行人周圍的模糊輪廓的光圖形。在相同的 示例性的車輛中，相對(duì)于已知的人行道和道路幾何跟蹤行人的雷達(dá)和紅外傳感器可以檢測(cè) 急速轉(zhuǎn)向而穿過(guò)主體車輛前部的行駛車道的行人。作為檢測(cè)到的行人跟蹤運(yùn)動(dòng)的變化的結(jié) 果，行人可以根據(jù)上面描述的方法被分類為高重要性的關(guān)鍵信息。結(jié)果，按照上面描述的對(duì) 高重要性信息的閾值的調(diào)節(jié)，0. 8的視覺條件的測(cè)量此時(shí)小于0. 9的示例性的低閾值，相關(guān) 的圖形在平視顯示器上的完整顯示可以被投射，以便使操作者警惕被檢測(cè)到的潛在的風(fēng)險(xiǎn) 情況，并允許操作者作出與采取的反應(yīng)有關(guān)的最佳決定。以這種方法，來(lái)自不同輸入的數(shù)據(jù) 可以被用于選擇性地在平視顯示器上投射車道標(biāo)記、道路幾何和其它相關(guān)的信息，從而增 強(qiáng)操作者關(guān)于可能從正常視野模糊的信息的視覺。所公開內(nèi)容已經(jīng)描述特定優(yōu)選實(shí)施例及其改進(jìn)。通過(guò)閱讀和理解說(shuō)明書能進(jìn)行進(jìn) 一步的改進(jìn)和替換。因此，可以理解本發(fā)明不限于作為實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式公開的 特定實(shí)施例，但本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的全部實(shí)施例。
4權(quán)利要求
一種基于增強(qiáng)視覺的需要選擇性地將圖形圖像投射在車輛的透明擋風(fēng)玻璃平視顯示器上的方法，該方法包括監(jiān)測(cè)描述車輛的操作環(huán)境的信息輸入；處理信息輸入以產(chǎn)生顯示要求，該處理包括基于信息輸入確定增強(qiáng)視覺的需要；和基于信息輸入和增強(qiáng)視覺的需要來(lái)產(chǎn)生顯示要求；基于顯示要求產(chǎn)生將要被投射的圖形圖像；以及將所述圖形圖像投射在透明擋風(fēng)玻璃平視顯示器上。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定增強(qiáng)視覺的需要包括 基于監(jiān)測(cè)的信息輸入確定視覺條件的測(cè)量；將視覺條件的測(cè)量與閾值視覺條件相比較；和 基于該比較來(lái)指示增強(qiáng)視覺的需要。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)信息輸入包括監(jiān)測(cè)描述車道幾何的傳感器輸入；其中，所述產(chǎn)生圖形圖像包括基于描述車道幾何的監(jiān)測(cè)傳感器輸入來(lái)產(chǎn)生指示車道邊 界的線。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)描述車道幾何的傳感器輸入包括 通過(guò)GPS裝置監(jiān)測(cè)車輛坐標(biāo)位置；利用監(jiān)測(cè)的車輛坐標(biāo)位置來(lái)采用地圖數(shù)據(jù)庫(kù)定位車輛；和 基于車輛的位置確定車道幾何。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)描述車道幾何的傳感器輸入包括 監(jiān)測(cè)描述車輛前方的視野的傳感器輸入；和基于監(jiān)測(cè)的傳感器輸入確定車道幾何。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)傳感器輸入包括監(jiān)測(cè)來(lái)自攝像機(jī)裝置的視覺 圖像。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)傳感器輸入包括監(jiān)測(cè)來(lái)自紅外傳感器裝置的 紅外圖像。
8.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，產(chǎn)生圖形圖像還包括產(chǎn)生描述監(jiān)測(cè)的信息輸入的 圖形圖像。
9.一種將圖形圖像顯示在車輛的擋風(fēng)玻璃上、從而選擇性地增強(qiáng)通過(guò)擋風(fēng)玻璃的視野 的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括包括透明擋風(fēng)玻璃平視顯示器的擋風(fēng)玻璃；監(jiān)測(cè)視覺條件的測(cè)量的裝置；監(jiān)測(cè)描述車輛的操作環(huán)境的信息輸入的裝置；增強(qiáng)視覺系統(tǒng)系統(tǒng)管理器，其被設(shè)置成將視覺條件的測(cè)量與閾值視覺條件相比較；和當(dāng)視覺條件的測(cè)量與閾值視覺條件的比較指示受損的視覺條件時(shí)，基于信息輸入產(chǎn)生顯示要求；基于顯示要求產(chǎn)生所要顯示的圖形圖像的圖形系統(tǒng)；以及與圖形系統(tǒng)通信并顯示圖形圖像的圖形投射系統(tǒng)。
10. 一種選擇性地將配準(zhǔn)的圖形顯示在車輛的實(shí)質(zhì)上透明平視顯示器上、從而增強(qiáng)通 過(guò)實(shí)質(zhì)上透明平視顯示器的視野的設(shè)備，該設(shè)備包括 系統(tǒng)管理器，其被設(shè)置成 監(jiān)測(cè)描述車輛前方的道路表面的傳感器輸入； 監(jiān)測(cè)視覺條件的測(cè)量；基于視覺條件的測(cè)量來(lái)確定增強(qiáng)視野的需要；和當(dāng)增強(qiáng)視野的需要被確定時(shí)，基于監(jiān)測(cè)的傳感器輸入產(chǎn)生描述道路表面的顯示要求；以及基于顯示要求產(chǎn)生配準(zhǔn)的圖形圖像的圖形系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及全擋風(fēng)玻璃平視顯示器上的增強(qiáng)道路視覺。一種基于增強(qiáng)視覺的需要選擇性地將圖形圖像投射在透明的擋風(fēng)玻璃平視顯示器上的方法，包括監(jiān)測(cè)描述車輛的操作環(huán)境的信息輸入，處理信息輸入以產(chǎn)生顯示要求，基于顯示要求產(chǎn)生被投射的圖形圖像，將圖形圖像投射在透明的擋風(fēng)玻璃平視顯示器上。信息輸入的處理可以包括基于信息輸入確定增強(qiáng)視覺的需要，以及基于信息輸入和增強(qiáng)視覺的需要來(lái)產(chǎn)生顯示要求。
文檔編號(hào)G02B27/01GK101915990SQ20101020984
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月2日
發(fā)明者D·崔, J·F·什切巴, T·A·塞德 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司