用于控制增强现实显示设备的方法、计算机程序和装置与流程

本发明涉及用于控制增强现实显示设备的一种方法、一种具有指令的计算机程序以及一种装置。本发明还涉及一种使用这种装置或这种方法的增强现实显示设备。

背景技术：

1、这种增强现实显示设备可以例如用于车辆的平视显示器。平视显示器(也称为hud)被理解为是指以下显示系统：在该显示系统中，观察者可以保持其视向，因为要呈现的内容被插入到其视野中。虽然这样的系统由于其复杂性和成本而最初主要用于航空领域，但其现在也在汽车领域中大规模使用。

2、平视显示器一般包括图片生成单元或pgu(picture generating unit)、光学单元和镜单元。图片生成单元生成图像并且为此目的使用至少一个显示元件。光学单元将图像引导到镜单元上。镜单元是部分镜面反射的透光的玻璃片。因此，观察者看到图片生成单元所呈现的为虚像的内容，并且同时看到玻璃片后面的真实世界。在汽车领域中，挡风玻璃通常用作镜单元，在呈现时必须考虑该挡风玻璃的弯曲形状。由于光学单元与镜单元的共同作用，虚像是由图片生成单元产生的图像的放大呈现。图片生成单元和光学单元相对于环境通常由具有透明覆盖物的壳体界定。对于平视显示器，目前通常使用具有用于图片生成单元的照明单元的液晶显示器(lcd：liquid crystal display)。

3、观察者只能从所谓的眼动范围/动眼框的位置看到虚像。眼动范围是指其高度和宽度相当于理论视窗的区域。只要观察者的眼睛在眼动范围内，虚像的所有元素对于眼睛都是可见的。而如果眼睛在眼动范围之外，则虚像对于观察者仅还部分地可见或根本不可见。因此，眼动范围越大，观察者在选择其就座位置时受到的限制就越少。眼动范围的尺寸与设计有关地受到装置中和安装槽中光路边界的限制。在设计条件下，眼动范围通常被设计成以可竖直地重新定位/跟踪的方式针对不同就座位置中的观察者进行适配。为了适配眼动范围的位置，通常调整平视显示器中的镜子之一。

4、在一些情况下，例如为了增强现实的应用或出于舒适性的原因，使用大且静止的可供观察者从中看到虚像的眼动范围。

5、在此背景下，ep 3 128 357 a2描述了一种显示设备，该显示设备具有：显示面板，该显示面板提供包含驾驶信息的图像；凹面镜，该凹面镜将图像反射到挡风玻璃上以用于为驾驶员生成虚像；检测单元，该检测单元检测驾驶员位置；驱动单元，该驱动单元使凹面镜运动；以及控制单元。当检测单元检测到驾驶员位置发生变化时，控制单元控制驱动单元，使得凹面镜运动，以便使眼动范围运动。

6、增强现实平视显示器的基本特征是使用平视显示器的显示内容来增强车辆环境的区域的能力。特别是例如给前方道路叠加导航符号。环境区域的可增强的宽度由虚像的尺寸限定，虚像在使用镜子的常规平视显示器中由所使用的非球面镜的宽度确定。

7、非球面镜的尺寸以及因此图像的尺寸通常受到车辆中安装空间规格的限制。特别是在转弯时以及在多车道高速公路上，部分甚至整个道路都会落在平视显示器的增强区域之外，这意味着增强现实平视显示器的主要功能在这些情况下无法使用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供用于控制增强现实显示设备的改进的解决方案。

2、该目的通过具有权利要求1的特征的方法、通过具有权利要求7的特征的包括指令的计算机程序、通过具有权利要求8的特征的装置、以及通过具有权利要求9的特征的显示设备来实现。本发明的优选设计方案是从属权利要求的主题。

3、根据本发明的第一方面，一种用于控制增强现实显示设备的方法包括以下步骤：

4、-确定是否存在需要进行处理的驾驶情形，在该驾驶情形中可能需要在增强现实显示设备的增强区域的边缘处或增强区域外呈现增强现实信息；以及

5、-将增强区域的位置相对于观察者适配为，使得要呈现的增强现实信息可以呈现在增强区域内。

6、根据本发明的另一方面，一种计算机程序包括指令，这些指令在由计算机执行时促使该计算机执行用于控制增强现实显示设备的以下步骤：

7、-确定是否存在需要进行处理的驾驶情形，在该驾驶情形中可能需要在增强现实显示设备的增强区域的边缘处或增强区域外呈现增强现实信息；以及

8、-将增强区域的位置相对于观察者适配为，使得要呈现的增强现实信息可以呈现在增强区域内。

9、应从广义上理解术语“计算机”。特别地，计算机还包括控制单元、嵌入式系统和其他基于处理器的数据处理装置。

10、例如，计算机程序可以被提供用于电子检索或者可以存储在计算机可读存储介质上。

11、根据本发明的另一方面，一种用于控制增强现实显示设备的装置具有：

12、-评估模块，该评估模块用于确定是否存在需要进行处理的驾驶情形，在该驾驶情形中可能需要在增强现实显示设备的增强区域的边缘处或增强区域外呈现增强现实信息；以及

13、-控制模块，该控制模块用于将增强区域的位置相对于观察者适配为，使得要呈现的增强现实信息可以呈现在增强区域内。

14、在根据本发明的解决方案中，增强区域的位置根据情况水平地移位，使得要呈现的增强现实信息位于可用的增强区域内。类似于转弯灯的情况，道路的更外部的部分因此也可以在增强现实显示设备的显示区域中被增强，而不必为此实现扩大的增强区域。

15、根据本发明的一个方面，当即将转弯或正在转弯时，确定存在需要进行处理的驾驶情形。在转弯时，希望重要的增强现实信息会沿着弯道的走向呈现。因此，相应地适配增强区域。无论驾驶员是否已经看向那里，都会这样做。这还具有的优点是，增强区域的移位鼓励驾驶员看向预期会出现重要的增强现实信息的方向。例如，当驾驶员仅在其视野边缘处感知到的增强现实元素出现在左侧时，驾驶员下意识地将其视线转向左侧。

16、根据本发明的一个方面，转弯由来自加速度传感器的数据、由来自环境传感器系统的数据、或由地图数据来确定。车辆的侧向加速度指示出转弯。具有增强现实显示设备的车辆的本就需要惯性测量单元，该惯性测量单元包括惯性传感器，比如加速度传感器和转速传感器。这些也可以用于水平地重新定位增强区域。车辆的横向运动、特别是偏航运动在正常驾驶操作中具有相对较低的频率，并且可以用惯性测量单元检测并经由逻辑单元转发到用于水平地重新定位增强区域的调整单元。此外，也可以通过传感器检测方向盘的转动角度。这发生在车轮沿弯道方向偏转前不久。这允许预测到即将进行的转弯。然而，替代性地，也可以由来自环境传感器系统的数据来确定转弯。例如，通过评估道路标线的曲率，可以从摄像装置的图像推导出转弯。地图数据还指示即将出现的弯道并允许增强区域根据预期的弯道进行移位。

17、根据本发明的一个方面，当应将增强现实信息呈现在距当前车道一定距离的车道上时，确定存在需要进行处理的驾驶情形。在各种驾驶情形下，可能期望在距当前车道较远的平行车道上显示增强现实信息。如果该平行车道当前未被增强区域覆盖，则使增强区域移位成，使得增强现实信息可以显示在期望的平行车道上。

18、根据本发明的一个方面，当车辆要变换车道或前方车辆发生车道变换时，增强现实信息呈现在距当前车道一定距离的车道上。从导航数据或地图信息中可以识别出，存在有多个车道并且转弯信息可以显示在距当前车道较远的平行车道上。因此，在需要时使增强区域移位，使得在车辆变换车道之前，增强现实信息便已可以显示在该平行车道上。在具有自适应巡航控制(英文：adaptive cruise control；acc)的车辆中，车辆自动跟随前方车辆，并与其保持相应距离。为了展示自动跟随，可以通过增强现实显示设备对前方车辆进行增强。如果该车辆现在正在变换车道，则要显示的增强现实信息可能在当前的增强区域之外。于是可以相应地重新定位增强区域。增强现实的另一使用情况是指示侧面交通，例如在交叉路口处。目前，这只能通过方向箭头来进行，因为增强区域无法向右或向左到达足够远。相比之下，通过根据本发明的使增强区域移位，可以更早地提示危险情形，例如横道上骑自行车的人或斑马线上的行人。这提高了相关人员的安全性。

19、根据本发明的一个方面，增强区域的位置的适配包括增强现实显示设备的曲面镜绕竖直轴线的倾斜。适配增强区域位置的简单可行的方法是使曲面镜在显示设备的光路中水平地倾斜。在此，该转动轴线基本上平行于车辆的z轴。将曲面镜水平地倾斜会使虚像水平地移位。由于倾斜的可能性，曲面镜不需要正常情况下由于将整个虚像投射到曲面镜上所需的尺寸。虚像的动态宽度由此与安装空间规格解耦，而是由曲面镜的转动路程决定。

20、如果曲面镜水平地或竖直地转动，则在其中向驾驶员显示虚像的眼动范围也会移位。眼动范围沿与虚像相反的方向移位，枢轴点典型地就在街道一侧的挡风玻璃的前方。由于杠杆效应以及通常特别是存在于增强现实平视显示器中的长投影路径，眼动范围的小的移位会造成虚像沿相反方向的相对较大的移位。眼动范围的这种小的移位通常可以很容易地由驾驶员补偿。尤其是在转弯时，即在本发明的一种使用情况下，身体和头部本就会被惯性力推向相反的方向，并因此被推向与眼动范围相同的方向。

21、优选地，根据本发明的增强现实显示设备在平视显示器(例如用于机动车辆的平视显示器)中使用。

22、从以下描述和所附权利要求并结合附图，本发明的进一步特征将变得明显。