风挡上的进阶革命?一篇文章读懂 AR-HUD

2017-05-09 10:02 智能硬件 来源:创头条 查看原文

编者按:本文来自GeekCar,作者铭扬;36氪经授权发布。

说起  AR和  HUD这两个概念,科技爱好者和汽车爱好者肯定有话要说。

AR(Augmented Reality)代表增强现实技术,而 HUD(Head Up Display)则代表抬头显示设备。

AR 现实增强技术

宝马车的 HUD 抬头显示

但如果将这两项技术结合在一起会诞生出什么?估计有些人可能还没思考过,而 AR-HUD 技术则恰好满足了这种猜想。

AR-HUD 到底能够实现什么?

简单来讲,AR-HUD(增强现实抬头显示器)可以在驾驶员视线区域内合理叠加显示一些驾驶信息,并结合于实际交通路况当中。通过 AR-HUD 技术,驾驶员可以扩展并增强自己对于驾驶环境的感知。

看完上面这句话,有些人肯定在想,你说的还是有些复杂,我只关心 AR-HUD 与 HUD 究竟有什么不同?

C919 上的 HUD,来自于航空工业光电

HUD 起初诞生于战斗机上,可以降低飞行员低头查看仪表盘的频率,避免飞行员驾驶注意力不集中。随后,由于 HUD 设备带来了一些便利性同时成本进一步下降,汽车也开始慢慢跟进安装。通过 HUD 设备,用户可以观察到车速、限速指示、驾驶路线图等信息。而与 HUD 相比,AR-HUD 不仅可以显示驾驶信息,同时还改变了驾驶员观察信息的方式。

通过与 ADAS、车道偏离报警系统以及 ACC 自适应巡航系统结合使用,AR-HUD 可以解锁更多姿势。举个例子,一旦用户驾驶车辆偏离既定车道,AR-HUD 系统可以在车道线边缘处标出红线提醒用户。而在 ACC 系统工作时,驾驶员则可以在前车后部看到一条标记的亮带。可以这样说,AR-HUD 不仅可以显示信息,还可以将信息进行模拟,满足驾驶员的观察需要。

AR-HUD 原理示

之所以可以实现这样的效果,主要是由于  AR-HUD技术使用了增强投影面,通过数字微镜元件生成图像元素,同时成像幕上的图像通过反射镜最终射向挡风玻璃。增强过后的显示信息可以直接投射在用户视野角度的道路上,与交通状况进行融合。有了  AR-HUD的帮助,用户在进行导航时可以直接抬头观察信息,重要的是,从驾驶员的视野来看,导航信息与车道线已经进行了融合。

都有谁在做 AR-HUD?

其实别看  AR-HUD这么科幻,但这项技术离我们却并没有那么远。

2014年时,大陆就宣布将会打造  AR-HUD,他们还在试验车辆上进行过演示。试验车辆的前处和后视镜上分别安装有雷达以及 CMOS摄像头,可以配合  ADAS、车道偏离警示系统、ACC自适应巡航控制系统以及导航系统使用。

大陆的这套  AR-HUD可以产生状态投影面和增强投影面,状态投影面的视线距离为  2.4米,可以显示驾驶员所选的状态信息,例如速度、限速值等等。而增强投影面的视线距离则为  7.5米,负责将增强信息与实时交通状况进行融合。为了打造这套 AR-HUD,大陆使用了一种叫做 AR-Creator 的技术。这套技术主要负责处理三项数据:

1、单摄像头绘制的道路几何形状,还包括前方车道曲率以及回旋率等数据。

2、雷达测量的前方车辆尺寸、位置以及与自身的距离。

3、大陆 eHorizon(电子地平线)技术所提供的地图框架。

以上三项数据将会被处理成图像,最终投射到驾驶员的视野范围之内。

今年年初,阿里还曾投资过一家叫作 WayRay 的创业公司。这家瑞士初创公司同样在研发 AR-HUD,他们更是号称自己是「世界上第一个把 AR 整合进汽车」的公司。WayRay 并没有透露自己使用的详细技术,但却放出一条消息:接受了阿里投资之后,WayRay 将会和上汽阿里的合资公司「斑马智行」一起合作一款车载导航娱乐系统。

荣威光之翼概念车的 HUD 设

明年,首款搭载 WayRay AR-HUD 的车型就将上市,量产车型将基于荣威「光之翼」概念车打造。如果计划顺利的话,这将是全球首款前装了 AR HUD 功能的量产车。

对于 AR-HUD 这片市场,伟世通也开始采取行动,他们在一辆测试车展示了这项技术。驾驶员可以在视线范围内观察到车道线以及前方目标,另外,伟世通也可以将车道偏离预警以及导航功能与 AR-HUD 进行结合使用。他们的工程师透露,这款 AR-HUD 视线距离为 10 米,车辆的 A 柱和后视镜处还安装了面向驾驶员的摄像头,用来检测驾驶员的状态。

除了国外公司之外,国内的一些创业公司也开始在 AR-HUD 领域有所作为。光晕 Halo 曾在去年发布过一款 HUD,除了手势识别、语音控制之外,这套 HUD 还可以实现 AR 导航。用户在驾车时,可以直接观察到虚拟导航、地理位置信息呈现在眼前,同时与交通状况进行融合。根据他们的说法,未来光晕的 HUD 设备也将利用 AR 技术与车道偏离系统、ADAS 等系统进行结合应用。

Futurus(此前叫作异视科技)同样是国内的一家 HUD 厂商,此前主要的产品是后装 HUD,而现在他们则将大部分精力放在了前装 HUD 上。当然,他们想要做的可能还不止 HUD 这么简单,例如全息成像、增强现实之类的技术也包含在内。他们曾经展示过一款光学显示器,通过底座光学模组光场投影,用户可以不依托于任何介质,裸眼看到凭空出现的影像。未来,将 AR 技术与路面信息进行结合应用也包含在他们的研发计划当中。

其实说了这么多,AR-HUD 虽然很酷,但也具备很大的技术难关等待攻克。光学部分当中,如何去控制视域、显像尺寸、视觉距离都是难点,其中每一项数据进行微小变动最终都会影响到成像的效果。而在软件层面,如何去控制算法精确处理道路信息也是非常重要的一个部分。

从头到尾看完之后,回到文章开始时的那个问题你就会发现,与 HUD 相比,AR-HUD 要复杂的多。前者只是一套投射并显示信息的设备,虽然在上面也会显示 ADAS 信息,但是和驾驶员辅助系统的整合并不算深入,而 AR-HUD 则需要和 ADAS 等系统深度整合,以实现更高级的效果和功能。

无论如何,一项新技术的推出终究意味着进步,AR-HUD 的到来势必将会重新建立用户对于驾驶环境的感知,而可以肯定的是,还有不少我们没有列举到的公司,都在明里暗里研发这东西。

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