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汽车AR-HUD难点:左右眼图像畸变与应对方案

浅谈AR-HUD 的技术与挑战()

高畸变率对策:



前言:


汽车AR-HUD发展困境:阳光倒灌与图像畸变》中介绍到:因AR-HUD的长VID,不会导致左右眼畸变、阳光倒灌、体积过大、眩光等问题,本文就为大家分享一下,左右眼畸变应对方案。


在抬头显示中左右眼畸变问题是无法避免的,这个是投影类HUD的常见问题。其成因包括


  • 不管是HUD反射镜面还是挡风玻璃、HUD的固定位置,总会存在一定误差,不可能100%完美,误差经投影后会被放大。

  • 左右眼在不同位置看到图像,不同投射光路带来不同畸变的图像形成左右眼畸变差,可能导致眩晕。


WHUD由于VID只有2~2.5米,整体放大不超过6倍,因此,轻微的图像畸变在人眼的承受范围内,因此不会产生不适。但AR-HUD的VID在10~15米,数倍畸变差的放大会导致效果受到严重影响。下面,我们就来谈谈畸变差如何解决,或者说减轻。


双距离HUD



AR-HUD高放大倍数产生左右眼高畸变差,虽不会像太阳光倒灌直接烧毁PGU直接影响硬件, 但高左右眼畸变差会导致驾驶严重晕眩感,体验感极差。

目前已成功上市的AR-HUD,例如奔驰S Class与大众 iD3/iD4目前都采用双距离显示的设计:


  • 上层AR区VID达10米, 但只用来显示大型的箭头或标示,并且只在需要时出现,人类视觉对粗略的图像容忍度比较高,因此,左右眼畸变差不会导致眩晕等不适感。 

  • 下层Indicator区(以下简称:Ind) VID虚像距离仅2.5米,专门显示复杂的文字数字与细致符号的显示,以确保显示质量不低于WHUD。



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图片
(图:奔驰与大众上市AR-HUD都采用如上图的两层显示对策)

双距离显示的结构需要双光路设计,会导致HUD结构的复杂度,体积与成本都会大幅提升。
 图片

折衷距离 AR-HUD Lite:单距离AR-HUD

一个比较经济的做法就是不求足够的VID,而是以控制放大倍率在10倍以下为原则,虽然放大倍率仍然远大于WHUD最高的6倍,但还在能够控制的范围内。这种AR-HUD的VID仅约4米,作为AR-HUD虽然有点勉强,但最少保证量产品的画面质量. 若加上眼球追踪补正虚实对位可以弥补VID的不足

受到成本与空间限制,有些国内车厂挑战单一VID距离做到VID7.5~10米,其AR效果虽然比VID 4米来得好,但由于高放大倍率的因素,量产时要保持一致的舒适不晕眩画质并不容易,前挡玻璃的曲率,HUD自由曲面镜的曲率与两者的相对位置搭配的精密度都将受到严格的考验。尤其AR-HUD讲求大视场角FOV下,前挡的显示区域与HUD自由曲面镜的尺寸都变得相当大,光学精密度控制更加困难,需要极为优质的主机厂,前挡玻璃厂与HUD制造商的努力配合。

小结

现有不同方案的AR-HUD显示效果对比:



WHUD
AR-HUD-Lite
 (折衷距离)
奔驰 S Class
AR-HUD
VW大众 ID.3/ID.4
AR-HUD
投射距离
VID
2-3m
折衷距离4-5m
AR:10m
 Ind:2-3m
AR:10m
 Ind:3m
倍率
5-6倍
9-11倍
>20倍
>20倍
畸变率
中(人眼可接受)
AR: 高
AR: 高
Ind: 低
Ind: 低
可视特征
文字清晰、可长时间注视
文字、图像恰可以满足
Ind:文字、图像皆可清晰可见
 AR: 显示大型图标
Ind:文字、图像皆可清晰可见
 AR:显示大型图标
价位
较低
中间


(本表仅供参考)

本文来源:怡利电子集团股份有限公司  董事长  陳錫勳

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