全部 高分子 智能汽车 陶瓷 消费电子 弹性体 生物降解 5G材料 光伏 医用材料 锂电 汽车材料 新消费电子 会议列表 展会 半导体 LED 氢能源 艾邦人才网
汽车AR HUD畸变测量简介

以下文章来源于光傲科技 ,作者light2all


HUD 需要测试畸变,主要目的是:

  • 评判HUD畸变严重程度

  • 对 HUD 畸变进行补偿,特别是 AR HUD


业内目前主要使用相机 + 靶标的方法,然而这种方法并没有考虑测试相机本身的畸变。存在很大的优化空间,本文将详细介绍如何在使用相机测试畸变时,排除相机自身畸变带来的影响。



01

从相机坐标变换说起



在我们使用成像亮度计获得的亮度、颜色图像中,其坐标系都是以CCD 或 CMOS 为参考坐标系的,因此都是使用相机的像素做单位,可以用 L(i,j) 表示。


偶尔的情况,我们需要获知被测物的几何信息,例如,某个点是在显示器的多少像素,或多少mm处, 也就是 L(x,y) ,  x, y 表示在基于被测物的平面坐标系,通常使用mm等长度单位。


图片


此时我们就需要将 L (i,j) 转换为 L (x, y),如何实现呢?


一般我们想到的是,找到像素与mm的关系。


在 Labsoft 中提供了坐标变换功能:


图片


如图,如果我们在图像中有一个已知坐标的矩形,就可以在 Coordinate System 项目下输入实际的矩形坐标,假定以mm 做单位,而在对应的 position in image下,软件会识别读取矩形的像素坐标,点击 OK,软件就会计算出 像素与 mm 之间的系数关系,并将图像从像素坐标变换为平面几何坐标。


图片


这也是许多HUD畸变测试时,使用靶标的基本原理和做法


图片

某HUD测试项目使用的实体靶标


当然,Labsoft 也提供极坐标变换功能:


图片



然而,想一个问题,这样一个系数准确吗?能够表示真实的情况吗?这样的简单变换是不可以的



02

成像系统的畸变



成像亮度计作为一个成像系统必然存在像差,以及由此产生的畸变。



畸变通常是像面上不同位置放大倍率不一致造成的,常见的就是桶形畸变和枕型畸变。


显然,对于成像系统,畸变有两个特点:

  • 畸变量在图像中的不同位置是不一样的

  • 边缘的畸变最严重


因此,相机测试畸变时,采用单一的系数简化处理,是不严谨的。除非产品本身要求比较低。


这个畸变的特点同样适用于 HUD,HUD 本身也是一个成像系统:

  • 通过边缘区域的畸变程度作为整机畸变的指标,只要边缘的畸变符合要求,可以认为其它区域也符合要求(经过校正的 HUD 除外);

  • 如果要进行 AR HUD 位置标定,需要测试到畸变的分布特性



畸变测量的坐标选择:长度或角度

如果采用靶标标定相机,通常是 mm 与 相机像素之间的转换关系,这个是和距离相关的,如果虚像距离改变,则这个系数也需要重新修正。


同时,还需要知道,实际测试的虚像距离和靶标标定时的距离也是有差异的。


如果使用极坐标,情形就会简化:无论虚像距离是多少,测试到的角度坐标是不会改变的,如果需要用几何位移表示畸变程度,根据实际的虚像距离换算就可以了。



再回到原来的问题,如果相机的畸变不可以忽略,要怎么排除?




03

Type II 型相机简介



在去年发布的首份关于成像亮度计的技术标准 CIE 244 2021 文件中,提到了成像亮度计的类型。

图片



CIE 244 关于相机类型说明


Type I 型: 相机只进行了亮度校正,亮度图形上的每一个像素 (i,j) 只表示了测试场景中这一位置的亮度信息。该点的几何信息并不必要,也不需要。

Type II型:相机获得的亮度图像中,每个像素 (i,j)除了亮度信息外,还包括几何信息,包括该像素的:方位(θ,φ)、位置(x,y)、立体角 △Ω,这就需要在亮度校正之外,需要对成像亮度计进行几何校正。

备注:

1,对于畸变的图像,像素位置 (x,y)与方位和位置之间的关系非常复杂,不能用简单的模型去处理;

2,△Ω 是单位像素面积相对于投射中心的立体角。


进一步说明:



Type I 型相机就是市场上大量存在的各种成像亮度计,以CCD或 CMOS 芯片作为参考坐标系,自然就以像素作为实际的坐标单位,L (i,j) ,即使变为以被测物为参考坐标系的 L (x, y),也不能称之为 Type II 型,因为需要方位、立体角等空间几何信息。


以下图为例:


图片


x,y : 基于成像芯片的坐标系,x= i•△x ,y= j•△y(i=0,... N-1; j=0,...M-1)

△x,△y  :像素尺寸 (基于传感器的坐标系)

x0,y0 :光轴与传感器平面相交位置点的坐标

△Ω: 单一像素面积对应的立体角 (以投射中心为原点,该原点通常是镜头的入瞳位置)


获得的基于角度坐标的图像,每个像素都有一个角度坐标值(θ,φ)和相机坐标(xyz),于是可以得到一个球面坐标 (r, θ,φ)


图片


图片



总之,一句话,Type II 型相机额外增加了几何校正功能,获得图像可以从 L (i,j)变换为 L (θ,φ,对于 HUD 系统来说,直接得到基于角度坐标的图像,会给测试和数据分析带来极大的方便。




04

Type II 相机简化测试步骤



使用了Type II 相机,由于无需使用靶标进行校正,畸变测试流程将非常简单:


1,相机移动到测试眼点位置(镜头入瞳位置与眼点位置重合);

2,虚像显示点阵图(数字图像,坐标为标准值);


图片


3,在拍摄选项中勾选 distortion correction

图片

(是的,还有杂散光补偿和强大的触发测试功能)


4,在图像中使用自动识别算法定位光点

5,使用质心算法输出每一个光点的角度坐标



图片



然后,畸变的计算就简单了,不管是 SAE J1757,还是车厂自己定义的梯形变形、微笑曲线,只不过一些基本的几何运算罢了,只要基础数据是准确的,这些都是 so easy!


如果需要 ARHUD 标定,那么就使用足够数量的点阵:


图片


具体结果,可以按照算法工程师的要求输出,例如分别按照 X Y方向输出畸变的矩阵分布图。




05

Type II 相机角度精度



Type II 相机可靠吗?精度怎么样?


虽然关于 Type II 型相机标准去年才发布,不过 LMK 作为一个 Type II 型相机使用,早就超过十多年历史了


最典型的应用就是汽车大灯测试的案例。


在测试大灯配光指标的时候,使用的图像是 I (θ,φ),测试距离为 10m,AR HUD目前虚像距离也在这个水平,所以这里的指标完全可以类比于 HUD 测试的情形。


图片


下图为未进行畸变校正的图像 L(x,y)


图片


畸变补偿后的基于角度坐标的图像  I (θ,φ


图片


可以显示j角度坐标:

图片


角度精度:0.01°- 0.1 ° (与相机解析度及 FOV 相关)




06

Goniometer Method 畸变测试法



如果没有Type II 相机,但是还希望获得准确的畸变测量,怎么办?


推荐 ISO 17850 定义的 Goniometer Method 测试方法,主要使用 5 维角位台或机器人来获得准确的点阵坐标,具体步骤如下:

图片


  1. 相机与HUD画面对准,相机光轴与虚像中心对准,相机入瞳在眼点位置;

  2. 白点点阵充满整个虚拟图像,有一个点在虚像中心;

  3. 通过转动(注意转动中心位置,三个方向上的转动中心重合),找到中心点与相机中心对准的角度位置,记录为角度坐标的原点;

  4. 转动相机,逐个地将相机中心与测试图像中的点对准,记录每一个点的角度坐标;

  5. 计算每一点的局部畸变(与标准坐标值比对);

  6. 进行畸变计算或获得畸变两维分布图。


这里每个点的位置都是使用相机的光轴定位到具体光点,通常我们认为光轴中心位置的像差是接近于没有的,也就是中心无畸变。因此可以不对相机进行校正,而可以准确地测量畸变量。




07

总结:不只是畸变



无论使用 Type II 相机,还是使用 Goniometer Method, 都可以避免测试相机本身的畸变影响,大大提高畸变测试的准确性。


同时,由于消除了相机本身的畸变,其他几何参数,例如 FOV等,测试的可靠性和精度也会提升。


所以,

测试 HUD,

首选 Type II 型的 LMK 高精度相机!

无需靶标! 精度更高!



相关视频:



,时长04:38








相关推荐
锐思华创九月获知名主机厂多款车型定点项目,加速推进ARHUD引领智能座舱融合交互变革
锐思华创九月获知名主机厂多款车型定点项目,加速推进ARHUD引领智能座舱融合交互变革
0
0
6
车载抬头显示HUD之图像畸变矫正
车载抬头显示HUD之图像畸变矫正
0
0
14
华阳多媒体与珑璟光电签署光波导AR-HUD技术开发战略合作协议
华阳多媒体与珑璟光电签署光波导AR-HUD技术开发战略合作协议
0
0
9
入围比亚迪供应链,光峰科技(688007)车载激光投影或三年内落地
9月12日,光峰科技(688007.SH)发布公告称,于近日收到比亚迪汽车工业有限公司(以下简称“比亚迪”)的开发定点通知书,公司将成为比亚迪汽车的车载光学部件供应商。
0
0
20
融合交互将引领下一代智能汽车变革,ARHUD提升驾驶体验的关键因素在于软件的持续升级
融合交互将引领下一代智能汽车变革,ARHUD提升驾驶体验的关键因素在于软件的持续升级
0
0
25
智能汽车流量新入口,欧菲光(002456)全面布局AR-HUD产品
智能汽车流量新入口,欧菲光(002456)全面布局AR-HUD产品
0
0
38
经纬恒润(688326):AR-HUD已获客户定点,预计明年量产
经纬恒润(688326):AR-HUD已获客户定点,预计明年量产
0
0
38
棱镜全息完成近亿元B轮融资,产业投资加持开启“出行元宇宙”
​近日,浙江棱镜全息科技有限公司(以下简称“棱镜全息”)宣布完成近亿元B轮融资,由上市企业当虹科技(688039.SH)独家战略投资,该投资信息也出现在了当虹科技刚刚披露的2022年半年报中。
0
0
17
Maxell开发用于卡车、公共汽车和工程机械的抬头显示HUD
Maxell开发用于卡车、公共汽车和工程机械的抬头显示HUD
0
0
29
基于LBS的PGU模组,打造大视角小体积的真 · ARHUD
基于LBS的PGU模组,打造大视角小体积的真 · ARHUD
0
0
25
汽车抬头显示HUD之自由曲面原理(下)
汽车抬头显示HUD之自由曲面原理(下)
0
0
37
汽车抬头显示HUD之自由曲面原理(上)
HUD中重要的光学元器件——自由曲面
0
0
38
华域视觉AR-HUD简介
华域视觉AR-HUD简介
0
0
58
抬头显示HUD提速上车,或将成为人车交互新“窗口”
抬头显示HUD提速上车,或将成为人车交互新“窗口”
0
0
52
简析汽车AR-HUD交互设计及用户体验趋势
简析汽车AR-HUD交互设计及用户体验趋势
0
0
60
车载抬头显示HUD要素:视场角FOV的原理及应用
车载抬头显示HUD要素:视场角FOV的原理及应用
0
0
95
取代仪表,理想L9 HUD交互解读
6月21日,理想汽车全新大型旗舰SUV——理想L9正式发布。
0
0
57
汽车AR HUD投影技术-LBS方案简介
​经过多年发展,抬头显示 HUD在国内供应链以及技术层面逐渐成熟,这一产品也逐渐被消费者所接受。而另一方面,目前行业重点发展的方向之一-汽车智能化对于HUD产品也有着极大的带动作用。因此,整体来看,HUD市场正处在快速增长阶段。
0
0
65
汽车HUD图像杂散光分析及改善方案
HUD (Head-up Display),抬头显示或平视显示系统。最早来源于军用战斗机的显示系统,现在已经成为汽车智能座舱的一个重要部件。目前HUD 有C-HUD、W-HUD和AR-HUD,但不论是哪一种HUD,都是集合了光学、机械、电子、软件于一体的高技术产物。
0
0
33
棱镜全息完成A+轮融资,加速领跑智能汽车显示行业赛道
近日,浙江棱镜全息科技有限公司(以下简称“棱镜全息”)宣布完成近亿元A+轮融资,本轮融资由A轮投资者吉利科技集团与千合投资共同参投,融资资金将用于推动其车载产品量产、下一代产品线拓展迭代以及核心技术研发。2020年以来,棱镜全息已成为智能汽车新型显示赛道成长最快的头部企业之一。
0
0
50