改善車載抬頭顯示器成像質(zhì)量的校正算法研究.pdf

1、隨著當(dāng)今社會(huì)汽車占有量的日益增多，由此帶來(lái)的道路交通事故也不斷頻發(fā)。其中很大一部分車禍?zhǔn)怯捎隈{駛員在行車的過(guò)程中低頭觀看汽車儀表或?qū)Ш降刃畔r(shí)，注意力分散而導(dǎo)致的，造成了巨大財(cái)產(chǎn)損失甚至人生傷亡。由此可見(jiàn)，駕駛員在高速駕駛，尤其是夜間或光線不好的環(huán)境下高速駕駛時(shí)，將視線轉(zhuǎn)移至汽車儀表等地方是一個(gè)比較危險(xiǎn)的行為。因此，研究人員將HUD（head-up display，抬頭顯示器）系統(tǒng)引入汽車駕駛中，這樣在汽車前擋風(fēng)玻璃上就能呈現(xiàn)出駕駛員所

2、需的行車信息，如車速、油量、導(dǎo)航等信息，使駕駛員不需低頭就能獲得這些信息。但由于技術(shù)和成本等問(wèn)題，這種汽車風(fēng)窗映射式HUD還沒(méi)能得到普遍運(yùn)用，只有在少數(shù)像寶馬等高端汽車上才會(huì)有配置。
　　風(fēng)窗映射式HUD系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)很大的瓶頸就是信息圖像顯示效果較差的問(wèn)題難以解決。HUD投影成像質(zhì)量較差主要有兩個(gè)方面因素：汽車前擋風(fēng)玻璃的曲面特性引起的投影圖像畸變和玻璃的多重反射及高透光率引起的成像模糊。由于汽車前擋風(fēng)玻璃曲率較小，所以由此引起

3、的圖像畸變比較輕微。因此，即使是像寶馬這樣的高端車型所用的HUD產(chǎn)品也沒(méi)有在這方面進(jìn)行改善。但從HUD市場(chǎng)前景和長(zhǎng)遠(yuǎn)角度出發(fā)，研究改善這一畸變現(xiàn)象的方法還是很有意義的。對(duì)于玻璃多重成像的問(wèn)題，寶馬廠商所采用的是用一種經(jīng)過(guò)特殊處理的玻璃來(lái)替代傳統(tǒng)的前擋風(fēng)玻璃，而另外一些廠商則是利用在汽車前擋風(fēng)玻璃上貼膜的方式來(lái)增加玻璃表面的反射率。這兩種做法都有很大弊端，前一種做法效果是比較好，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)成本較高，需要更換特殊玻璃，對(duì)HUD的推廣也很不利

4、；而后一種在玻璃上貼深色反射膜則在一定程度上會(huì)影響駕駛員視線。
　　針對(duì)這兩個(gè)方面的問(wèn)題，本論文提出了相應(yīng)的改善措施和實(shí)現(xiàn)算法。首先對(duì)汽車前擋風(fēng)玻璃進(jìn)行曲面特征分析并基于NURBS曲面模型對(duì)其進(jìn)行擬合，然后用特征網(wǎng)格對(duì)擬合出來(lái)的曲面模型中HUD投影部分進(jìn)行分割，計(jì)算出像素離散映射關(guān)系矩陣，再通過(guò)逆運(yùn)算就可求出所需的幾何預(yù)校正圖像。然后再基于高斯球形模型的二進(jìn)制編碼結(jié)構(gòu)光進(jìn)行模糊消除，最后再基于朗伯特反射模型進(jìn)行灰度預(yù)校正，最終實(shí)現(xiàn)