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增强现实技术及其在汽车和汽车维修服务上的应用(二)
来源:汽车维护与修理  作者:佚名  2018-05-26 11:29:06



    2.4基于增强现实(AR)的“透明座舱”技术
    当驾车驰骋在高速公路上,从头顶的蔚蓝天空到脚底闪烁而过的分道线,从左边椰树碧海到右边成熟社区,当传统汽车带给驾乘人员的视野限制一一车门、窗边、车顶和地板,在驾乘人员回头的1s时间,车身后座、地板与车身统统消失不见,都不复存在,驾乘人员感觉自由如飞鸟,车外景象一览无余。这种基于AR的“透明座舱”技术能给驾乘人员带来一种开飞机的感觉。显而易见,如果汽车采用玻璃制作的话,则很容易达到上述效果,但玻璃却不具备钢结构的强度。为实现上述效果,可在车身周边装备多台摄像机,实时进行图像处理,以匹配驾驶人视角,然后将图像显示在内饰上,这样,车门、后座乃至地板便可“消失不见”,车辆就能“通体透明”。但传统投影系统并不适合,一是投影机的亮度问题,一般投影机的亮度根本无法与室外光线相比;二是“幕布”形状问题,车辆内饰拥有无比复杂的结构,投影图像按其严格校正几乎是不可能的;三是要想以3D方式观看车外景象,头戴式实景显示系统不可或缺,这也就意味着只有驾驶人才能“享受”这等待遇。现在,有研究人员用一种将光线严格反射回发光点且亮度极高的材料一一微型珠状涂装的软性回射材料(图12),解决了上述问题。这样只需针对驾驶人的视角去校正图像,然后尽量以驾驶人眼睛为光源将图像投射至“幕布”(反射材料)上即可。做到这一点,在早期实验阶段,只需把投影机戴在驾驶人头上,或者装置在车顶并追踪驾驶人头部的位置即可。

    这项回射投影技术(简称RPT)将图像投射到50μm玻璃珠涂装的软性材料上,从而得到亮度极高的反射图像。更加精密的是,双眼分别配备一台投影机,这样就可以在同一屏幕(后座)上获取立体效果。具体的工作原理是:如图13所示,在观察者面前设置一面半透镜,投影机将图像投射到半透镜上,大部分光线被反射到屏幕(如后排座椅)上形成图像;而因半透镜具备半透明的特性,驾驶人可直接透过该镜看到显示在后排座椅上的图像(其实是微珠材料通过半透镜将光线原向反射回驾驶人的眼睛)。

    RPT系统之所以具有极高的显示亮度,主要得益于其微珠反射涂装具有极高的反射率。当光源亮度为1勒克斯时,其反射亮度约为500 cd/Ix/m2(坎德拉每勒克斯每平米)。即使算上半透镜第1次的反射率和第2次的透过率,将该值乘以0.25,其亮度依然高达125 cd/Ix/m2,该亮度是什么概念呢?大家熟知的电影屏幕的反射亮度仅约为1 cd/Ix/m2,也就是说RPT系统的显示亮度是电影屏幕亮度的100多倍,且PRT系统的图像显示并不会因异型屏幕而失真,因为所有的光线都是严格向观察者的眼睛回射的。
    开始时,研究人员将该微珠屏幕贴在乘员侧车门及仪表盘上,只用一套摄像机和装在天花板上的投影机,即使在未曾针对驾驶人眼部相对位置进行校准的情况下,该系统依然让驾驶人清晰明了地“看透”了车门。此后研究人员使用一台丰田普锐斯车的后座设计了更进阶的实验,用以取代传统的倒车影像。该实验依然配备单台投影机,不同的是投影机装置了6支等亮度的投影镜头,多镜头设计使得驾驶人的头部活动无需被跟踪;全景显示的效果非常直观,且半透镜设计使得系统可靠性极佳,即使后座载有乘客,驾驶人依然能够看到车后障碍物。

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