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ARHUD技術難點分析 | 真正的ARHUD虛拟融合是關鍵

作者:蓋世汽車

在剛剛結束的2023年CES上,寶馬釋出了i Vision Dee概念車配備了大尺寸HUD,與此同時還在前風擋和其他玻璃上內建了顯示系統。寶馬集團CEO Oliver Zipse表示,超大尺寸的螢幕将會從汽車内消失,因為它會分散駕駛員的注意力。按照計劃,這款概念車的一些設計,包括HUD部分,未來都将在寶馬的下一代Neue Klasse平台上覆寫多款新車型,陸續會在2025年投産,包括下一代3系、X3等等。由此可以看出大尺寸大畫幅顯示的HUD将成為未來智能座艙的重要組成部分。

目前市場上大規模搭載的HUD仍然以較小畫幅、2D顯示的W-HUD為主,之前奔馳S級搭載的HUD讓大家感受到ARHUD更多的可能性,但追其根本也隻是W-HUD的小幅度更新。那到底什麼是真正的ARHUD?ARHUD又應該給使用者帶來怎樣的體驗?

ARHUD技術難點分析 | 真正的ARHUD虛拟融合是關鍵

ARHUD顧名思義是将AR技術搭載在HUD上,AR技術翻譯過來為增強現實技術,其根本在于展現真實世界資訊的同時,将虛拟資訊實時顯示出來,兩種資訊互相補充、疊加。AR系統具有三個突出的特點:真實世界和虛拟世界的資訊內建、具有實時互動性、在三維尺度空間中增添定位虛拟物體。結合HUD擡頭顯示将資訊投射在車輛前擋風玻璃的天然特性,是以将AR技術應用在車載HUD場景中,則應該實作根據真實道路場景進行标定,實時生成貼合道路的導航、并融合儀表盤資訊等更多駕駛關鍵資訊、POI等資訊的虛拟融合場景,進而提升智能座艙的體驗感,是颠覆未來智能汽車下一代人機互動的關鍵環節。

ARHUD技術難點分析 | 真正的ARHUD虛拟融合是關鍵

從技術層面上來說,實作虛拟融合有以下幾點:

從感覺層及資料處理層面來講, ARHUD目前仍普遍作為一個獨立子產品存在,其主要從智能駕駛域和智能座艙域擷取環境感覺資訊及地圖導航資訊。具體包括:

Ø 地圖導航資訊:路線指引曲線方程、前方路面與車輛相對傾角、目的地資訊及相對車輛坐标、導航箭頭形式資訊及機動點資訊、導航剩餘距離資訊、導航剩餘時間資訊等。

Ø 環境感覺資訊:車道線類型、車道線曲線方程及顔色、前車位置及車速、設定車速、行人及障礙物資訊、信号燈狀态資訊、限速資訊等。

是以HUD的體驗更新需要相關V2X、ADAS資料及更多高精地圖資料進行融合,随着智能座艙系統進一步更新,AR系統可擷取更多來自智能駕駛域資訊,這對AR系統的算力提出了更高的要求的同時,也進一步促進ARHUD成為車載人機互動的第一平台。目前汽車行業正處于燃油車到純電動車市場的切換周期,車型平台化、規模化也處于早期階段,随着智能座艙市場快速增長,ARHUD也将迎來大幅度市場增量預期。

在圖像處理層面,HUD的圖像畸變有兩種:其一是由于風擋本身是一個不規則曲面,光線經過反射進入到人眼中很容易變形,就像哈哈鏡成像那樣。第二種畸變則是HUD光學結構中的反射鏡不可能100%的标準,在AR HUD較傳統WHUD數倍的放大倍數之下,輕微的畸變都不可忽視。是以在畸變矯正方面,Raythink通過自研軟體畸變矯正算法,消除因為風擋玻璃面型,安裝誤差導緻的圖像畸變。

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此外開車的過程中,人眼将會跟随車輛根據路面資訊産生随車抖動,如果畫面處于完全靜止狀态,不跟随人眼距離進行調節,則會容易産生眩暈感,影響ARHUD效果體驗,是以Raythink在AR軟體算法中內建DMS系統,可内置眼神追蹤攝像頭,保障畫面跟着眼睛動,保持動态中的相對靜止,提升ARHUD體驗感。

ARHUD技術難點分析 | 真正的ARHUD虛拟融合是關鍵

基于以上技術難點,Raythink憑借20多年的汽車軟體開發經驗,積累了穩定、成熟、高效的算法,并經過多年的深度測試,實作AR Visualization。其自主研發的AR軟體算法內建AR Generator®融合車輛内外部感覺資料,進行坐标空間轉換,實時重建虛拟3D空間,實作虛拟AR内容與現實世界的映射。以輕量化算法整合各種資料來源,包括車機儀表、ADAS以及移動裝置等資訊。即時融合,保證畫面低延遲的實時輸出。主要功能:基于人工智能進行的AR顯示調整、AR導航、車道警告系統(LDW)、行人檢測(PCW)以及前車防撞(FCW)等功能。多種HMI畫面及場景,支援多種皮膚切換,帶來更酷炫的駕駛體驗,如賽道模式、可愛模式等等,未來随着智能駕駛的發展,可支援接入更多豐富的應用,如人臉識别停車付費等等。

同時Raythink 的AR渲染引擎,支援多種軟硬體平台。通過自研的模拟軟體,基于光線追蹤的實時渲染技術,模拟AR HUD成像特性和真實環境光照,測試系統能夠實作在不同光照和天氣條件下的HUD圖像可視性分析,無需借助真實汽車或台架,僅需一台計算機即可輕松模拟AR HUD成像。可以快速滿足客戶不同的AR定制需求。

目前Raythink關于汽車行業軟體開發過程和升軟體能力的标準化流程管理稽核認證ASPICE認證正在準備中,預計将于2023年完成。憑借銳思華創國際化的産業布局,印度班加羅爾算法和軟體開發中心及長沙嵌入式軟體開發中心兩地協同的軟體團隊,未來Raythink将通過平台化的AR軟體,建構多場景AR産品開發落地生态圈。

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