技术摘要：
本发明公开了一种汽车HUD虚像的成像质量检测方法，具体涉及HUD虚像成像检测技术领域，包括通过安装组件固定安装在车载抬头显示器系统上的检测器；该检测器针对汽车HUD虚像的成像质量检测方法，包括以下步骤：S1、获取HUD输出虚像、S2、对比度与场曲的测定、S3、畸变的  全部
背景技术：
车载抬头显示器系统(HUD)是一种汽车辅助视觉安全驾驶系统，将驾驶员驾驶时 需要的一些重要信息例如时速，导航，蓝牙通话等，通过此系统投影到汽车挡风窗玻璃前 方，通过镜像，使驾驶员看到悬浮在发动机盖上方的虚像。这样，驾驶员的眼睛始终注视前 视野,减少因低头而产生的视觉盲区，从而大大提高驾驶安全性。 目前市面上有很多“伪HUD”，简单地在驾驶盘与挡风玻璃之间安装一块数字液晶 显示屏，但是该液晶显示屏幕无法显示复杂的图形或文本，而且液晶屏幕的亮度不能调整， 因此这种“伪HUD”的应用范围很窄，还存在投影距离太短，像差，畸变，对比度不高等缺点， 针对上述情况，测量汽车HUD虚像的距离和检测其成像质量势在必行，为此，我们提出了一 种汽车HUD虚像的成像质量检测方法。
技术实现要素：
为此，本发明提供一种汽车HUD虚像的成像质量检测方法，旨在解决现有的“伪 HUD”的应用范围很窄，还存在投影距离太短，像差，畸变，对比度不高问题。 为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案： 根据本发明的第一方面，一种汽车HUD虚像的成像质量检测方法，包括通过安装组 件固定安装在车载抬头显示器系统上的检测器；该检测器针对汽车HUD虚像的成像质量检 测方法，包括以下步骤： S1、获取HUD输出虚像：调整检测器的镜头的物方焦点和汽车HUD在挡风玻璃前方 形成的虚像的虚拟焦点，使二者重合，以获取HUD输出的虚像； S2、对比度与场曲的测定：a.利用检测器的自动对焦功能，通过步进电机带动镜 头，使镜头的前焦点移动，每移动一步，镜头就拍摄一张图片，电脑对每张图片进行实时计 算分析，记录指定要分析区域的对比度；b.汽车HUD输出黑白方格图像的对比度检测图，随 机选取五个分析区域，分别用带序号1，2，3，4，5的虚线边框表示；c.利用对比度计算公式， 将五个分析区域内的对比度计算出来，整合数据，横坐标表示镜头的物方焦点的位置，单位 为mm，纵坐标表示镜头2的物方焦点每移动一处所拍摄图像对应的对比度值，得到显示五条 数值曲线的坐标图；d.通过分析各曲线的峰值是否满足规格要求，可检测出所选取的五个 区域的对比度，并得出各区域的MTF值；e.通过把区域2，3，4，5的对比度峰值对应的X坐标与 区域1的对比度峰值的X坐标相减，即可求出HUD的场曲大小。 S3、畸变的测定：汽车HUD输出分析畸变原图，通过检测器的镜头拍摄汽车HUD投射 出来的9个点的图像，通过二值化，求出9个点的X，Y坐标，代入计算公式，得到X，Y方向上的 畸变的大小； 4 CN 111586263 A 说　明　书 2/7 页 S4、亮度以及亮度的均匀度的检测：a.通过检测器的镜头拍摄到HUD投射出来的图 案，统计用户自定义的区域的灰度平均值(如上图虚线区域)，分别为:I1，I2，I3，I4， I5，……；b.在各个区域的灰度值中I1，I2，I3，I4，I5，……；选出最大灰度值为Imax，最小灰 度值为Imin，Imin/Imax得到亮度均匀度的数值大小，并通过亮度均匀度判断HUD输出图像 的亮度是否均匀； S5、视场角大小FOV的检测：a.通过检测器的镜头拍摄到HUD投影出来的画面；b.通 过计算机找出图像四个角附近灰度值变化最快的四个点，获得到4个坐标点的X，Y坐标；c. 分别求出上方两个十字架中心点的物理间距h1，以及下方两个十字架中心点的物理间距 h2，并求出二者的平均值h＝(h1 h2)/2，已知检测器的镜头焦距为f，那么FOVH＝2*arctan (h/2f)；同理，分别求出左边两个十字架中心的物理间距v1和右边两个十字架中心的物理 间距v2，并求出平均值v＝(v1 v2)/2，则FOVV＝2*arctan(v/2f)，即可得到视场角大小FOV 的数值大小； S6、色度图的检测：利用光栅光谱仪，记录HUD在各波长范围内的能量分布，在色度 图上描出对应的色度坐标，根据CIE1931标准色度学系统，求出色度图的X、Y位置； S7、重影的检测：a.通过检测器的镜头拍摄HUD投影出来的画面；b.从上而下求出 灰度值变化最快区域的像数范围的高度h；c.已知摄像机的镜头焦距为f，则重影的大小为： arctan(h/f)，即可得到重影的数值大小； S8、杂散光和鬼影的检测：a.通过检测器的镜头拍摄HUD投影出来的画面；b.在画 面上画出白色方框并计算白色方框内的黑色区域的灰度平均值，用户可以设定I1，I2上限 值来判定光学系统的带来的杂散光和鬼影带来的影响即可。 进一步地，所述安装组件包括固定设置在检测器背部的基座，所述基座的外表面 轴接有立板，且立板与基座的连接处固定设有驱动电机，所述立板的背部焊接有移动座，且 移动座的一端固定设有基板，所述基板远离移动座的一端焊接有立座，且立座与移动座之 间固定设有万向轴，所述立座与移动座的外侧壁分别固定设有与万向轴相连接的步进电 机。 进一步地，步骤S2所述的虚线边框的边长是黑白方格边长的整数倍，使得虚线边 框内黑色像素总数等于白色的像素总数。 进一步地，步骤S2所述的对比度的计算公式为V＝(Imax-Imin)/(Imax Imin)，其 最大值不超过1。 进一步地，步骤S3所述畸变的种类包括梯形畸变，微笑畸变，平行四边形畸变及菱 形畸变。 所述梯形畸变中X，Y方向上的梯形畸变的大小的计算方法为：X方向：(上边-下 边)/(上边 下边)，即是(a-b)/(a b)；Y方向：(左边-右边)/(左边 右边)，即是(c-d)/(c d)。 所述微笑畸变的计算方法为：a.如果9个点中只是X轴方向有偏离，则可计算X轴方 向的畸变：水平方向上，中间点偏移的垂直距离除以左右两点的距离，同理计算上中下的偏 移值除以水平长度，再取平均值；公式为，x轴偏移量＝(a/A b/B c/C)/3。 b.如果9个点中只是Y轴方向有偏离，则可计算Y轴方向的畸变：竖直方向上，中间 点到上下两点连线的水平偏移量除以上下两点的距离，再求左中右3线偏移量的平均值，公 5 CN 111586263 A 说　明　书 3/7 页 式如上。 进一步地，所述平行四边形畸变的计算方法为：tan  a＝d1/h，tan  b＝d2/H，平均 的畸变为：(tan  a tan  b)/2。 进一步地，所述菱形畸变的计算方法如下：2条对角线的差的绝对值除以对角线的 和。公式为：|a-b|/|a b|。 本发明具有如下优点： 1、利用检测器的镜头拍摄汽车HUD投影的虚像，并结合该检测方法分别分析图像 的对比度，场曲，畸变(畸变分为微笑畸变，梯形畸变，平行四边形畸变，菱形畸变)，亮度以 及亮度的均匀度，视场角大小，色度图，重影和鬼影等像差特性，通过分析上述特征，从而分 析与评价汽车HUD虚像的成像质量，并结合分析数据，解决汽车HUD的投影距离太短，像差， 畸变，对比度不高问题，大大提高汽车HUD在汽车驾驶的应用效果以提高汽车驾驶的安全 性； 2、检测器通过安装组件固定安装在车载抬头显示器系统上，利用检测器的自动对 焦功能，通过步进电机带动镜头，使镜头的前焦点移动，然后和汽车HUD在挡风玻璃前方形 成的虚像的虚拟焦点重合，以获取HUD输出的虚像，从而可引申出后续的检测方法，在汽车 HUD虚像的成像质量检测技术属于创新性的应用。 附图说明 为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方 式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅 仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图引伸获得其它的实施附图。 本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供 熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的 实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功 效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。 图1为本发明提供的检测器的主视图； 图2为本发明提供的对比度检测图； 图3为本发明提供的对比度值的曲线坐标图； 图4为本发明提供的分析畸变原图； 图5为本发明提供的梯形畸变图； 图6为本发明提供的微笑畸变图； 图7为本发明提供的平行四边形畸变图； 图8为本发明提供的菱形畸变图； 图9为本发明提供的亮度检测图； 图10为本发明提供的检测视场角大小图； 图11为本发明提供的色度图； 图12为本发明提供的重影图； 图13为本发明提供的杂散光与鬼影的检测图； 6 CN 111586263 A 说　明　书 4/7 页 图中：1、检测器；2、镜头；3、基座；4、基板；5、立板；6、驱动电机；7、移动座；8、步进 电机；9、立座；10、万向轴。