ARHUD (Augmented Reality Head Up Display)，即加强事实与低头显示的联合，是一种将渲染元素投影在真实世界的技术，也是目前用户了解老本最低的展现形式。
HUD 性能第一次利用是在二战中，被利用在枪械和战斗机上，80 年代初期开始转向民用，90 年代初期技术概念被正式提出，并被演变成为汽车上的性能。其实，汽车上还有很多军用转民用的配置，例如惯导安装。
ARHUD 驾车导航，就是把车速限速、转向动作、疏导线等重要的导航信息，投影到驾驶员视线正前方 ，让驾驶员尽量做到不抬头、不转头就能看驾驶疏导信息。
高德在 ARHUD 驾车导航方面做了大量研发工作并领有业界当先的技术储备和实践经验，在 2022 年 8 月，高德地图与北汽、华为单干，推出北汽魔方 ARHUD 导航。
1. 虚像间隔 (Virtual Image Distance)
虚像间隔，Virtual Image Distance，简称 VID，简略点说就是虚像到人眼的视觉间隔 ，大家都晓得人的眼睛也是有焦距的，看远和看近的焦距不同，因而如果 VID 的间隔不够远，在看向较远的中央时 ARHUD 的显示会因为眼睛焦距的起因而虚化。
传统 HUD 的 VID 间隔也就是在 2.5 米左右，而 AR HUD 的 VID 间隔往往在 10 米以上，要做到跨车道显示的话，须要投影间隔达到 20 米才行。
传统 W -HUD 其实能够了解为一个投影仪，将图像反射，投影到了挡风玻璃上（例如手机高德地图的 HUD 投影性能），实际上相当于把本来显示在仪表盘上的信息，投射到挡风玻璃上。其实这也是 HUD 设计的初衷——驾驶员不须要抬头即可取得车辆行驶的相干信息。
然而 W -HUD 的图像尺寸无限（通常投影间隔 3m，显示尺寸 15-20 寸），能显示的信息较少，且图像不会与路线交融，驾驶员依然须要将眼帘从路面上移开，从新对焦能力取得信息，这实际上违反了 HUD 的设计初衷。
2. 视场角 (Field Of View)
视场角，Field Of View，简称 FOV，视场角包含了以驾驶员眼睛为核心的程度视场角和垂直视场角。 传统 HUD 的 FOV 很小，个别只有 5 度。而 AR HUD 的程度视场角要在 10°以上，现实 ONE 的 ARHUD 可能达到 20°，问界 M5 的 ARHUD 也可能达到 13°。
3. 人眼地位 (Eye Point)
人眼坐标 (x, y, z)，绝对于车体坐标系的地位，以车头核心为坐标原点，单位 米。
人眼坐标会随着驾驶者的高矮、坐姿、头部地位挪动而动静调整。
4. 虚像旋转角度（三自由度）
4.1. 沿 X 轴旋转角度（LDA、下视角）
4.2. 沿 Y 轴旋转角度（横滚角）
4.3. 沿 Z 轴旋转角度（朝向角）
5. 虚像坐标转换（世界坐标转虚像坐标）
首先，看一下在相机投影中，世界坐标 转 像素坐标。
而后，看一下在 HUD 投影中，世界坐标 转 虚像坐标（单位也是像素）。
在已知 虚像间隔、视场角、人眼地位、虚像角度 的前提下，就能够进行 世界坐标 与 虚像坐标 的相互转换。
通过比照相机投影 和 HUD 投影 能够发现，相机投影中的焦距 与 HUD 投影中的虚像间隔 有着紧密联系。
人的眼睛也是有焦距的，看远和看近的焦距不同，因而如果虚像间隔不够远，在看向较远的中央时 ARHUD 的显示会因为眼睛焦距的起因而虚化。
所以，虚像间隔 分割着 人眼的焦距。
如果虚像间隔过小，驾驶员须要将眼帘从路面上移开，从新对焦能力看清 HUD 上的信息，这实际上违反了 HUD 的设计初衷。
6. 坐标转换的利用
6.1. 验证虚像投影是否精确
面临问题 ：虚像投影次要目标是将真实世界坐标投影在虚像中，如果无奈做到精确对应，会影响 ARHUD 准确性。
解决办法 ：由硬件零碎方传入投影参数——虚像间隔、视场角、人眼地位、虚像分辨率、虚像角度，计算出投影矩阵，通过该矩阵可进行 虚像坐标 与 车体世界坐标 的转换。
取虚像上几个具备代表性的像素坐标（个别是九个点），转换成车体世界坐标，即可计算出虚像可视范畴——最远可见、最近可见、最左可见、最右可见、核心可见。
在计算出的可视范畴上搁置标识物体（车后方），查看该标识物体在虚像中的地位，是否与九个点重合，如果重合则代表投影精确，如果不重合则投影误差较大，须要告诉硬件零碎方进行调整。
6.2. 解决变道疏导线超出虚像显示区
面临问题 ：AR 导航中的变道疏导线是贴合真实世界指向相邻应行驶车道的，如果虚像可视范畴无奈笼罩相邻车道，则会导致变道线超出显示区。
解决办法 ：依据变道信息（向左变道、向右变道、变到几车道），在虚像上取几个趋势性像素坐标，转换成 车体世界坐标，最终投影进去。因为是在虚像上取的坐标，所以始终不会超出虚像显示区域。
7.ARHUD 硬件技术
7.1. TFT
即 TFT-LCD，其原理是 LED 收回的光透过液晶单元后将屏幕上的信息投射进来。
长处 ：该计划是业界最早开发的投影计划，计划成熟，绝对成本低。（目前国外供应商能做到 2500-3000 左右，外乡供应商能做到 2000 左右。随着技术的成熟和相干产业链的倒退，老本应该能够进一步做到 2000 以内）。
毛病 ：阳光倒灌问题难以解决。亮度不够，在白天显示成果较差。
7.2. DLP
即 Digital Light Processing 的缩写，采纳 TI 的 DMD 芯片，把影像信号通过数字解决再投射进去。
长处 ：DMD 芯片可确保投影的流动影像色彩艳丽、细腻真切、天然实在。因为通过数字化解决，可将图像中的缺点抹去。DMD 芯片更小、更易于携带。
毛病 ：造价更贵（老本在 5000 元以上）。
DLP 可能呈现彩虹效应，影像信号在数字处理过程中颜色混合及转换异样。
DLP 显示屏因为须要采纳 TI 的 DMD 芯片，波及到技术专利，因而只有飞驰和传祺两家车型在用。
7.3. LCOS
即 Liquid Crystal on Silicon 的缩写，即液晶附硅，也叫硅基液晶，是一种基于反射模式，尺寸比拟小的矩阵液晶显示安装。这种矩阵采纳 CMOS 技术在硅芯片上加工制作而成。目前国内次要是华为跟一数科技采纳这种计划。
长处 ：在整体反射模式下，光利用效率高，画面更加天然。价格可控，CMOS 技术由多家厂商把握，防止 DMD 芯片只由德州仪器独家垄断的状况。反光层和硅基板电路之间具备一层金属遮光层，能够无效避免阳光倒灌。
毛病 ：目前整体技术还不太成熟，没有大规模量产，有待进一步倒退。HUD 可视区域较小，投影光机体积绝对较大。
8.ARHUD 次要技术难点
- 市场角小
目前市面上的 ARHUD 设施 FOV 过小，影像只能出现在驾驶者眼帘范畴中的一小部分。
- 投影亮度
HUD 影像的亮度，为了对应不同的内部光线、气象等影响，须要更高的亮度来达到较佳的影像品质与视觉效果。
- 硬件体积
升高 HUD 的零碎整体体积，现有 TFT/DLP 等模组自身的限度，加上需要较大的 FOV，都会让 HUD 零碎的体积越来越大，与车体的空间调配抵触。
- 实景贴合
须要通过各种路网数据、传感器数据、GPS 信号等，进行实时改正。确保 AR 的图形和实在路况匹配。
- 人眼地位
如何动静监测人眼地位，调整 ARHUD 投射的画面，使之避免出现画面发虚、错位等问题，比拟考验 HUD 厂商的能力。
结语
ARHUD 技术倒退至今，已成为驾车导航产业必争之地。能够预期的是，苹果公司的 ARHUD 在将来也会逐步向驾车导航聚拢。当然，还有很多技术难点须要攻克，来晋升用户体验，真正实现 导航视线内“所见即所得”。值得快慰的是，在 ARHUD 技术迅猛发展过程中，见到了很多国内企业致力的身影。心愿将来有更多中国技术在 ARHUD 畛域大放异彩！
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