AR技术的原理及在汽车安全领域的应用实例分析

自奔驰于1886年造出第一辆可供销售的汽车开始，汽车已经走过了134年的岁月。随着AR技术的发展，其在汽车安全领域的运用也将不断扩大。本文主要将介绍AR技术的原理以及AR技术在汽车安全领域的三个应用实例。

自奔驰于1886年造出第一辆可供销售的汽车开始，汽车已经走过了134年的岁月。随着汽车进入越来越多的家庭，汽车的安全性也显得越来越重要。1959年，沃尔沃第一次推出了首款标配三点式安全带的车型PV544。1970年，福特推出了第一款选装ABS装置的车型林肯大陆Mark III。随着AR技术的发展，其在汽车安全领域的运用也将不断扩大。本文主要将介绍AR技术的原理以及AR技术在汽车安全领域的三个应用实例。

1． AR技术原理

1．1 AR技术简介

增强现实（AR），是在虚拟现实（VR）的基础上发展起来的新技术，也被称之为混合现实，是一种借助于计算机图形技术和可视化技术，通过图像识别、动作捕捉、虚拟现实等技术的综合应用，将虚拟信息精确地叠加在现实世界的“虚实”交互技术。

1．2 AR系统的基本组成

图1 测量关节臂

关节臂测量系统通过硬测头测量，建立机器与3D数据对齐的3坐标系。

图2 工业摄像头

带有适配器的工业摄像头进行拍摄，适配器建立关节臂硬测头位置和工业摄像头位置的转换矩阵，摄像头扑捉车辆路面图像信息。

图3 AR 软件

AR软件将虚拟信息与车辆路面信息进行虚实交互，并完成相关的分析过程。

图4校准

对 AR 增强现实系统的摄像头畸变和追踪定位校准。

图5 显示设备

显示设备包括大屏幕、工业 3D 眼镜、手持式显示设备等。在汽车应用上如HUD显示。

1．3 AR系统的工作原理

图6 系统工作原理图

AR系统的基本工作原理如图所示（1） 首先通过测量臂进行整车坐标系的对齐，同时完成摄像头坐标系与测量臂坐标系的位置转换矩阵计算;

（2） 然后导入虚拟的 CAD 数据模型到 Metaio Engineer 软件系统;

（3） 接着通过摄像头获取实际车辆外部的路面情况;

（4） 最后通过 Metaio Engineer 进行 AR 增强现实的影像虚实叠加并输出相关信息。

2． 技术应用2．1 AR（Augmented Reality）HUD（Head Up Display）

图7 大陆集团的AR-HUD技术

传统的抬头显示器 （HUD） 只能将自车的车速显示在挡风玻璃上，大陆集团的AR-HUD技术结合了AR技术与HUD技术，可以实现诸如车道偏离预警、自适应巡航控制、车辆导航等功能。在车辆行驶过程中，AR-HUD 系统会将自车车速、转弯信息、道路信息、车间距离等信息投影，驾驶员则无需低头看车速、GPS导航等信息，极大的提高了安全性。

2．2 Transparent Bonnet

图8 捷豹路虎的透明引擎盖技术

“透明引擎盖”技术可通过摄像头将路面情况反馈到半透明的引擎盖上，消除了驾驶员的视觉盲区，让驾驶员接收到更多的路面信息，从而避免了事故的发生。除此之外，驾驶员还可以在挡风玻璃右下角获得车辆的俯仰角、侧倾角以及车轮转角，在非结构化道路行驶过程中有极大的帮助。

2．3 360° Urban Windscreen

图9 捷豹路虎的360度虚拟城市挡风玻璃技术

“360度虚拟城市挡风玻璃”技术同样利用了AR技术，将车外的实时路况嵌入车内的A柱、B柱以及前挡风玻璃中。当前方有行人和车辆在A柱盲区内时，A柱将会变得透明，驾驶员将会获得更好的视线;当后方有车辆或行人要超过车辆的时候，B柱将会变得透明，驾驶员可以更全面的观察到信息;驾驶过程中，会出现虚拟车辆引导驾驶员调整方向、保持车距，同时还会告知剩余停车位、加油站位置等信息。有了这个技术的加持，将会大大提升在城市开车的效率以及安全性。

AR技术在汽车领域的应用也需要注意到“少即是多”以及“不止目所能及”这两个要点。“少即是多”是指避免过多的信息反馈，过多的信息将会成为负担，分散驾驶员的注意力;“不止目所能及”是指可以将更多隐藏的信息挖掘利用，如：距终点距离、前车车况、前方道路情况等。相信不止在安全领域，未来AR技术会在汽车上得到更多的运用。

责任编辑：Gt