ARHUD技术难点分析 | 真正的ARHUD虚拟融合是关键

在刚刚结束的2023年CES上，宝马发布了i Vision Dee概念车配备了大尺寸HUD，与此同时还在前风挡和其他玻璃上集成了显示系统。宝马集团CEO Oliver Zipse表示，超大尺寸的屏幕将会从汽车内消失，因为它会分散驾驶员的注意力。按照计划，这款概念车的一些设计，包括HUD部分，未来都将在宝马的下一代Neue Klasse平台上覆盖多款新车型，陆续会在2025年投产，包括下一代3系、X3等等。由此可以看出大尺寸大画幅显示的HUD将成为未来智能座舱的重要组成部分。

目前市场上大规模搭载的HUD仍然以较小画幅、2D显示的W-HUD为主，之前奔驰S级搭载的HUD让大家感受到ARHUD更多的可能性，但追其根本也只是W-HUD的小幅度升级。那到底什么是真正的ARHUD？ARHUD又应该给用户带来怎样的体验？

ARHUD顾名思义是将AR技术搭载在HUD上，AR技术翻译过来为增强现实技术，其根本在于展现真实世界信息的同时，将虚拟信息实时显示出来，两种信息相互补充、叠加。AR系统具有三个突出的特点：真实世界和虚拟世界的信息集成、具有实时交互性、在三维尺度空间中增添定位虚拟物体。结合HUD抬头显示将信息投射在车辆前挡风玻璃的天然特性，因此将AR技术应用在车载HUD场景中，则应该实现根据真实道路场景进行标定，实时生成贴合道路的导航、并融合仪表盘信息等更多驾驶关键信息、POI等信息的虚拟融合场景，从而提升智能座舱的体验感，是颠覆未来智能汽车下一代人机交互的关键环节。

从技术层面上来说，实现虚拟融合有以下几点：

从感知层及数据处理层面来讲， ARHUD目前仍普遍作为一个独立模块存在，其主要从智能驾驶域和智能座舱域获取环境感知信息及地图导航信息。具体包括：

Ø   地图导航信息：路线指引曲线方程、前方路面与车辆相对倾角、目的地信息及相对车辆坐标、导航箭头形式信息及机动点信息、导航剩余距离信息、导航剩余时间信息等。

Ø   环境感知信息：车道线类型、车道线曲线方程及颜色、前车位置及车速、设定车速、行人及障碍物信息、信号灯状态信息、限速信息等。

因此HUD的体验升级需要相关V2X、ADAS数据及更多高精地图数据进行融合，随着智能座舱系统进一步升级，AR系统可获取更多来自智能驾驶域信息，这对AR系统的算力提出了更高的要求的同时，也进一步促进ARHUD成为车载人机交互的第一平台。目前汽车行业正处于燃油车到纯电动车市场的切换周期，车型平台化、规模化也处于早期阶段，随着智能座舱市场快速增长，ARHUD也将迎来大幅度市场增量预期。

在图像处理层面，HUD的图像畸变有两种：其一是由于风挡本身是一个不规则曲面，光线经过反射进入到人眼中很容易变形，就像哈哈镜成像那样。第二种畸变则是HUD光学结构中的反射镜不可能100%的标准，在AR HUD较传统WHUD数倍的放大倍数之下，轻微的畸变都不可忽视。因此在畸变矫正方面，Raythink通过自研软件畸变矫正算法，消除因为风挡玻璃面型，安装误差导致的图像畸变。

此外开车的过程中,人眼将会跟随车辆根据路面信息产生随车抖动，如果画面处于完全静止状态，不跟随人眼距离进行调节，则会容易产生眩晕感，影响ARHUD效果体验，因此Raythink在AR软件算法中集成DMS系统，可内置眼神追踪摄像头，保障画面跟着眼睛动，保持动态中的相对静止，提升ARHUD体验感。

基于以上技术难点，Raythink凭借20多年的汽车软件开发经验，积累了稳定、成熟、高效的算法，并经过多年的深度测试，实现AR Visualization。其自主研发的AR软件算法集成AR Generator®融合车辆内外部感知数据，进行坐标空间转换，实时重建虚拟3D空间，实现虚拟AR内容与现实世界的映射。以轻量化算法整合各种数据来源，包括车机仪表、ADAS以及移动设备等信息。即时融合，保证画面低延迟的实时输出。主要功能：基于人工智能进行的AR显示调整、AR导航、车道警告系统（LDW）、行人检测（PCW）以及前车防撞（FCW)等功能。多种HMI画面及场景，支持多种皮肤切换，带来更酷炫的驾驶体验，如赛道模式、可爱模式等等，未来随着智能驾驶的发展，可支持接入更多丰富的应用，如人脸识别停车付费等等。

同时Raythink 的AR渲染引擎，支持多种软硬件平台。通过自研的模拟软件，基于光线追踪的实时渲染技术，模拟AR HUD成像特性和真实环境光照，测试系统能够实现在不同光照和天气条件下的HUD图像可视性分析，无需借助真实汽车或台架，仅需一台计算机即可轻松模拟AR HUD成像。可以快速满足客户不同的AR定制需求。

目前Raythink关于汽车行业软件开发过程和升软件能力的标准化流程管理审核认证ASPICE认证正在准备中，预计将于2023年完成。凭借锐思华创国际化的产业布局，印度班加罗尔算法和软件开发中心及长沙嵌入式软件开发中心两地协同的软件团队，未来Raythink将通过平台化的AR软件，构建多场景AR产品开发落地生态圈。