基于KANZI Studio 的汽車虛擬儀表三維場(chǎng)景重構(gòu)技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)

郭健忠，官雨，謝斌，閔銳，袁嘉澤

（1.武漢科技大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院，湖北武漢 430065；2.武漢保華顯示科技有限公司，湖北 武漢 430082）

汽車儀表已經(jīng)成為智能座艙的信息交互中心，不僅是人車交互的重要接口，也是重要的行車安全配置，駕駛員通過從汽車儀表上獲取車輛的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)及相關(guān)信息，來確保車輛的行車安全性；因此，汽車儀表能夠?qū)崟r(shí)并準(zhǔn)確地顯示車輛的各種行車參數(shù)是極為重要的[1-2]。得益于汽車行業(yè)的快速發(fā)展，汽車儀表正快速從數(shù)字組合式儀表向全液晶虛擬儀表、智能座艙方向發(fā)展[3]。隨著新能源車的不斷推廣，汽車輔助駕駛系統(tǒng)配備攝像頭和毫米波雷達(dá)已經(jīng)逐漸普及，目前輔助駕駛系統(tǒng)主要滿足L2 級(jí)別自動(dòng)駕駛，其中包括并線輔助、跟車輔助等功能，其中部分功能需要駕駛員將部分駕駛操作交由輔助系統(tǒng)完成，這會(huì)導(dǎo)致駕駛員對(duì)行車安全產(chǎn)生顧慮，儀表場(chǎng)景重構(gòu)能夠在儀表上顯示本車四周的車輛和車距信息、車道信息及操作報(bào)警信息[4-5]，為了便于駕駛員可視化控制輔助駕駛系統(tǒng)和減少安全顧慮，通過實(shí)現(xiàn)儀表內(nèi)場(chǎng)景重構(gòu)技術(shù)將輔助駕駛系統(tǒng)可視化是迫切需要的。

1 儀表場(chǎng)景重構(gòu)現(xiàn)狀分析

1.1 場(chǎng)景重構(gòu)開發(fā)方法

三維場(chǎng)景重構(gòu)的研究主要涉及信號(hào)采集端，通過攝像頭、雷達(dá)等設(shè)備采集數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)處理整合，實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍道路環(huán)境的實(shí)時(shí)建圖，而使用建圖數(shù)據(jù)在儀表顯示端實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景重構(gòu)，目前研究還處于剛起步的階段。

目前大部分汽車儀表沒有場(chǎng)景重構(gòu)技術(shù)，小部分實(shí)現(xiàn)了二維場(chǎng)景重構(gòu)技術(shù)，只有極少數(shù)以特斯拉為首的新能源汽車品牌的虛擬儀表加入了三維場(chǎng)景重構(gòu)技術(shù)。

實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景重構(gòu)技術(shù)的開發(fā)方法主要有裸機(jī)、Qt兩種；其中裸機(jī)開發(fā)方式可以通過圖片堆疊的方式實(shí)現(xiàn)二維場(chǎng)景重構(gòu)技術(shù)，Qt 開發(fā)方式不僅可以通過貼圖實(shí)現(xiàn)二維效果，還可以通過Qt Creator 導(dǎo)入3D模式實(shí)現(xiàn)三維效果。

隨著汽車智能座艙的不斷發(fā)展，二維場(chǎng)景重構(gòu)雖然能夠顯示大部分信息，但還存在車道信息顯示不全面和平面圖片顯示效果不流暢的問題，因此需要通過三維場(chǎng)景重構(gòu)方式來完善儀表上的輔助駕駛系統(tǒng)信息及效果。由于需要在儀表上實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景重構(gòu)技術(shù)，顯示素材需要從二維圖片轉(zhuǎn)變?yōu)槿S模型；傳統(tǒng)的貼圖式儀表開發(fā)方式已無法滿足功能要求，對(duì)于當(dāng)下較為流行的Qt 開發(fā)方式，由于Qt 是適用于各個(gè)行業(yè)的GUI 應(yīng)用程序框架[6]，所以Qt的庫非常龐大，無法滿足汽車行業(yè)儀表輕量化的要求[7]。

1.2 HMI開發(fā)工具的選擇

KANZI Studio 是中科創(chuàng)達(dá)旗下Rightware 公司專為汽車人機(jī)界面（HMI）所建立的軟件開發(fā)平臺(tái)[8-9]，使用KANZI 設(shè)計(jì)儀表的汽車品牌有瑪莎拉蒂、梅賽德斯、奧迪等大型汽車品牌，同時(shí)包含蔚來等新能源品牌。KANZI Studio 對(duì)OpenGL 進(jìn)行封裝，實(shí)現(xiàn)了2D和3D 的無縫合成[10]，無需編寫代碼即可進(jìn)行可視化編輯，可以實(shí)時(shí)預(yù)覽和設(shè)計(jì)高級(jí)動(dòng)畫效果；具有完善的圖形渲染引擎，可對(duì)3D 模型進(jìn)行編輯渲染[11]；同時(shí)支持Shader 代碼編程，通過頂點(diǎn)著色器和片段著色器控制3D 模型；得益于KANZI 的開發(fā)框架，場(chǎng)景重構(gòu)可以分層開發(fā)并支持移植到其他項(xiàng)目中，極大地減少開發(fā)維護(hù)和移植難度。

通過廣泛的調(diào)研，針對(duì)汽車儀表上的三維場(chǎng)景重構(gòu)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，KANZI Studio 開發(fā)工具具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

2 場(chǎng)景重構(gòu)前期工作

場(chǎng)景重構(gòu)前期需要建立數(shù)學(xué)坐標(biāo)系模型，通過數(shù)學(xué)參數(shù)明確坐標(biāo)系內(nèi)元素的關(guān)系；同時(shí)需要明確硬件平臺(tái)上相關(guān)顯示參數(shù)的數(shù)據(jù)意義及來源；最后需要引入Shader 編程概念來渲染3D 模型。

2.1 數(shù)學(xué)模型建立

三維場(chǎng)景重構(gòu)，從動(dòng)態(tài)視覺上可以區(qū)分為四周車輛和車道線兩個(gè)部分；行車場(chǎng)景示意圖如圖1所示。

圖1 行車場(chǎng)景示意圖

由于車輛主要向前行駛，該方向上速度較快，輔助駕駛系統(tǒng)主要控制車輛高速行駛下的安全性，汽車儀表上場(chǎng)景可視區(qū)域有限，因此在場(chǎng)景重構(gòu)上，不考慮本車后方的行車場(chǎng)景；為簡(jiǎn)化場(chǎng)景，避免場(chǎng)景中元素過多對(duì)駕駛員產(chǎn)生視覺干擾，因此，該文場(chǎng)景重構(gòu)主要考慮本車車道和相鄰兩車道，對(duì)于車輛顯示，也最多只顯示前車、前前車、左車和右車四個(gè)目標(biāo)物的車輛信息，其中車輛類別包含汽車、貨車、摩托車、自行車四種主要道路車輛，以上是簡(jiǎn)化后與駕駛場(chǎng)景密切相關(guān)的元素。

雖然是三維場(chǎng)景，由于攝像頭和毫米波雷達(dá)僅能對(duì)水平方向物體進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于角度較大的坡道，與目標(biāo)物存在垂直方向的距離，暫且無法準(zhǔn)確識(shí)別，故暫不考慮三維場(chǎng)景下坡道角度的影響。三維場(chǎng)景相較于二維場(chǎng)景，垂直方向增加了車輛模型的高度顯示；因此，對(duì)于車道上車輛之間的距離關(guān)系和車道線位置關(guān)系，可以通過俯視視角簡(jiǎn)化成二維坐標(biāo)系模型，如圖2 所示。

圖2 二維坐標(biāo)系場(chǎng)景模型

以本車后軸中心作為坐標(biāo)系原點(diǎn)，對(duì)于目標(biāo)物車輛的識(shí)別，通過目標(biāo)物后軸中心與本車后軸中心的X向距離與Y向距離可以確定目標(biāo)物車輛的坐標(biāo)，然后根據(jù)攝像頭識(shí)別到的車輛信息確定目標(biāo)物的車輛顯示類別和車輛轉(zhuǎn)角，通過四個(gè)參數(shù)即可確定一個(gè)目標(biāo)物的顯示信息。

車道線從數(shù)學(xué)角度描述，就是一條圓滑的拋物線，由于車道線不需要太高精度，所以三次函數(shù)表達(dá)式可以體現(xiàn)車道線的位置和彎曲程度，公式如式（1）所示：

通過a、b、c、d四個(gè)系數(shù)即可表達(dá)一條車道線的全部軌跡，但是在實(shí)際道路上，車道線并不是如函數(shù)表達(dá)式一樣無限延長(zhǎng)的，在某些道路條件差或攝像頭視野受限的條件下，車道線實(shí)際顯示為一條線段或不顯示，因此，加入X_start和X_end 兩個(gè)參數(shù)，可以描繪出車道線的起始位置和結(jié)束位置；加上車道線類別參數(shù)一共七個(gè)參數(shù)即可表達(dá)出一條車道線的顯示信息。

2.2 場(chǎng)景信號(hào)數(shù)據(jù)處理

車道線信息和目標(biāo)物車輛信息是由本車攝像頭和毫米波雷達(dá)采集后，經(jīng)過輔助駕駛系統(tǒng)ECU 處理后，將圖像信息轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)通過CAN總線發(fā)送到儀表端[12]，儀表端對(duì)收到的CAN 報(bào)文進(jìn)行解析即可提取出車道線和目標(biāo)物信息數(shù)據(jù)用于顯示，由于CAN 報(bào)文只能發(fā)送正整數(shù)數(shù)據(jù)，而曲線的系數(shù)精度需要小數(shù)，目標(biāo)物、車道線相對(duì)本車中心原點(diǎn)靠左或靠右，需要使用正負(fù)數(shù)表示，所以需要在數(shù)據(jù)協(xié)議上明確定義，將CAN 報(bào)文上的數(shù)據(jù)提取出來后需要進(jìn)行縮放和偏移操作才能得到實(shí)際顯示用的數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)。

2.3 Shader控制3D模型

KANZI 支持OpenGL 開放圖形庫，在OpenGL ES2.0 版本之后，支持可編程管線，而Shader 著色器能夠替代固定渲染管線的可編程程序來實(shí)現(xiàn)圖像渲染；著色器主要分為Vertex Shader 頂點(diǎn)著色器和Fragment Shader 片段著色器，頂點(diǎn)著色器主要負(fù)責(zé)模型頂點(diǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)運(yùn)算，片段著色器主要負(fù)責(zé)模型面片著色參數(shù)計(jì)算；拋棄傳統(tǒng)固定式渲染管線的限制，通過Shader 著色器的可編程性，能夠?qū)崿F(xiàn)3D模型相關(guān)參數(shù)的計(jì)算，并能夠通過編輯Shader 實(shí)現(xiàn)不同的3D 顯示效果[13]。目前Shader 語言主要為GLSL[14]；得益于KANZI支持OpenGL的特性，在KANZI Studio 上可以直接修改Shader 代碼，KANZI底層便會(huì)調(diào)用OpenGL 的接口進(jìn)行流水線渲染管線操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)3D 模型形狀和顏色的更改。

3 場(chǎng)景重構(gòu)及優(yōu)化

三維場(chǎng)景重構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，需要通過KANZI Studio的節(jié)點(diǎn)對(duì)顯示元素進(jìn)行分層級(jí)設(shè)計(jì)，使用Shader代碼控制3D模型的變化上色，添加動(dòng)畫美化場(chǎng)景效果。

3.1 場(chǎng)景重構(gòu)開發(fā)流程

KANZI Studio 支持節(jié)點(diǎn)模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景重構(gòu)流程如圖3 所示。

圖3 場(chǎng)景重構(gòu)實(shí)現(xiàn)流程圖

1）需要在KANZI Studio 中創(chuàng)建一個(gè)場(chǎng)景用來容納場(chǎng)景中的元素，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)平面Viewport 2D 視圖節(jié)點(diǎn)，用來顯示場(chǎng)景，然后在視圖節(jié)點(diǎn)中創(chuàng)建Scene 場(chǎng)景節(jié)點(diǎn)，用來顯示3D 模型。

2）需要將3D 模型導(dǎo)入到工程之中，KANZI Studio支持COLLADA（.dae）、Filmbox（.fbx）和（.obj）三種3D 文件格式；由于3D 模型是由數(shù)以萬計(jì)的三角形面片組合而成，所以在制作或選擇3D 模型時(shí)，需要考慮硬件條件，查看GPU 最多支持同時(shí)計(jì)算的總面數(shù)，防止面數(shù)過大導(dǎo)致性能下降產(chǎn)生顯示效果卡頓。

3）KANZI Studio 支持模塊化設(shè)計(jì)，可以通過節(jié)點(diǎn)單獨(dú)控制每一個(gè)顯示元素，并且支持通過節(jié)點(diǎn)更改元素顯示層級(jí)和優(yōu)先級(jí)，該文顯示層級(jí)如圖4所示。

圖4 元素層級(jí)設(shè)計(jì)圖

場(chǎng)景下使用Plane 節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建一個(gè)充滿四個(gè)頂點(diǎn)的平面網(wǎng)格，在網(wǎng)格下創(chuàng)建空3D 節(jié)點(diǎn)用來分類存放元素，然后在空3D 節(jié)點(diǎn)下創(chuàng)建Model 節(jié)點(diǎn)用來將3D模型添加到工程之中；如圖使用五個(gè)空節(jié)點(diǎn)將顯示元素分為車道線和四個(gè)目標(biāo)物，Road_Line 節(jié)點(diǎn)下存放了四個(gè)Road 節(jié)點(diǎn)用來顯示四條車道線；Target 節(jié)點(diǎn)包含控制坐標(biāo)和顏色的兩層空節(jié)點(diǎn)、目標(biāo)物車輛模型和車輛陰影模型，因?yàn)閷?shí)際場(chǎng)景物體均存在陰影，添加車輛陰影模型能夠提高場(chǎng)景的真實(shí)感。由于目標(biāo)物處于車道線的上方，則將目標(biāo)物節(jié)點(diǎn)放置于車道線節(jié)點(diǎn)下方。其余包含本車在內(nèi)的靜態(tài)圖片依次通過節(jié)點(diǎn)排列在下方。

4）3D 模型本身是由無數(shù)面片組成的物體，不具有特殊顯示效果，給3D 模型貼上紋理，模型才能顯示正常的物體屬性，還需要加入光照，照亮場(chǎng)景，模型才能正確地顯示出來；KANZI Studio 支持平行光、點(diǎn)光源和聚光燈三種光源。

5）添加屬性控制，前四步屬于靜態(tài)設(shè)計(jì)，為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)效果，需要將信號(hào)數(shù)據(jù)導(dǎo)入KANZI Studio，通過數(shù)據(jù)綁定或狀態(tài)機(jī)控制實(shí)現(xiàn)車輛模型的改變、運(yùn)動(dòng)及變色，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳入Shader 代碼控制車道線。

6）編輯Shader 渲染代碼，根據(jù)信號(hào)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)車道線3D 模型的變化、著色。

7）通過調(diào)整節(jié)點(diǎn)、調(diào)整光照、加入車道線動(dòng)畫和引入抗鋸齒來優(yōu)化場(chǎng)景重構(gòu)的顯示效果。

通過以上七步即可使用KANZI Studio 實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景重構(gòu)技術(shù)，具體細(xì)節(jié)需要根據(jù)對(duì)應(yīng)項(xiàng)目功能需求規(guī)范做細(xì)節(jié)調(diào)整。

3.2 車道線彎曲效果實(shí)現(xiàn)

在KANZI Studio 中，可以自定義材質(zhì)和材質(zhì)類型，可以選擇3D 模型使用哪一種材質(zhì)和其對(duì)應(yīng)的材質(zhì)類型，每一種材質(zhì)類型都有一個(gè)頂點(diǎn)著色器和片段著色器，控制使用該類別材質(zhì)的模型變形、著色。頂點(diǎn)著色器有輸入和輸出兩個(gè)部分，主要把輸入的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)，根據(jù)Shader 代碼進(jìn)行矩陣變換位置，再將位置信息傳送給片段著色器，片段著色器則根據(jù)代碼處理由光柵化階段生成的每一個(gè)片元，最后計(jì)算出每個(gè)像素的顏色用作顯示。車道線變形流程如圖5所示。

圖5 車道線變形實(shí)現(xiàn)流程圖

創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的材質(zhì)和材質(zhì)類型；導(dǎo)入車道線控制參數(shù)如a、b、c、d等數(shù)據(jù)到頂點(diǎn)著色器代碼中；傳入代碼計(jì)算所需要的車道線各個(gè)頂點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)信息；編寫車道線變形計(jì)算函數(shù)，通過控制參數(shù)組成的一元三次方程計(jì)算出新的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)信息；最后傳出新的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)信息。

通過頂點(diǎn)著色器，已經(jīng)可以將一條未截?cái)嗟能嚨谰€畫出，但車道線還存在長(zhǎng)短、實(shí)線或虛線情況，所以需要引入剩余的X_start、X_end 和車道線類型三個(gè)信號(hào)數(shù)據(jù)用于模型上色，車道線著色流程如圖6所示。

圖6 車道線著色實(shí)現(xiàn)流程圖

需要傳入各個(gè)頂點(diǎn)數(shù)據(jù)；導(dǎo)入上述提到的三個(gè)車道線控制參數(shù)和車道線顏色信息；通過編寫片段著色器代碼實(shí)現(xiàn)著色邏輯，其中，根據(jù)起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)對(duì)范圍以外的部分不予上色，對(duì)范圍內(nèi)的部分根據(jù)車道線類別實(shí)現(xiàn)間隔上色或全上色；最后傳出計(jì)算后的車道線各個(gè)片段的顏色信息用作著色。

通過上述兩種著色器可以得到包含每個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)信息和頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)片段的顏色信息兩組信息，然后通過KANZI 調(diào)用OpenGL接口實(shí)現(xiàn)周期性循環(huán)渲染。

3.3 顯示效果優(yōu)化

在人們的視覺感官中，存在著物體近大遠(yuǎn)小的視覺效果，而在KANZI Studio 中，為了體現(xiàn)這一效果，無需對(duì)目標(biāo)車輛進(jìn)行縮放，只需要添加攝像機(jī)，設(shè)置3D 場(chǎng)景的顯示角度，將視角從俯視轉(zhuǎn)變成前視，即可實(shí)現(xiàn)近大遠(yuǎn)小的視覺效果。

對(duì)于物體光照，需要考慮3D 模型的反射系數(shù)，如果光照太強(qiáng)，則會(huì)在3D 模型表面產(chǎn)生強(qiáng)烈反射導(dǎo)致無法顯示模型本體顏色；還需避免點(diǎn)光源造成的各個(gè)模型光照方向不一樣產(chǎn)生的失真感；該文采用低強(qiáng)度的平行光能夠避免上述提及的兩個(gè)問題。

在行車過程中，如果車道線不能移動(dòng)，觀感是較差的，通過添加動(dòng)畫控制offset 屬性周期性變化，并將此屬性傳入片段著色器中，通過offset 實(shí)時(shí)改變分段上色的部分，即可實(shí)現(xiàn)視覺上的車道線移動(dòng)。

對(duì)于車道線首尾兩端過渡生硬的問題，可以在片段著色器中漸進(jìn)改變車道線首尾兩端各點(diǎn)顏色信息中的透明度參數(shù)實(shí)現(xiàn)邊緣的透明圓滑過渡。

由于車道線模型頂點(diǎn)數(shù)量有限，當(dāng)遠(yuǎn)處車道線彎曲程度較大時(shí)，由于屏幕像素點(diǎn)有限，會(huì)出現(xiàn)車道線斷開不連續(xù)的情況，KANZI Studio 支持對(duì)節(jié)點(diǎn)的渲染通道設(shè)置，通過改變渲染采樣倍率和采樣等級(jí)可以實(shí)現(xiàn)車道線邊緣模糊化，解決車道線斷開的問題，設(shè)置渲染通道需要考慮硬件支持情況及顯示性能。

通過上述四種優(yōu)化方式，能夠增加三維場(chǎng)景重構(gòu)效果的美觀度和視覺真實(shí)感。

4 實(shí)際顯示效果測(cè)試

4.1 臺(tái)架測(cè)試

搭建測(cè)試臺(tái)架，將包含車道線、目標(biāo)物識(shí)別等信息的DBC 文件導(dǎo)入TSMaster 軟件中，通過電腦模擬CAN 總線不斷循環(huán)發(fā)送實(shí)車數(shù)據(jù)[15]，實(shí)際測(cè)試臺(tái)架如圖7 所示。

圖7 臺(tái)架測(cè)試實(shí)物圖

通過圖片可以看出，KANZI Studio 軟件電腦端設(shè)計(jì)效果與實(shí)際臺(tái)架顯示效果一致，能夠滿足三維場(chǎng)景重構(gòu)功能開發(fā)需求。

經(jīng)過24 h 循環(huán)報(bào)文發(fā)送測(cè)試，分別處于CAN 總線高負(fù)載和低負(fù)載情況下測(cè)試，儀表未出現(xiàn)死機(jī)、黑屏等異常現(xiàn)象。KANZI 插件支持在屏幕上顯示實(shí)時(shí)幀率，經(jīng)測(cè)試，在儀表顯示三維場(chǎng)景重構(gòu)效果情況下，KANZI 程序顯示幀率能夠穩(wěn)定在30 幀，滿足流暢運(yùn)行的幀率條件。

相較于傳統(tǒng)汽車HMI 界面開發(fā)方式，通過表1可以看出，KANZI 程序幀率能夠穩(wěn)定在30 幀，并且在24 h 高、低負(fù)載運(yùn)行情況下均未出現(xiàn)黑屏、死機(jī)的情況；該程序在運(yùn)行流暢性和長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)載下的穩(wěn)定性上有明顯優(yōu)勢(shì)。

表1 場(chǎng)景重構(gòu)運(yùn)行效果對(duì)比

傳統(tǒng)汽車HMI 界面開發(fā)由于程序耦合關(guān)聯(lián)性大[16]，所以需要一個(gè)人獨(dú)立開發(fā)，導(dǎo)致開發(fā)周期和開發(fā)難度較大；而KANZI Studio 支持分模塊開發(fā)，通過合并工程可以將三維場(chǎng)景重構(gòu)技術(shù)完全移植到另一個(gè)工程中，極大地增加了項(xiàng)目功能的復(fù)用性和可移植性；極大地減少了開發(fā)周期和難度；對(duì)于二次開發(fā)和維護(hù)，KANZI Studio 支持實(shí)時(shí)可視化修改，具有顯著的便捷性優(yōu)勢(shì)。表2 為主流開發(fā)方式對(duì)比。

表2 場(chǎng)景重構(gòu)主流開發(fā)方式對(duì)比

4.2 實(shí)車測(cè)試

由于汽車實(shí)際行駛工況較為復(fù)雜，可變因素較多，虛擬儀表顯示系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境與臺(tái)架測(cè)試環(huán)境差別巨大，存在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行、硬件環(huán)境溫度高或路面條件差等情況，因此該文基于虛擬儀表顯示系統(tǒng)的三維場(chǎng)景重構(gòu)技術(shù)需要進(jìn)行實(shí)車驗(yàn)證，測(cè)試此技術(shù)的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性。

臺(tái)架測(cè)試穩(wěn)定后，將程序燒錄到實(shí)車硬件上，實(shí)車測(cè)試使用的是上海某汽車企業(yè)的測(cè)試用車，在城市鋪裝道路上進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試效果如圖8 所示。

圖8 實(shí)車測(cè)試效果圖

圖中，儀表中部三維場(chǎng)景重構(gòu)能夠正確顯示車輛前方、左側(cè)及右側(cè)目標(biāo)車輛的位置信息、類別信息，并且能夠正確顯示車道線類別信息和彎曲情況，肉眼觀察顯示效果無延遲。具體實(shí)車測(cè)試如表3所示。

表3 場(chǎng)景重構(gòu)顯示測(cè)試

經(jīng)過500 km 不斷電連續(xù)測(cè)試，測(cè)試過程中，未見三維場(chǎng)景重構(gòu)效果產(chǎn)生顯示錯(cuò)誤或顯示延遲問題；并且在虛擬儀表高負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的情況下，未出現(xiàn)儀表死機(jī)、黑屏等嚴(yán)重現(xiàn)象。

因此，經(jīng)過實(shí)車驗(yàn)證，此三維場(chǎng)景重構(gòu)技術(shù)能夠滿足行車過程中顯示的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性，符合顯示功能要求。

5 結(jié)論

該文使用KANZI Studio 開發(fā)工具，提出了一種虛擬儀表三維場(chǎng)景重構(gòu)技術(shù)的開發(fā)方法，創(chuàng)新和特色如下：

1）在汽車儀表端實(shí)現(xiàn)了三維場(chǎng)景重構(gòu)技術(shù)，將三維場(chǎng)景重構(gòu)研究引入到顯示端，為汽車智能座艙的相關(guān)研究奠定了基礎(chǔ)。

2）該方法能將開發(fā)周期縮短為傳統(tǒng)方法的50%，降低開發(fā)難度和減少開發(fā)周期，能夠在滿足功能要求的條件下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定30 幀流暢運(yùn)行。

3）該方法二次開發(fā)周期短，可移植性強(qiáng)，為后續(xù)三維場(chǎng)景重構(gòu)技術(shù)的優(yōu)化和再開發(fā)提供了原型與經(jīng)驗(yàn)。