ARHUD (Augmented Reality Head Up Display)，即增强现实与抬头显现的结合，是一种将渲染元素投影在实在国际的技能，也是现在用户了解成本最低的展示方法。
HUD功用第一次应用是在二战中，被应用在枪械和战斗机上，80年代初期开端转向民用，90年代初期技能概念被正式提出，并被演变成为汽车上的功用。其实，汽车上还有许多军用转民用的配置，例如惯导装置。
ARHUD驾车导航，便是把车速限速、转向动作、引导线等重要的导航信息，投影到驾驭员视界正前方 ，让驾驭员尽量做到不垂头、不回头就能看驾驭引导信息。
高德在ARHUD驾车导航方面做了许多研制工作并拥有业界领先的技能储备和实践经验，在2022年8月，高德地图与北汽、华为协作，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，简单点说便是虚像到人眼的视觉间隔 ，我们都知道人的眼睛也是有焦距的，看远和看近的焦距不同，因此假如VID的间隔不行远，在看向较远的地方时ARHUD的显现会由于眼睛焦距的原因此虚化。
传统HUD的VID间隔也便是在2.5米左右，而AR HUD的VID间隔往往在10米以上，要做到跨车道显现的话，需求投影间隔到达20米才行。
传统W-HUD其实能够了解为一个投影仪，将图画反射，投影到了挡风玻璃上（例如手机高德地图的HUD投影功用），实际上相当于把本来显现在外表盘上的信息，投射到挡风玻璃上。其实这也是HUD规划的初衷——驾驭员不需求垂头即可取得车辆行进的相关信息。
但是W-HUD的图画尺度有限（通常投影间隔3m，显现尺度15-20寸），能显现的信息较少，且图画不会与道路融合，驾驭员依然需求将视野从路面上移开，从头对焦才干取得信息，这实际上违背了HUD的规划初衷。
2.视场角(Field Of View)
视场角，Field Of View，简称FOV，视场角包含了以驾驭员眼睛为中心的水平视场角和笔直视场角。 传统HUD的FOV很小，一般只要5度。而AR HUD的水平视场角要在10以上，理想ONE的ARHUD能够到达20，问界M5的ARHUD也能够到达13。
3.人眼方位(Eye Point)
人眼坐标(x, y, z)，相对于车体坐标系的方位，以车头中心为坐标原点，单位 米。
人眼坐标会跟着驾驭者的高矮、坐姿、头部方位移动而动态调整。
4.虚像旋转视点（三自由度）
4.1. 沿X轴旋转视点（LDA、下视角）
4.2. 沿Y轴旋转视点（横滚角）
4.3. 沿Z轴旋转视点（朝向角）
5.虚像坐标转化（国际坐标转虚像坐标）
首先，看一下在相机投影中，国际坐标 转 像素坐标。
然后，看一下在HUD投影中，国际坐标 转 虚像坐标（单位也是像素）。
在已知 虚像间隔、视场角、人眼方位、虚像视点 的前提下，就能够进行 国际坐标 与 虚像坐标 的相互转化。
经过比照相机投影 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，因此假如虚像间隔不行远，在看向较远的地方时ARHUD的显现会由于眼睛焦距的原因此虚化。
所以，虚像间隔 联系着 人眼的焦距。
假如虚像间隔过小，驾驭员需求将视野从路面上移开，从头对焦才干看清HUD上的信息，这实际上违背了HUD的规划初衷。
6.坐标转化的应用
6.1. 验证虚像投影是否准确
面对问题 ：虚像投影主要目的是将实在国际坐标投影在虚像中，假如无法做到准确对应，会影响ARHUD准确性。
解决方法 ：由硬件系统方传入投影参数——虚像间隔、视场角、人眼方位、虚像分辨率、虚像视点，计算出投影矩阵，经过该矩阵可进行 虚像坐标 与 车体国际坐标 的转化。
取虚像上几个具有代表性的像素坐标（一般是九个点），转化成车体国际坐标，即可计算出虚像可视范围——最远可见、最近可见、最左可见、最右可见、中心可见。
在计算出的可视范围上放置标识物体（车前方），检查该标识物体在虚像中的方位，是否与九个点重合，假如重合则代表投影准确，假如不重合则投影差错较大，需求告诉硬件系统方进行调整。
6.2. 解决变道引导线超出虚像显现区
面对问题 ：AR导航中的变道引导线是贴合实在国际指向相邻应行进车道的，假如虚像可视范围无法掩盖相邻车道，则会导致变道线超出显现区。
解决方法 ：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，转化成 车体国际坐标，终究投影出来。由于是在虚像上取的坐标，所以始终不会超出虚像显现区域。
7.ARHUD 硬件技能
7.1. TFT
即TFT-LCD，其原理是LED宣布的光透过液晶单元后将屏幕上的信息投射出去。
长处 ：该计划是业界最早开发的投影计划，计划老练，相对成本低。（现在国外供货商能做到2500-3000左右，本土供货商能做到2000左右。跟着技能的老练和相关产业链的发展，成本应该能够进一步做到2000以内）。
缺陷 ：阳光倒灌问题难以解决。亮度不行，在白天显现效果较差。
7.2. DLP
即Digital Light Processing的缩写，选用TI的DMD芯片，把印象信号经过数字处理再投射出来。
长处 ：DMD芯片可确保投影的活动印象色彩艳丽、细腻传神、天然实在。由于经过数字化处理，可将图画中的缺陷抹去。DMD芯片更小、更易于带着。
缺陷 ：造价更贵（成本在5000元以上）。
DLP可能呈现彩虹效应，印象信号在数字处理过程中颜色混合及转化异常。
DLP显现屏由于需求选用TI的DMD芯片，涉及到技能专利，因此只要奔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，是一种基于反射形式，尺度比较小的矩阵液晶显现装置。这种矩阵选用CMOS技能在硅芯片上加工制作而成。现在国内主要是华为跟一数科技选用这种计划。
长处 ：在全体反射形式下，光使用效率高，画面更加天然。价格可控，CMOS技能由多家厂商掌握，避免DMD芯片只由德州仪器独家垄断的情况。反光层和硅基板电路之间具有一层金属遮光层，能够有用避免阳光倒灌。
缺陷 ：现在全体技能还不太老练，没有大规模量产，有待进一步发展。HUD可视区域较小，投影光机体积相对较大。
8.ARHUD主要技能难点
- 商场角小
现在市面上的ARHUD设备FOV过小，印象只能呈现在驾驭者视野范围中的一小部分。
- 投影亮度
HUD印象的亮度，为了对应不同的外部光线、气候等影响，需求更高的亮度来到达较佳的印象质量与视觉效果。
- 硬件体积
降低HUD的系统全体体积，现有TFT/DLP等模组本身的约束，加上需求较大的FOV，都会让HUD系统的体积越来越大，与车体的空间分配抵触。
- 实景贴合
需求经过各种路网数据、传感器数据、GPS信号等，进行实时纠正。确保AR的图形和实在路况匹配。
- 人眼方位
如何动态监测人眼方位，调整ARHUD投射的画面，使之避免呈现画面发虚、错位等问题，比较检测HUD厂商的能力。
结语
ARHUD技能发展至今，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在未来也会逐渐向驾车导航靠拢。当然，还有许多技能难点需求攻克，来提高用户体验，真正实现 导航视界内“所见即所得”。值得欣喜的是，在ARHUD技能迅猛发展过程中，见到了许多国内企业努力的身影。期望未来有更多中国技能在ARHUD领域大放异彩！
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