Màn hình hiển thị head-up thực tế tăng cường cho lái xe tương lai

Theo các nhà nghiên cứu Cambridge: Màn hình hiển thị head-up thực tế tăng cường (AR) (HUD) được coi là tương lai của các phương tiện xe kết nối, nhưng cần có nhiều nghiên cứu, lấy con người làm trung tâm để đánh giá tác động của AR đối với người lái xe khi điều khiển phương tiện giao thông trên đường.

Trong một nghiên cứu đánh giá mới về hiệu quả, khả năng sử dụng, độ an toàn và bảo mật của HUD ba chiều trên ô tô, nghiên cứu sinh TS Jana Skirnewskaja, và người hướng dẫn, GS.TS Tim Wilkinson cho rằng, công nghệ HUD có thể hỗ trợ phương tiện giao thông an toàn, nhưng những tác động đến sự thoải mái của lái xe, an toàn đường bộ nói chung vẫn chưa được hiểu rõ, cần phải được nghiên cứu kỹ lưỡng và đưa ra các giải pháp để đảm bảo các phương tiện công nghệ hiện đại có thể vận hành an toàn. Những kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Vật liệu nâng cao.

HUDs hoạt động bằng phương pháp chiếu ảnh kỹ thuật số 2D hoặc 3D trong suốt về thông tin điều hướng và cảnh báo nguy hiểm, lên kính chắn gió của xe. Những hình ảnh được chiếu này hợp nhất với tầm nhìn của người lái xe về tuyến đường phía trước. HUD của kính chắn gió, được thiết lập để người lái xe không cần phải dời mắt ra khỏi đường, có thể đọc các thông tin liên quan, kịp thời. Công nghệ này giúp người lái chú ý trên đường, thay vì nhìn xuống bảng điều khiển hoặc hệ thống định vị.

Những tiến bộ công nghệ trong lĩnh vực này phát triển đến HUD màn hình ba chiều và AR dạng 3D. Khả năng nhận biết chiều sâu tăng cường giúp người dùng có thể chiếu các vật thể ảo do máy tính tạo ra trong thời gian thực vào trường nhìn của người lái xe để cảnh báo, thông báo hoặc giải trí. Sự cảnh giác của lái xe đối với chướng ngại vật trên đường tăng lên do thời gian xác định chướng ngại vật ngắn hơn, giảm áp lực mắt và căng thẳng khi lái xe.

Jana đang làm luận án TS tại Trung tâm Đào tạo TS EPSRC (CDT) trong các Hệ thống Điện tử và Quang tử Kết nối, liên kết với Đại học Cambridge và UCL.

Jana nhận xét, HUDs ba chiều có ý nghĩa quan trọng nếu muốn khám phá các khả năng của thực tế tăng cường và hỗn hợp với an toàn giao thông đường bộ, holographic HUD có thể chiếu các vật thể 3D trực tiếp vào võng mạc để đạt được trải nghiệm AR. Công nghệ này được coi là sự bổ sung mới tiếp theo cho các phương tiện kết nối trong tương lai, nhưng việc quản lý lượng thông tin quá lớn khi lái xe trong thiết lập hiện đại này đòi hỏi phải tiếp nhận nhiều thông tin, dẫn đến quá tải về nhận thức, làm tăng nguy cơ xảy ra va chạm khi lái xe.

Theo đánh giá của nghiên cứu, có những vấn đề quan trọng cần giải quyết liên quan đến triển khai AR HUD như tạo ra một màn hình đa tiêu điểm, khu vực quan sát rộng không bao gồm trường nhìn; đảm bảo vị trí tối ưu trên kính chắn gió; tạo ra sự xâm lấn tối thiểu nhận thức khi lái xe, xác định chính xác các mối nguy hiểm trên đường.

Thực tế ứng dụng cho thấy, cần phải có những nghiên cứu sâu hơn về khả năng mất tập trung của người lái xe, bao gồm phân tích vị trí của nội dung trên kính chắn gió và vị trí của các phép chiếu AR trong trường nhìn của lái xe trên cơ sở những thực nghiệm về hành vi, sự đa dạng của thần kinh và kỹ thuật hệ thống.

Công nghệ AR HUD có ứng dụng LiDAR áp dụng trong ô tô. Ảnh: Khoa Kỹ thuật, Đại học Cambridge.

Trong lĩnh vực này, các nhà phát triển đang thử nghiệm sử dụng dữ liệu LiDAR (phát hiện ánh sáng và phạm vi) để tạo ra những hình ảnh ba chiều có độ nét cực cao của các đối tượng trên đường, chiếu trực tiếp vào mắt người lái xe.

Phát hiện chướng ngại vật trên đường bằng thuật toán học máy (trái) và 3D AR HUD điều hướng qua đường công cộng (phải). Ảnh: Khoa Kỹ thuật, Đại học Cambridge.

Công nghệ LiDAR thường được sử dụng trong nông nghiệp, khảo cổ và địa lý, hiện đang được thử nghiệm trên các phương tiện tự hành để phát hiện chướng ngại vật. Đây là công nghệ viễn thám hoạt động bằng phương pháp phát xung laser để đo khoảng cách giữa máy quét và một đối tượng cụ thể. Đồng thời, tích hợp các thuật toán Máy học (nhận dạng cử chỉ và phát hiện chướng ngại vật tự động) vào HUD và siêu vật liệu, lớp vật liệu siêu nhẹ được thiết kế nhân tạo mới nổi với những đặc tính chức năng siêu cao trên kính chắn gió cho khả năng chiếu các ảnh có thể tùy chỉnh, biến đổi, được thiết kế để tăng cường an toàn giao thông.

Holographic AR HUDs có tiềm năng tăng cường an toàn và bảo mật trong giao thông vận tải. Trong tương lai, công nghệ này cho khả năng kết nối giữa các phương tiện và với môi trường đô thị, tương tác nhằm giảm thiểu tai nạn và ách tắc giao thông.

Nghiên cứu xác định, cần phải phát triển một "chiến lược toàn diện" cho người lái xe, có các khu vực sở thích cá nhân trên cơ sở nhu cầu thực tế. Đồng thời, phải phát triển công nghệ cho những người khiếm thị và/hoặc khó khăn trong vận động như người già và khuyết tật. Máy học có thể đóng vai trò trung tâm trong việc tránh va chạm "thông minh", cải thiện thị giác, hỗ trợ những người mắc các chứng rối loạn thần kinh, như rối loạn tăng động giảm chú ý (ADHD), chứng tự kỷ và chứng khó đọc.

Trong tương lai, ngành ô tô sẽ phát triển các màn hình video ô tô ba chiều an toàn và AR HUD nhằm nhận thức toàn bộ chướng ngại vật, tránh người lái bị mệt mỏi do những thay đổi hình ảnh trên màn hình ba chiều và AR HUD.

Một vấn đề rất quan trọng khác là đảm bảo quản lý thông tin an toàn, kết hợp các kỹ thuật chiếu ảnh ba chiều 3D với mã hóa-giải mã thời gian thực để tạo video ba chiều màu. Dữ liệu về phương tiện và tài xế trong kết nối sẽ được chia sẻ với môi trường đô thị thông minh.