跟任何其他人工检测一样，这种方法的缺点在于缺乏可量化的测量数据。这种数据的缺乏会影响所执行测量的精度和可重复性，阻碍HUD分析的自动化执行，从而无法实现生产线连续评估。此外，对于 SAE 标准规定的大部分HUD测量，人工检测都无法充分执行，因为这些测量需要可量化的数据来评估测量准确性。在不要求进行可量化测量的情况下，人工检测可能能够评估HUD质量的某些方面，但机械系统则提供更完整的解决方案，确保能够满足SAE标准规定的所有其他测量要求。这些自动化技术使汽车制造商和供应商只需投入少量时间和精力，就能针对HUD的质量高效实施SAE标准测量，同时维持测量数据的精确性。

自动化替代方案

成像色度计和亮度计

成像色度计和亮度计是 SAE J1757-2 标准中提及的有关HUD测试的主要解决方案，使用根据NIST（美国国家标准与技术研究院）标准标定的组件来提供自动化视觉检测。这些系统兼具点式亮度计的亮度测量功能与机器视觉相机的图像采集和检测功能，能够提供亮度、色度和对比度以及物体存在性、位置、尺寸、形状和距离方面的绝对测量保证。相比其他系统，亮度成像解决方案在HUD测量应用中具备多种优势。

这些自动化技术使汽车制造商和供应商只需投入少量时间和精力，就能针对HUD的质量高效实施SAE标准测量，同时维持测量数据的精确性。

不同HUD测量装置在生产环境下的比较

要充分了解自动化HUD测量系统的效率，一种有用的方法是以可视化方式的SAE J1757-2标准HUD测量系统。下面的两张图片描绘了两种生产级测量系统之间的区别。在这两张图片中，相机放置在相对于车辆驾驶员位置的眼眶区域内。相机与HUD系统指向相同的方向，HUD系统向暗场通道（用于遮挡环境光线）的背面（称为“无限平面”）投影数字图像。两个插图中均没有显示所连接的计算机系统。在计算机系统中，通过运行软件来控制HUD系统投影来进行测试，同时还采集、存储和处理测量数据。

在第一张图片中（图3），制造商使用了一台点式亮度计和一套机器视觉系统，分别用于测量亮度和评估所投影图像的物理特征。如上所述，这样的解决方案需要另外安装传动装置或机械臂，用于使点式亮度计采集多个测量点的过程实现自动化。在该插图中，制造商将点式亮度计和机器视觉相机安装到了机械臂的末端。制造商还可以利用人工检测进一步提升该解决方案，验证对比度评估，并加快比较点式亮度计在多个点所采集数据的过程。

在第二张插图中（图4），制造商使用了一台成像亮度计，用于在生产线上执行HUD评估。由于成像亮度计可以同时提供亮度测量和视觉检测功能，并且能够采集HUD投影的二维图像，因此其能够通过一个图像执行SAE HUD评估标准所要求的所有测量。如果需要重新定位测量系统，成像亮度计的电子镜头（本白皮书后文将谈到）可以解决图像距离和光学焦距方面的差异问题。

图3 - HUD测量设备在生产应用中的示例；机械臂上安装的点式亮度计用于测量亮度，机器视觉相机用于进行2D图像分析。

图4 - HUD测量设备在生产应用中的示例；固定式成像亮度计用于同时执行亮度测量和2D图像分析。

通过比较这两张插图，我们很容易就会因为所需的设备数量、解决方案的成本以及设备组合的复杂性，而对点式亮度计/机器视觉组合解决方案持怀疑态度，更不用提及为确保系统稳定性而必须维护的大量变量因素。同时，我们还应当考虑对每套HUD系统执行完整的评估所需的时间。相比点式亮度计/机器视觉组合解决方案必须在多个点采集测量数据，成像亮度计解决方案只需花费极少的时间，就能评估整个HUD系统，这使得成像亮度计更适合在量产环境下高效执行检测。

通过自动化系统简化SAE标准测量

计算物体距离和位置

SAE J1757-2标准规定，用于执行HUD评估的光学测量系统必须测量标定眼椭圆中心（与驾驶员距离最近的视觉焦点）与在投射虚拟图像的感知距离下定位的不透明单色无限平面（表面）之间的“真正距离”。在标准测量系统中，利用相机的焦距可以完成由近到远的距离测量，用于评估沿着水平面上的各个点，其中，相机能够采集到位于焦距内物体的图像。这些测量必须按实际距离单位进行计算，以了解两个点之间的物理距离。

要将焦距换算为实际距离单位，可以手动进行计算，但有些测量系统可以自动执行这种换算。这类系统利用内置软件算法提供焦距与实际距离之间的换算，让操作员能够在系统软件结果中以实际距离单位显示测量数据。这类系统在实际应用中的显著优势就是节省时间，其能够立即按所要求的测量单位提供数据，不仅缩短了计算时间，同时还减少了计算和换算不同组的数据点时容易出现的误差幅度。

执行多次测量

为了解决车辆驾驶员观看HUD投影时存在多个潜在视角的问题，以及计算误差幅度的平均值，SAE J1757-2标准要求在水平面上的不同位置至少进行三次测量，以确定虚拟图像的相对距离。如果采用配备固定镜头的标准测量系统，对多个点进行测量将是一个费时且耗力的过程，这是因为操作员将必须在每个位置对相机进行手动调节，以确保图像位于焦距内，这样才能够在不同的测量点获得等效测量数据。相反，如果采用配备电子控制镜头的系统，将可以极大地提高多个角度、位置和距离的测量速度和精度。如右侧的示例所示，这些镜头可以远程调节，确保焦距和光圈设置合适，让图像始终位于水平面或者无限平面上。当对成像色度计重新定位，以执行连续测量时，我们可以在系统软件中进行一些简单的调节，快速确保成像仪的电子镜头适应需求，能够在任何距离或位置聚焦物体。

图5 - 无论是在图像与车辆驾驶员眼睛之间的距离存在变化的情况下，还是需要将相机定位在更靠近HUD投影区域内数字图像的位置，配备电子控制镜头的成像系统都能够针对所投射的图像远程调节光圈和焦距设置。