CN105405093B - 飞机驾驶舱视界增强系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及飞机驾驶舱视界增强系统和方法。飞机驾驶舱视界增强系统包括：正位、左位和右位摄像装置，正位摄像装置设置在驾驶员眼位点和飞机风挡立柱之间，拍摄角度正对飞机风挡立柱，左位和右位摄像装置分别设置在飞机风挡立柱的左侧和右侧，拍摄角度分别指向偏向飞机风挡立柱的右侧和左侧；图像处理装置，用于对正位摄像装置、左位摄像装置和右位摄像装置所拍摄的正位图像、左位图像和右位图像进行图像合成和图像匹准，获得飞机风挡立柱遮挡区域图像；显示装置，用于显示所获得的飞机风挡立柱遮挡区域图像。本发明的飞机驾驶舱视界增强系统和方法能起到以下有益技术效果：能精确显示风挡立柱遮挡区域图像，弥补风挡立柱对驾驶舱视界遮挡的弊端。

Description

飞机驾驶舱视界增强系统和方法
技术领域
本发明涉及飞机驾驶舱视界增强系统和方法，属于飞机总体技术领域。
背景技术
在设计民用飞机的驾驶舱时，需满足适航规章中的驾驶舱视界范围要求，由于飞机风挡立柱的存在势必对视界产生局部遮挡，因此适航规章提出了补充性说明，即驾驶员的头可左、右移动32mm(1.26英寸)，用双目视野尽可能地减少障碍对视野的影响。
基于上述情况，本发明考虑在风挡立柱内侧安装驾驶舱视界增强系统，使飞行员不需要移动头部就能看清被风挡立柱遮挡的景象，由此降低飞行员的负担，提高安全性。同时，也可以在驾驶舱其他需要的位置安装该系统，进一步增强飞行员的视界范围。
目前，与本发明接近的技术为2004年日本东京大学展示的一款“隐身衣”技术，该“隐身衣”上涂有一层回射性物质，还装配了照相机。使用时，将衣服后面的场景由照相机拍摄下来，然后将图像转换到衣服前面的放映机，再将图像投射到由特殊材料制成的衣料上，就能让穿着者看起来是透明人。由于在风挡立柱背面即驾驶舱外不适合摄像组件，因此该技术不适于在本发明所述范围使用。
发明内容
本发明的一个目的在于，提供一种飞机驾驶舱视界增强系统和方法，其可以精确地显示被风挡立柱遮挡区域的图像，弥补风挡立柱对驾驶舱视界遮挡的弊端。
本发明的以上目的通过一种飞机驾驶舱视界增强系统来实现，该飞机驾驶舱视界增强系统包括：
正位摄像装置、左位摄像装置和右位摄像装置，其中，所述正位摄像装置设置在驾驶员眼位点和飞机风挡立柱之间，所述正位摄像装置的拍摄角度正对所述飞机风挡立柱，所述左位摄像装置和所述右位摄像装置分别设置在所述飞机风挡立柱的左侧和右侧，所述左位摄像装置和所述右位摄像装置的拍摄角度分别指向偏向所述飞机风挡立柱的右侧和左侧；
图像处理装置，所述图像处理装置连接至所述正位摄像装置、所述左位摄像装置和所述右位摄像装置，以用于对所述正位摄像装置、所述左位摄像装置和所述右位摄像装置所拍摄的正位图像、左位图像和右位图像进行图像合成和图像匹准，获得飞机风挡立柱遮挡区域图像；
显示装置，所述显示装置连接至所述图像处理装置，以用于显示所获得的飞机风挡立柱遮挡区域图像。
根据上述技术方案，本发明的飞机驾驶舱视界增强系统能起到以下有益技术效果：能精确地显示被风挡立柱遮挡区域的图像，弥补风挡立柱对驾驶舱视界遮挡的弊端。
较佳的是，所述图像处理装置包括图像合成模块、边缘检测模块、图像匹准模块，其中，所述图像合成模块用于对所述左位图像和所述右位图像进行图像合成，以得到视角较大的合成图像，所述边缘检测模块用于对所述正位图像进行边缘检测，以得到飞机风挡立柱遮挡区域的边界，所述图像匹准模块用于对所得到的合成图像和正位图像进行图像匹准，并根据所得到的边界提取飞机风挡立柱遮挡区域图像。
根据上述技术方案，本发明的飞机驾驶舱视界增强系统能起到以下有益技术效果：能精确地提取飞机风挡立柱遮挡区域图像，从而进一步精确地显示被风挡立柱遮挡区域的图像。
较佳的是，所述图像处理装置还包括图像裁剪模块，所述图像裁剪模块用于根据实际视觉效果可调整地裁剪所述飞机风挡立柱遮挡区域图像。
根据上述技术方案，本发明的飞机驾驶舱视界增强系统能起到以下有益技术效果：能根据实际视觉效果可调整地裁剪飞机风挡立柱遮挡区域图像，从而进一步精确地显示被风挡立柱遮挡区域的图像。
较佳的是，所述图像处理装置还包括图像变形模块，所述图像变形模块用于根据所述飞机风挡立柱的形状对所述飞机风挡立柱遮挡区域图像进行图像变形处理，以使经图像变形处理的飞机风挡立柱遮挡区域图像适合于所述飞机风挡立柱的形状。
根据上述技术方案，本发明的飞机驾驶舱视界增强系统能起到以下有益技术效果：能使得飞机风挡立柱遮挡区域图像适合于飞机风挡立柱的形状，从而进一步精确地显示被风挡立柱遮挡区域的图像。
较佳的是，所述显示装置是柔性薄膜显示装置，所述柔性薄膜显示装置贴覆在所述飞机风挡立柱的内侧。
根据上述技术方案，本发明的飞机驾驶舱视界增强系统能起到以下有益技术效果：柔性薄膜显示装置能使得飞机风挡立柱遮挡区域图像适合于飞机风挡立柱的形状，从而进一步精确地显示被风挡立柱遮挡区域的图像。
本发明的以上目的还通过一种飞机驾驶舱视界增强方法来实现，该飞机驾驶舱视界增强方法包括：
利用正位摄像装置、左位摄像装置和右位摄像装置分别拍摄正位图像、左位图像和右位图像，其中，所述正位摄像装置设置在驾驶员眼位点和飞机风挡立柱之间，所述正位摄像装置的拍摄角度正对所述飞机风挡立柱，所述左位摄像装置和所述右位摄像装置分别设置在所述飞机风挡立柱的左侧和右侧，所述左位摄像装置和所述右位摄像装置的拍摄角度分别指向偏向所述飞机风挡立柱的右侧和左侧；
利用图像处理装置对所述正位图像、所述左位图像和所述右位图像进行图像合成和图像匹准以获得飞机风挡立柱遮挡区域图像；
利用显示装置显示所获得的飞机风挡立柱遮挡区域图像。
根据上述技术方案，本发明的飞机驾驶舱视界增强方法能起到以下有益技术效果：能精确地显示被风挡立柱遮挡区域的图像，弥补风挡立柱对驾驶舱视界遮挡的弊端。
较佳的是，利用图像处理装置对所述正位图像、所述左位图像和所述右位图像进行图像合成和图像匹准以获得飞机风挡立柱遮挡区域图像包括：对所述左位图像和所述右位图像进行图像合成，以得到视角较大的合成图像；对所述正位图像进行边缘检测，以得到飞机风挡立柱遮挡区域的边界；对所得到的合成图像和正位图像进行图像匹准，并根据所得到的边界提取飞机风挡立柱遮挡区域图像。
根据上述技术方案，本发明的飞机驾驶舱视界增强方法能起到以下有益技术效果：能精确地提取飞机风挡立柱遮挡区域图像，从而进一步精确地显示被风挡立柱遮挡区域的图像。
较佳的是，利用图像处理装置对所述正位图像、所述左位图像和所述右位图像进行图像合成和图像匹准以获得飞机风挡立柱遮挡区域图像还包括：根据实际视觉效果可调整地裁剪所述飞机风挡立柱遮挡区域图像。
根据上述技术方案，本发明的飞机驾驶舱视界增强方法能起到以下有益技术效果：能根据实际视觉效果可调整地裁剪飞机风挡立柱遮挡区域图像，从而进一步精确地显示被风挡立柱遮挡区域的图像。
较佳的是，利用图像处理装置对所述正位图像、所述左位图像和所述右位图像进行图像合成和图像匹准以获得飞机风挡立柱遮挡区域图像还包括：根据所述飞机风挡立柱的形状对所述飞机风挡立柱遮挡区域图像进行图像变形处理，以使经图像变形处理的飞机风挡立柱遮挡区域图像适合于所述飞机风挡立柱的形状。
根据上述技术方案，本发明的飞机驾驶舱视界增强方法能起到以下有益技术效果：能使得飞机风挡立柱遮挡区域图像适合于飞机风挡立柱的形状，从而进一步精确地显示被风挡立柱遮挡区域的图像。
较佳的是，所述显示装置是柔性薄膜显示装置，所述柔性薄膜显示装置贴覆在所述飞机风挡立柱的内侧。
根据上述技术方案，本发明的飞机驾驶舱视界增强方法能起到以下有益技术效果：柔性薄膜显示装置能使得飞机风挡立柱遮挡区域图像适合于飞机风挡立柱的形状，从而进一步精确地显示被风挡立柱遮挡区域的图像。
附图说明
图1是本发明一实施例的飞机驾驶舱视界增强系统的组成示意图。
图2是本发明一实施例的飞机驾驶舱视界增强系统的原理图。
图3是本发明一实施例的飞机驾驶舱视界增强系统的的图像处理流程图。
图4是本发明一实施例的飞机驾驶舱示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。
图1是本发明一实施例的飞机驾驶舱视界增强系统的组成示意图。如图1所示，根据本发明的一实施例，飞机驾驶舱视界增强系统包括：
正位摄像装置、左位摄像装置和右位摄像装置，其中，正位摄像装置设置在驾驶员眼位点和飞机风挡立柱之间，正位摄像装置的拍摄角度正对飞机风挡立柱，左位摄像装置和右位摄像装置分别设置在飞机风挡立柱的左侧和右侧，左位摄像装置和右位摄像装置的拍摄角度分别指向偏向飞机风挡立柱的右侧和左侧；
图像处理装置，图像处理装置连接至正位摄像装置、左位摄像装置和右位摄像装置，以用于对正位摄像装置、左位摄像装置和右位摄像装置所拍摄的正位图像、左位图像和右位图像进行图像合成和图像匹准，获得飞机风挡立柱遮挡区域图像；
显示装置，显示装置连接至图像处理装置，以用于显示所获得的飞机风挡立柱遮挡区域图像。
较佳的是，图像处理装置包括图像合成模块、边缘检测模块、图像匹准模块，其中，图像合成模块用于对左位图像和右位图像进行图像合成，以得到视角较大的合成图像，实现该模块功能所用到的算法可以是基于灰度值的最小二乘法或其他具有相同功能的算法。边缘检测模块用于对正位图像进行边缘检测，以得到飞机风挡立柱遮挡区域的边界，实现该模块功能所用到的算法可以是canny多级边缘检测算法或其他具有相同功能的算法。图像匹准模块用于对所得到的合成图像和正位图像进行图像匹准，并根据所得到的边界提取飞机风挡立柱遮挡区域图像，实现该模块功能所用到的算法可以是基于灰度值的序贯相似性检测算法(SSDA算法)或其他具有相同功能的算法。
较佳的是，图像处理装置还包括图像裁剪模块，图像裁剪模块用于根据实际视觉效果可调整地裁剪飞机风挡立柱遮挡区域图像，实现该模块功能所用到的算法可以是Cyrus-Beck多边形窗口直线裁剪算法或其他具有相同功能的算法。
较佳的是，图像处理装置还包括图像变形模块，图像变形模块用于根据飞机风挡立柱的形状对飞机风挡立柱遮挡区域图像进行图像变形处理，以使经图像变形处理的飞机风挡立柱遮挡区域图像适合于飞机风挡立柱的形状，实现该模块功能所用到的算法可以是基于线性最小移动二乘图像变形算法或其他具有相同功能的算法。
较佳的是，显示装置是柔性薄膜显示装置，柔性薄膜显示装置贴覆在飞机风挡立柱的内侧。
图2是本发明一实施例的飞机驾驶舱视界增强系统的原理图。图3是本发明一实施例的飞机驾驶舱视界增强系统的的图像处理流程图。图4是本发明一实施例的飞机驾驶舱示意图。
下面结合图2－4说明飞机驾驶舱视界增强系统的图像处理原理：
(1)对左位摄像装置LC所拍摄的左位图像和右位摄像装置RC所拍摄的右位图像进行图像合成，得到一个视角较大的合成图像；
(2)从图2可知，正位摄像装置CC所拍摄的正位图像与眼位点E处看到的图像相比，正位图像中被遮挡区域较大，故对正位图像进行边缘检测，得到风挡立柱遮挡区域边界；
(3)对所得到的合成图像和正位图像进行图像匹准，并根据所得到的边界提取风挡立柱遮挡区域图像；
(4)较佳的是，对上一步中所提取的风挡立柱遮挡区域图像进行进一步裁剪，裁剪的边界大小可以由飞行员根据实际视觉效果通过调节旋钮进行调整；
(5)较佳的是，根据风挡立柱形状对风挡立柱遮挡区域图像进图像变形处理，得到符合真实视觉效果的风挡立柱遮挡区域图像，以供最终显示在显示装置上。
如图3所示，根据本发明的一实施例，飞机驾驶舱视界增强方法包括：
利用正位摄像装置、左位摄像装置和右位摄像装置分别拍摄正位图像、左位图像和右位图像，其中，正位摄像装置设置在驾驶员眼位点和飞机风挡立柱之间，正位摄像装置的拍摄角度正对飞机风挡立柱，左位摄像装置和右位摄像装置分别设置在飞机风挡立柱的左侧和右侧，左位摄像装置和右位摄像装置的拍摄角度分别指向偏向飞机风挡立柱的右侧和左侧；
利用图像处理装置对正位图像、左位图像和右位图像进行图像合成和图像匹准以获得飞机风挡立柱遮挡区域图像；
利用显示装置显示所获得的飞机风挡立柱遮挡区域图像。
较佳的是，利用图像处理装置对正位图像、左位图像和右位图像进行图像合成和图像匹准以获得飞机风挡立柱遮挡区域图像包括：对左位图像和右位图像进行图像合成，以得到视角较大的合成图像；对正位图像进行边缘检测，以得到飞机风挡立柱遮挡区域的边界；对所得到的合成图像和正位图像进行图像匹准，并根据所得到的边界提取飞机风挡立柱遮挡区域图像。
较佳的是，利用图像处理装置对正位图像、左位图像和右位图像进行图像合成和图像匹准以获得飞机风挡立柱遮挡区域图像还包括：根据实际视觉效果可调整地裁剪飞机风挡立柱遮挡区域图像。
较佳的是，利用图像处理装置对正位图像、左位图像和右位图像进行图像合成和图像匹准以获得飞机风挡立柱遮挡区域图像还包括：根据飞机风挡立柱的形状对飞机风挡立柱遮挡区域图像进行图像变形处理，以使经图像变形处理的飞机风挡立柱遮挡区域图像适合于飞机风挡立柱的形状。
如图4所示，在驾驶舱实际安装时，较佳的是，将左位摄像装置LC和右位摄像装置RC分别布置在风挡立柱两侧，并将它们的拍摄角度分别指向偏向风挡立柱一侧；将正位摄像装置CC安装在眼位点E和风挡立柱轴线的之间，拍摄角度正对风挡立柱；三个摄像装置分别通过支架固定在驾驶舱壁板上；将柔性薄膜显示装置贴覆在风挡立柱的平整面上；将图像处理装置安装在驾驶舱面板内部，左位摄像装置LC、右位摄像装置RC和正位摄像装置CC以及柔性薄膜显示装置通过线缆与图像处理装置相连；选取合适的位置布置电源开关和调整旋钮，分别实现系统开关功能和显示范围调整功能(即，可调的图像裁剪功能)。
以上对本发明的具体实施方式进行了描述，但本领域技术人员将会理解，上述具体实施方式并不构成对本发明的限制，本领域技术人员可以在以上公开内容的基础上进行多种修改，而不超出本发明的范围。

Claims (4)

1.一种飞机驾驶舱视界增强系统，包括：
正位摄像装置、左位摄像装置和右位摄像装置，其中，所述正位摄像装置设置在驾驶员眼位点和飞机风挡立柱之间，所述正位摄像装置的拍摄角度正对所述飞机风挡立柱，所述左位摄像装置和所述右位摄像装置分别设置在所述飞机风挡立柱的左侧和右侧，所述左位摄像装置和所述右位摄像装置的拍摄角度分别指向偏向所述飞机风挡立柱的右侧和左侧；
图像处理装置，所述图像处理装置连接至所述正位摄像装置、所述左位摄像装置和所述右位摄像装置，以用于对所述正位摄像装置、所述左位摄像装置和所述右位摄像装置所拍摄的正位图像、左位图像和右位图像进行图像合成和图像匹准，获得飞机风挡立柱遮挡区域图像；
显示装置，所述显示装置连接至所述图像处理装置，以用于显示所获得的飞机风挡立柱遮挡区域图像；
其中，所述图像处理装置包括图像合成模块、边缘检测模块、图像匹准模块，其中，所述图像合成模块用于对所述左位图像和所述右位图像进行图像合成，以得到视角较大的合成图像，所述边缘检测模块用于对所述正位图像进行边缘检测，以得到飞机风挡立柱遮挡区域的边界，所述图像匹准模块用于对所得到的合成图像和正位图像进行图像匹准，并根据所得到的边界提取飞机风挡立柱遮挡区域图像；
其中，所述图像处理装置还包括图像裁剪模块，所述图像裁剪模块用于根据实际视觉效果可调整地裁剪所述飞机风挡立柱遮挡区域图像；
其中，所述图像处理装置还包括图像变形模块，所述图像变形模块用于根据所述飞机风挡立柱的形状对所述飞机风挡立柱遮挡区域图像进行图像变形处理，以使经图像变形处理的飞机风挡立柱遮挡区域图像适合于所述飞机风挡立柱的形状。
2.如权利要求1所述的飞机驾驶舱视界增强系统，其特征在于，所述显示装置是柔性薄膜显示装置，所述柔性薄膜显示装置贴覆在所述飞机风挡立柱的内侧。
3.一种飞机驾驶舱视界增强方法，包括：
利用正位摄像装置、左位摄像装置和右位摄像装置分别拍摄正位图像、左位图像和右位图像，其中，所述正位摄像装置设置在驾驶员眼位点和飞机风挡立柱之间，所述正位摄像装置的拍摄角度正对所述飞机风挡立柱，所述左位摄像装置和所述右位摄像装置分别设置在所述飞机风挡立柱的左侧和右侧，所述左位摄像装置和所述右位摄像装置的拍摄角度分别指向偏向所述飞机风挡立柱的右侧和左侧；
利用图像处理装置对所述正位图像、所述左位图像和所述右位图像进行图像合成和图像匹准以获得飞机风挡立柱遮挡区域图像；
利用显示装置显示所获得的飞机风挡立柱遮挡区域图像；
其中，利用图像处理装置对所述正位图像、所述左位图像和所述右位图像进行图像合成和图像匹准以获得飞机风挡立柱遮挡区域图像包括：对所述左位图像和所述右位图像进行图像合成，以得到视角较大的合成图像；对所述正位图像进行边缘检测，以得到飞机风挡立柱遮挡区域的边界；对所得到的合成图像和正位图像进行图像匹准，并根据所得到的边界提取飞机风挡立柱遮挡区域图像；
其中，利用图像处理装置对所述正位图像、所述左位图像和所述右位图像进行图像合成和图像匹准以获得飞机风挡立柱遮挡区域图像还包括：根据实际视觉效果可调整地裁剪所述飞机风挡立柱遮挡区域图像；
其中，利用图像处理装置对所述正位图像、所述左位图像和所述右位图像进行图像合成和图像匹准以获得飞机风挡立柱遮挡区域图像还包括：根据所述飞机风挡立柱的形状对所述飞机风挡立柱遮挡区域图像进行图像变形处理，以使经图像变形处理的飞机风挡立柱遮挡区域图像适合于所述飞机风挡立柱的形状。
4.如权利要求3所述的飞机驾驶舱视界增强方法，其特征在于，所述显示装置是柔性薄膜显示装置，所述柔性薄膜显示装置贴覆在所述飞机风挡立柱的内侧。
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