CN1096387C - 具有电子式视野切换功能的飞行中摄像系统 - Google Patents

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Abstract

经过改进的飞机用风景摄像系统(10)利用数字视频技术以获得多个视野，可由飞机上乘客从或是一个单独的视频帧或从多部带有不同视野的摄像机处加以选定以便观看。摄像机模块(14)也可以从一或多部辅助摄像机处，诸如一垂直尾翼上安装的、指向前方用于观看飞行中的飞机的摄像机，或者一机身腹部安装的后视摄像机接收视频输入。

Description

具有电子式视野切换功能 的飞行中摄像系统
本发明一般地涉及商用飞机的摄像系统，而更为具体地涉及一种闭路电视系统，具有一或多部摄像机，提供机外的多视野以便向已有的乘客娱乐视频系统提供视频影像。
商用航空公司目前配置具有视频点播(VOD)和数字视/音频点播(AVOD)的飞行中娱乐(IFE)系统，允许航空乘客选择一部视/音频作品用于其飞行中的娱乐。一种可供使用的影像选择是来自摄像机的、飞行期间机外环境的景象。比如，一种常用的外部摄像系统通过设置在前轮前方的一窗孔提供拍摄影象。
来自多部摄像机的多种景象也可以用在闭路电视之中，一如美国专利5,574,497之中所述，在此引入其全部作为参考。两部摄像机装放在一单独的密封模块之中，以一部摄像机朝着地平大致地指向前方，而一第二部摄像机指向下方，一如描述先前技术的系统中各摄像机取景总体配置的图1a和1b之中所示。此系统之中的每一摄像机采用一CCD成像器，设计成或是一远远地装在飞机结构中的摄像头装置(CHU)，而一相伴电子装置派定为一设置在飞机的一电子装置和设备(E&E)舱之中的摄像机控制装置(CCU)，或是一单独的模块，以CHU和CCU集成为一摄像机模块装置(CMU)。一如图1a和1b之中所示，摄像机壳体装置3在结构上结合到机身蒙皮1里面。这种结构上的结合包括一光学倾斜窗孔5，以及各摄像头装置4、7。图示装设区域位于由构架2界定的一结构台架之中。当取消了E&E台架之中CCU的远距安装之后，对于典型的B-747-400型飞机设施来说，电缆重量减小超过95％，造成总重量节省超过40磅(lbs)。
这种传统摄像机所能提供的视野作为一种模拟信号被接合于机上视频娱乐系统，主要允许乘客选定由装在飞机上的各摄像机提供的各固定的视野。先前技术中成双摄像机设计所能提供的一种典型的视野配置示于图2之中。两个视野是：1)前视，由角度FBG描述，以及2)下视，由角度HBI描述。各摄像机视野沿着两条基准线对正；前视摄像机沿着由直线AC描述的一条水平基准线，而下视摄像机沿着由直线DE描述的一条垂直于水平基准线的垂直基准线。这种光学组合可产生一个角度视野范围，从7.5°(H)与5.75°(V)到3.8°(H)与2.8°(V)。所述的各镜头组合可提供所需的光学特性，以便使示于图1b之中的结构上的窗孔5尺寸达到最小。不过，诸如通过摇移摄像机来改变一部摄像机的视野会导致改变选定观看此摄像机的每一乘客的视频图景的视野，每一乘客选定不同视野的乘客个别控制是不可能的。
希望设置一种闭路电视系统，使之可以提供多个视野供机上乘客选定，或是从一单独摄像机的一单独视频帧之中，或是从提供可由机上乘客个别选定的一些景象的多部摄像机之中。本发明符合这些需求。
简略地说，并一般地说，本发明提供一种改进的飞机用风景摄像系统，采用数字视频技术以便或是从单独一个视频帧或是从具有不同视野的多部摄像机处获得可以由机上乘客选定用于观看的多个视野。在一项目前最佳的实施例中，摄像机模块从一具有一140°视野的镜头的摄像机处接收视频输入，此镜头可以围绕一垂直于飞机表面的一条切线的安装轴线转动90°，形成大致上水平方面140°和垂直方面128°的视频帧的一个最大角度范围，这比镜头的通常长宽比方位多90°。摄像机模块还可以从一或多部辅助摄像机处，诸如一垂直尾翼上安装的、亦即指向前方用于飞行中观看飞机的摄像机处、或者一后视的、机身腹部安装的摄像机处，接收视频输入。
本发明因此提供一种飞机用闭路电视系统，设置至少一部具有从飞机中心线向前和向下的视野的摄像机，并生成形成许多视频图像的一种数字视频信号。一连接于至少一部摄像机和许多视频显示模块的摄像机控制模块，用于接收和显示数字视频信号，分别向许多视频显示模块提供许多选定的视频图像。
在一项当前最佳的实施例中，一部摄像机从一单独的视频帧中提供许多视野。在另一最佳实施例中，许多视野可以由许多摄像机提供，诸如通过提供来自一或多部辅助摄像机，诸如一部垂直尾翼上安装的、亦即指向前方用于飞行中观看飞机的摄像机，或者一部后视的、机身腹部安装的摄像机的附加视频输入。
本发明的这些和其他一些方案和优点从以下详细说明和各附图中将变得明了，它们通过实例表明本发明的一些特点。
图1a是先前技术的飞机外景摄像机系统部位的一种平面形式的图示；
图1b表明一种先前技术的成双的飞机前视的下视摄像机的配置；
图2表明一般先前技术的成双摄像机系统可以提供的视野；
图3表明本发明飞机闭路电视系统的一第一实施例，指出单独一部摄像机所可提供的多个视野的范围；
图4是图3的飞机闭路电视系统的一示意简图。
虽然商业航空公司在带有应需视频设备和应需数字音频/视频设备的飞行娱乐系统中可以在飞行期间从装在飞机上的一部或多部摄像机向旅行乘客们提供机外环境的一些固定的视野，但个别的乘客此前一直无法独立地选定一部摄像机的不同视野。
一如各图中所示，本发明体现在一种经过改进的飞机用风景摄像系统。此风景摄像系统采用数字摄像技术，以便或是从单独一个视频帧中或是从具有不同视野的多部摄像机处获得可以由机上乘客个别地和独立地选定而用于观看的多个视野。参看图3和4，在一种风景摄像系统10的一项当前最佳实施例中，一摄像机控制装置和文件服务装置12从一般具有一水平140°与垂直128°视野镜头的一部摄像机14处接收视频输入，此镜头可以围绕一安装轴线JK转动90°，轴线JK垂直于飞机表面的一条切线LM，形成大约是垂直方面140°和水平方面128°的视频帧的一个最大角度范围，这比镜头正常的高宽比方位多90°。文件服务器装置12装放一地图生成器和SEB。摄像机一般是互动式的，提供出自摄像机中由摄像机控制装置拼接到一起以形成一全景镜头的五个不同传感器的五幅分离的图像。参看图3，水平和垂直基准线与图2中的一样。不过，新基准线LM和基准线JK用于风景摄像系统的角度准直。角度NBO表示在其中心沿着直线JK准直的情况下140°的视野。
另外，摄像传感器可以提供一半球面图像，比如在所有方向上具有182°的视野。此视野造成在所有方向上地平以上最小1°的图像。此半球面图像，连同任一音频成分，在一由AVOD系统提供的专用175mb总线上被配送到客机上的每一座位。为处理半球面图像所需的软件程序经由IFE LAN下载到每一座位。IFE LAN还向每一座位提供图像数据的某种消畸，和透视校正。在每一座位处采用由AVOD IFE系统提供的微处理能力，允许每一乘客在此半球面图像之内从事操作，以独立于所有其他乘客来选定所需的视野。这种互动式摄像系统摄像传感器最好是一2百万像素传感器，其矩阵滤光片的59％得到利用，具有2000水平的×1500垂直的有效像素，而1.76百万有效像素可供利用。
再次参看图4，风景摄像系统10还包括一飞行中娱乐(IFE)系统15，连接于由一种诸如从松下或索尼公司可以购得的飞行中娱乐局域网络(IFELAN)设置在每一乘客座位地点(#/SEAT PC，#N SEAT PC…)处的视频和音频演示装置。每一乘客座位视频和音频演示装置最好包括一视频监视器16和一个人控制装置(PCU)18，用于操作在演示系统上提供视频的互动式摄像系统的视频/音频。互动式风景摄像系统使得每一乘客具有一应需座上音频/视频功能，以便以电子方式独立于所有其他乘客来摇移、俯仰和变焦风景摄像系统摄像机。视野变域通常是左右以及前后从地平到地平。有些乘客区域，诸如比方二等舱(Coach Class)，可以只配有一些专用频道上的一些专用视野。一般二等舱座位只配有两种专用的风景摄像系统视野，即前视和下视视野，带有一任由选择的变焦镜头。下视视野一般会具有一种变焦功能，在或是来自机组的手动控制之下，或是由来自飞行中娱乐系统的或直接来自一ARINC 429总线的ARINC 628 RS 485指令给出。头等舱和公务舱另外可以包括一互动式摄像系统，提供一高分辨率、实时、全动电视系统，可从某一远处从事摄像机互动操作。VOD客机提供实时视频帧数，速度是每一座位30每秒帧数(fps)。现有航空闭路电视非互动式风景摄像系统一般可以通过用一互动式摄像系统摄像模块来替换以前装设的摄像模块装置以及附加一互动式摄像系统摄像控制/文件服务器装置而予以实现。互动式摄像系统可以完全接合于飞行中娱乐视频应需系统，提供主动和被动广告的系统，而互动系统则提供关于旅游和关注地点的信息、到达和终点视频资料，等等。
另外，摄像模块在一符合新提出的ARINC 628指导手册各项标准的系统之中可以从许多高分辨率摄像机那里接收视频输入。根据本发明ARINC628柔性风景摄像系统目前是用于飞机闭路电视风景摄像系统的最佳基本形态。此系统提供了来自飞行中娱乐系统的ARINC 628柔性控制，或者另外，来自一种专用的系统控制装置的离散控制。
摄像模块还可以从一或多部辅助摄像模块装置，诸如一垂直尾翼上安装的摄像机，亦即指向前方而用于观看飞行中飞机的摄像机；或者一部后视的、机身腹部上安装的摄像机接收视频输入。垂直尾翼上摄像机可取地是一装在一密封壳体之中的完全集成化的摄像机。此摄像机采用一圆形连接器用于其电气接合，并需要一155伏AC功率输入，以及一同步化输入。摄像机的输出一般是一色差复合NTSC 1Vp-p 3.58MHz视频信号。由于壳体及其窗孔的空气动力设计，视野中心线相对于地平可以调节的程度是有限的。这种摄像机一般使用一固定的3.7mm镜头，但是其他一些焦距的类型镜头也是可供使用的。
ARINC 628柔性风景摄像系统也可以接合于一中心视频处理装置(CVPU)以提供视频输出的文字和图形增强。此辅助的CVPU一般可提供全面的ARINC 429界面功能，与其他一些信息系统，诸如用于显示关注地点的PAX飞行信息显示系统(PFIDS)的文字和图形界面；一种敏感地区上空自动系统禁止功能；以及上述的各种互动特性。CVPU一般装在飞机的电气舱中，并包括一微处理器控制板、一视频I/O板、一系统I/O板、一视频处理器板、一电源模块、以及一摄像控制板。一些扩充槽孔也可以供其他各板使用，而CVPU在内部由一微处理器和软件予以控制。
CVPU从各摄像机装置以及其他直接可供飞机飞行中娱乐系统使用的一些信息系统处，诸如从各个视频切换器输出那里，接受输入。这些视频也馈给一输入视频切换器以形成一第四输出，而视频输入切换器的控制也可以由飞机各飞行状态予以控制，一如上述。用于一种动态地图显示输入视频的各项配置都是CVPU的标准接口，一如上述。这种附加的视频输入在CVPU之内予以处理，如同它是另一摄像机输入。当动态地图视频与其他各摄像机输入集成到一起时，向飞行中娱乐系统的各输出方案包括：1)地图显示可以是一顺序显示的一部分，此顺序显示经历一预定顺序循环摄像机和地图视频显示；2)地图显示可以集成为摄像机视频和地图信息的一种分屏显示；3)地图信息和摄像机各景象的显示可以以多种方式结合起来用于不同的区域表述。
本系统的另外一项特点是从动态地图系统接收文字数据用于集成到摄像机显示中的能力。各种界面可包括：1)把关注地点(POI)识别文字插入当前各摄像机显示中作为一项标注，诸如比方两行文字形成的一项标注；2)把滚动的POI文字插入或叠加到或在当前摄像机显示中；3)在飞越敏感的各政治地区时利用动态地图显示系统的数据库作为一种摄像禁止信号。
从前述内容显然可见，虽然已经图示和说明本发明的一些具体形式，但是在不偏离本发明的精神和范畴下是可以作出多种改进的。因此，本发明不受所附各项权利要求以外的限制。

Claims (3)

1.一种飞机用飞行中娱乐系统的闭路电视系统，所述系统包括：
提供音频和视频输出的飞行中娱乐局域网络；
至少一部摄像机，提供从飞机中心线向前和向下的视野，所述至少一部摄像机生成一种提供许多视频图像的数字视频信号；
许多视频显示模块，其连接到所述飞行中娱乐局域网络上，用于选定和显示一选定的视频图像；
一摄像机控制模块，连接到所述飞行中娱乐局域网络、所述至少一部摄像机和所述许多视频显示模块，用于接收所述数字视频信号并分别向所述许多视频显示模块提供许多可选的视频图像；以及
许多个人控制单元，其连接到所述飞行中娱乐局域网络上，每个所述个人控制单元对应于所述许多视频显示模块中的相应一个，并连接到所述摄像机控制模块上，以用于操纵摄像机控制模块，以对于每个所述视频显示模块独立选择所需的视野。
2.按照权利要求1所述的系统，其中所述至少一部摄像机包括从一单独的视频帧提供许多视野的摄像机。
3.按照权利要求1所述的系统，其中所述至少一部摄像机包括许多摄像机。
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