一种飞机HUD显示界面的色彩动态自适应调节装置及方法

一种飞机hud显示界面的色彩动态自适应调节装置及方法
技术领域
1.本发明涉及航空航天技术领域，具体为一种飞机hud显示界面的色彩动态自适应调节装置及方法。


背景技术：

2.飞机平视显示界面(head-up display，hud)利用光学反射的原理，把重要的飞行数据投射到飞行员正前方的显示组件上，从而达到在观察前方环境信息的同时，能够同步获取关键的飞行信息，不需要飞行员在传统仪表面板和外部视景间反复切换。20世纪50年代，hud首次被应用于军事飞机，作为一种简单的瞄准器具在战机中使用，随着航电系统的发展，hud的性能及功能不断地完善。从20世纪70年代开始，hud逐渐应用于民航飞机领域。伴随着民航事业的不断快速发展和飞机性能的不断提高，飞机上各种功能的电子设备也在不断地增多，飞机的姿态、高度、航向、速度等飞行信息逐渐增加，飞行安全方面也面临着越来越大的压力，因此飞行新技术在飞行安全以及飞机运行效益方面逐渐担当重要作用。而平视显示器的高度与飞行员眼睛水平，使飞行员能以平视姿态来获取飞机飞行信息，能减轻驾驶员的驾驶难度，增强飞机的飞行安全性，尤其是飞机的起飞及进近着陆等阶段的优势最为突出。它不仅能降低飞行员的认知负荷，还能克服目前机建程度不完善的情况以及减少复杂气象条件下不稳定进近等事故的发生，大大提高了飞机起降的成功率，降低了航空公司的运营成本。因此hud作为一种新兴的技术，被越来越多的航空公司应用，已经成为驾驶舱的重要显示界面，对增强飞行员的情景意识，提升飞行安全裕度具有重要效果。
3.然而飞机当前使用的hud界面在色彩设计时存在一些问题：常规的hud显示界面色彩设置基本以单一绿色为主色，在大部分的环境下可以保证飞行员准确获取飞行信息，但是当前方外部环境色彩为绿色或者其相近色时(例如外部环境为森林、草地或蓝绿色的海水湖泊等)，会造成环境色彩与平视显示器上符号颜色重叠，削弱了hud显示界面的对比度，影响飞行员对关键信息的获取，不利于飞行安全。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种飞机hud显示界面的色彩动态自适应调节装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种飞机hud显示界面的色彩动态自适应调节装置，包括：
6.hud平视显示器，用于显示进近着陆阶段获取飞行参数和外部环境，所述hud平视显示器支撑臂的一端设置有微型摄像头；
7.hud计算机，用于接收微型摄像头的取景数据、飞机飞行参数数据以及hud控制面板的数据并进行综合处理分析；
8.头顶光线发射组件，用于接收hud传送来的数据并发出光线，投射到hud平视显示器上
9.hud控制面板，设置在飞机驾驶舱遮光板下方，可以调节hud飞行参数输出的多种模式，方便驾驶员进行选择。
10.优选的，还包括驾驶舱环境光传感器，用于检测驾驶舱内的光线强度。
11.一种飞机hud显示界面的色彩动态自适应调节方法，包括以下步骤：
12.步骤1、hud系统接电启动；
13.步骤2、hud平视显示器支撑臂的微型摄像机对飞机前往外景进行拍照，形成hsv图片数据并上传至hud计算机；
14.步骤3、hud计算机对外景图片进行归一化处理，提取出一个背景主色相；
15.步骤4、hud计算机判断外景图片主色相在hsv色相环中的位置，判断外景图片主色是否超出设定阈值；
16.步骤5、完成上述步骤后，微型摄像机再次对飞机前往外景进行拍照，形成hsv图片数据并上传至hud计算机，形成新的工作循环，以实现hud显示界面色彩的动态自适应调节。
17.优选的，所述步骤4中，首次启动不需要判断阈值，阈值即色彩自适应灵敏度的调节，避免出现色彩的反复变化而对飞行员驾驶产生干扰。
18.优选的，所述步骤4中还包括以下子步骤：
19.步骤4.1、如果超过设定的阈值，则说明飞机前方外景出现了一定程度的变化，hud计算机将重新选择一个新的hud显示颜色，以增强hud显示颜色与外部环境的对比度，并将颜色信息传输给头顶组件，以色彩渐变方式进行切换，并投射到hud显示屏上；
20.步骤4.2、如果没有超过设定的阈值，则说明飞机前方外景变化不大，hud计算机将采用上一工作循环的hud显示颜色，头顶组件显示色彩不变化。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.1、本发明克服了外部环境色彩为绿色或者其相近色时，会造成环境色彩与平视显示器上符号颜色重叠的情况，通过提高hud显示界面的对比度，保证飞行员对关键信息的获取，提高了飞行安全性。
附图说明
23.图1为本发明一种飞机hud显示界面的色彩动态自适应调节装置部件连接图；
24.图2为本发明一种飞机hud显示界面的色彩动态自适应调节方法步骤流程图；
25.图3为本发明实施例中以飞行员视野对图片进行归一化处理示意图；
26.图4为本发明中根据背景主色相在hsv色彩空间中的位置，hud计算机得出的一个hud飞行参数显示颜色示意图。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描
述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种飞机hud显示界面的色彩动态自适应调节装置包括：
30.hud平视显示器，用于显示进近着陆阶段获取飞行参数和外部环境，所述hud平视显示器支撑臂的一端设置有微型摄像头；
31.hud计算机，用于接收微型摄像头的取景数据、飞机飞行参数数据以及hud控制面板的数据并进行综合处理分析；
32.头顶光线发射组件，用于接收hud传送来的数据并发出光线，投射到hud平视显示器上
33.hud控制面板，设置在飞机驾驶舱遮光板下方，可以调节hud飞行参数输出的多种模式，方便驾驶员进行选择。
34.优选的，还包括驾驶舱环境光传感器，用于检测驾驶舱内的光线强度。
35.参阅图2-4，本发明还提供了一种飞机hud显示界面的色彩动态自适应调节方法，包括以下步骤：
36.步骤1、hud系统接电启动；
37.步骤2、hud平视显示器支撑臂的微型摄像机对飞机前往外景进行拍照，形成hsv图片数据并上传至hud计算机；
38.步骤3、hud计算机对外景图片进行归一化处理，提取出一个背景主色相；
39.步骤4、hud计算机判断外景图片主色相在hsv色相环中的位置，判断外景图片主色是否超出设定阈值；
40.步骤4.1、如果超过设定的阈值，则说明飞机前方外景出现了一定程度的变化，hud计算机将重新选择一个新的hud显示颜色，以增强hud显示颜色与外部环境的对比度，并将颜色信息传输给头顶组件，以色彩渐变方式进行切换，并投射到hud显示屏上；
41.步骤4.2、如果没有超过设定的阈值，则说明飞机前方外景变化不大，hud计算机将采用上一工作循环的hud显示颜色，头顶组件显示色彩不变化。
42.步骤5、完成上述步骤后，微型摄像机再次对飞机前往外景进行拍照，形成hsv图片数据并上传至hud计算机，形成新的工作循环，以实现hud显示界面色彩的动态自适应调节。
43.步骤4中，首次启动不需要判断阈值，阈值即色彩自适应灵敏度的调节，避免出现色彩的反复变化而对飞行员驾驶产生干扰。
44.当飞机已着陆或驾驶员关闭hud设备后，上述色彩自适应循环步骤结束。
45.工作原理：本发明使用时，按照飞行员观测前方图像的视野对图片进行归一化处理，形成一个背景主色相，根据背景主色相在hsv色彩空间中的位置，hud计算机可以得出一个hud飞行参数显示颜色，以增强对比度。(hud飞行参数显示颜色不宜采用红色、橙色等带有警告、警戒信息的颜色)，帮助飞行员实现hud界面主色与外部背景色的自适应动态匹配，增强hud显示界面与外部环境的对比度，从而使飞行员更加准确清晰舒适地获取飞行参数信息，提高飞行过程的安全性。
46.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实
体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
47.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种飞机hud显示界面的色彩动态自适应调节装置，其特征在于，包括：hud平视显示器，用于显示进近着陆阶段获取飞行参数和外部环境，所述hud平视显示器支撑臂的一端设置有微型摄像头；hud计算机，用于接收微型摄像头的取景数据、飞机飞行参数数据以及hud控制面板的数据并进行综合处理分析；头顶光线发射组件，用于接收hud传送来的数据并发出光线，投射到hud平视显示器上；hud控制面板，设置在飞机驾驶舱遮光板下方，可以调节hud飞行参数输出的多种模式，方便驾驶员进行选择。2.根据权利要求1所述的一种飞机hud显示界面的色彩动态自适应调节装置，其特征在于：还包括驾驶舱环境光传感器，用于检测驾驶舱内的光线强度。3.一种飞机hud显示界面的色彩动态自适应调节方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、hud系统接电启动；步骤2、hud平视显示器支撑臂的微型摄像机对飞机前往外景进行拍照，形成hsv图片数据并上传至hud计算机；步骤3、hud计算机对外景图片进行归一化处理，提取出一个背景主色相；步骤4、hud计算机判断外景图片主色相在hsv色相环中的位置，判断外景图片主色是否超出设定阈值；步骤5、完成上述步骤后，微型摄像机再次对飞机前往外景进行拍照，形成hsv图片数据并上传至hud计算机，形成新的工作循环，以实现hud显示界面色彩的动态自适应调节。4.根据权利要求3所述的一种飞机hud显示界面的色彩动态自适应调节方法，其特征在于：所述步骤4中，首次启动不需要判断阈值，阈值即色彩自适应灵敏度的调节，避免出现色彩的反复变化而对飞行员驾驶产生干扰。5.根据权利要求3所述的一种飞机hud显示界面的色彩动态自适应调节方法，其特征在于：所述步骤4中还包括以下子步骤：步骤4.1、如果超过设定的阈值，则说明飞机前方外景出现了一定程度的变化，hud计算机将重新选择一个新的hud显示颜色，以增强hud显示颜色与外部环境的对比度，并将颜色信息传输给头顶组件，以色彩渐变方式进行切换，并投射到hud显示屏上；步骤4.2、如果没有超过设定的阈值，则说明飞机前方外景变化不大，hud计算机将采用上一工作循环的hud显示颜色，头顶组件显示色彩不变化。

技术总结
本发明公开了一种飞机HUD显示界面的色彩动态自适应调节装置及方法，包括：HUD平视显示器，用于显示进近着陆阶段获取飞行参数和外部环境；微型摄像头；HUD计算机，用于接收微型摄像头的取景数据、飞机飞行参数数据以及HUD控制面板的数据并进行综合处理分析；头顶光线发射组件，用于接收HUD传送来的数据并发出光线，投射到HUD平视显示器上HUD控制面板，HUD控制面板方便驾驶员进行操作；对飞行员观测前方图像的视野对图片进行归一化处理，形成一个背景主色相，根据背景主色相在HSV色彩空间中的位置，HUD计算机可以得出一个HUD飞行参数显示颜色，以增强对比度。本发明发明提高HUD显示界面的对比度，保证飞行员对关键信息的获取，提高了飞行安全性。了飞行安全性。了飞行安全性。


技术研发人员：邢达 郝红勋 魏琛 张鑫
受保护的技术使用者：中国民航大学
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/8/24