一种民用飞机视景显示系统及方法与流程

一种民用飞机视景显示系统及方法
【技术领域】
1.本发明涉及民用飞机机载系统技术领域，尤其涉及一种民用飞机视景显示系统及方法。


背景技术：

2.现在的民用客机，为实现增加光线，缓解幽闭感，增加乘客舒适度的目的，需要在机身侧设置窗户。窗户需要在机身结构上开孔，增加加强结构，从而增加了机身的重量及制造难度，使整机重量增大，油耗增加，飞行性能降低；由于开孔大小的限制，窗户面积较小，视野较窄，导致靠近走道或者中间位置的乘客无法看到窗外景况，同时也无法主动控制对于外部实景的获取。
3.此外，由于现有飞机窗户如果需要关闭，只能通过物理方式遮挡，只能由最靠近的乘客控制，在需要集中开关窗的场景下只能通过乘务员提醒所有乘客逐一完成，无法集中控制所有窗户全部关闭过程，导致在维修或清洗等过程中需要逐一进行物理关闭。
4.因此，有必要研究一种民用飞机视景显示系统及方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种民用飞机视景显示系统及方法，尤其涉及一种在民用飞机的客舱内进行视景显示的系统及方法，目的是替代民用飞机客舱大部分窗户，对窗外实景的实时显示，并且可以大面积显示效果，在实景上叠加虚拟或替换虚拟景象，实现触摸、互动及其它娱乐效果。
6.一方面，本发明提供一种民用飞机视景显示系统，所述系统包括：
7.实景采集子系统，用于采集飞机机体周侧的实时景象并进行信号转换；
8.融合处理子系统，用于接收信号转换后的实时景象并结合飞机状态信息对实时景象进行融合处理，形成实时飞机实景信息库；
9.视景处理子系统，用于对实时飞机实景信息库进行图像处理，获得真实视景或将实时飞机实景信息库与预设的虚拟视景进行融合处理，获得半虚拟视景；
10.舱内显示子系统，用于接收并显示真实视景、虚拟视景和/或半虚拟视景；
11.综合控制子系统，用于连接实景采集子系统、融合处理子系统、视景处理子系统和舱内显示子系统。
12.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述实景采集子系统包括：
13.图像采集模块，用于采集飞机周围实景的图像信息；
14.信号转换模块，用于将采集到的图像信息转换为数字信号；
15.信号收发模块，用于将数字信号发送给融合处理子系统。
16.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述图像采
集模块包括若干高速摄像头组合，所述若干高速摄像头组合分别设置在飞机机头、机身顶部和机身两侧。
17.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述融合处理子系统包括：
18.实景信号接口模块，用于接收信号收发模块发送的数字信号并将其转换为实景信息发送给实景融合模块；
19.实景融合模块，通过分析实景采集子系统中图像采集模块的安装位置和安装角信息，参考飞机惯导系统中的飞机状态信息，使用人工智能算法将不同位置采集到的实景信息进行融合，形成包含真实视景的实时飞机实景信息库。
20.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述视景处理子系统包括：
21.实景接口模块，用于接收实景融合模块中的实时飞机实景信息库信息；
22.视景综合模块，用于对实时飞机实景信息库进行图像处理，获得真实视景或将实时飞机实景信息库与预设的虚拟视景进行融合处理，获得半虚拟视景；
23.视景信息处理库，用于存储真实视景、半虚拟视景以及预设的虚拟视景。
24.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述视景综合模块中与预设的虚拟视景进行融合处理前接收来自舱内显示子系统的输入指令。
25.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述舱内显示子系统包括：
26.大面积柔性显示屏，用于显示真实视景、半虚拟视景和/或预设虚拟视景以及提供信息交互；
27.显示信号收发模块，用于接收视景信息处理库中的真实视景、半虚拟视景以及虚拟视景，发送半虚拟视景生成命令给视景综合模块；
28.实景分配模块，用于接收大面积柔性显示屏的交互信息并将显示信号收发模块中的视景信息发送给大面积柔性显示屏。
29.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述大面积柔性显示屏在客舱内的布置位置包括但不限于原窗户位置、客舱顶部及地板的大面积无缝铺设。
30.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述综合控制子系统用于对实景采集子系统、融合处理子系统、视景处理子系统和舱内显示子系统进行监控、控制、重构及提供故障信息。
31.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种民用飞机客舱内进行视景实时显示的方法，通过所述的系统在民用飞机客舱内进行视景实时显示。
32.与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
33.1)：通过本发明的系统中的大面积柔性显示屏，可以完全替代所有窗口和窗户，避免了机身开窗过程，简化了机身结构，减少机身开孔数量，降低机身制造难度，降低制造成本；
34.2)：本发明降低机身结构重量，提高飞机运营经济性；
35.3)：本发明通过增加多个大面积柔性显示屏，解决了原有机身只能开设较少的窗
户以及窗户较小的问题，相当于增加了等效窗户面积，且面积均形状可调；
36.4)：本发明除了可在原有窗户位置设置大面积柔性显示屏，还可以在原有窗户之外的地方以外的位置设置大面积柔性显示屏(等效窗户),如客舱顶部等部位；
37.5)：本发明通过取代原有窗口位置设置大面积柔性显示屏，可以集中控制大面积柔性显示屏(等效窗户)，同时也避免了在有些时候必须物理方式全部关闭窗户的而无法集中控制的问题；
38.6)：本发明可在真实视景上叠加虚拟视景，增加触摸、感应等互动功能，实现娱乐效果，提升舒适性。
39.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
40.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
41.图1是本发明一个实施例提供的方法流程图；
42.图2是本发明一个实施例提供的系统架构图；
43.图3是本发明一个实施例提供的一种典型的实景采集模块布置方案图；
44.图4是本发明一个实施例提供的一种典型的客舱显示布置方案图。
【具体实施方式】
45.为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
46.应当明确，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
47.在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
48.本发明提供一种民用飞机视景显示系统及方法，尤其涉及一种在民用飞机的客舱内进行视景显示的系统及方法，所述系统包括：
49.实景采集子系统，用于采集飞机机体周侧的实时景象并进行信号转换；
50.融合处理子系统，用于接收信号转换后的实时景象并结合飞机状态信息对实时景象进行融合处理，形成实时飞机实景信息库；
51.视景处理子系统，用于对实时飞机实景信息库进行图像处理，获得真实视景或将实时飞机实景信息库与预设的虚拟视景进行融合处理，获得半虚拟视景；
52.舱内显示子系统，用于接收并显示真实视景、虚拟视景和/或半虚拟视景；
53.综合控制子系统，用于连接实景采集子系统、融合处理子系统、视景处理子系统和舱内显示子系统。
54.所述实景采集子系统包括：
55.图像采集模块，用于采集飞机周围实景的图像信息；
56.信号转换模块，用于将采集到的图像信息转换为数字信号；
57.信号收发模块，用于将数字信号发送给融合处理子系统。
58.所述图像采集模块包括若干高速摄像头组合，所述若干高速摄像头组合分别设置在飞机机头、机身顶部和机身两侧。
59.所述融合处理子系统包括：
60.实景信号接口模块，用于接收信号收发模块发送的数字信号并将其转换为实景信息发送给实景融合模块；
61.实景融合模块，通过分析实景采集子系统中图像采集模块的安装位置和安装角信息，参考飞机惯导系统中的飞机状态信息，使用人工智能算法将不同位置采集到的实景信息进行融合，形成包含真实视景的实时飞机实景信息库。
62.所述视景处理子系统包括：
63.实景接口模块，用于接收实景融合模块中的实时飞机实景信息库信息；
64.视景综合模块，用于对实时飞机实景信息库进行图像处理，获得真实视景或将实时飞机实景信息库与预设的虚拟视景进行融合处理，获得半虚拟视景；
65.视景信息处理库，用于存储真实视景、半虚拟视景以及预设的虚拟视景。
66.所述视景综合模块中与预设的虚拟视景进行融合处理前接收来自舱内显示子系统的输入指令。
67.如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述舱内显示子系统包括：
68.大面积柔性显示屏，用于显示真实视景、半虚拟视景和/或预设虚拟视景以及提供信息交互；
69.显示信号收发模块，用于接收视景信息处理库中的真实视景、半虚拟视景以及虚拟视景，发送半虚拟视景生成命令给视景综合模块；
70.实景分配模块，用于接收大面积柔性显示屏的交互信息并将显示信号收发模块中的视景信息发送给大面积柔性显示屏。
71.所述大面积柔性显示屏在客舱内的布置位置包括但不限于原窗户位置、客舱顶部及地板的大面积无缝铺设。
72.所述综合控制子系统用于对实景采集子系统、融合处理子系统、视景处理子系统和舱内显示子系统进行监控、控制与重构，提供故障信息，在出现故障的情况下，调用冗余组件进行重构。
73.本发明还提供一种民用飞机客舱内进行视景实时显示的方法，通过所述的系统在民用飞机客舱内进行视景实时显示，所述方法首先，分别采集飞机舱外不同位置处的实时景象(实景)；接下来，将采集到的实时景象发送、汇总，并结合飞机状态信息，通过专用算法进行融合处理，形成实景信息库；接下来，对融合后的实景信息进行插帧、修正、与虚拟视景叠加等综合处理；取消客舱大部分窗户结构，位置布置大面积柔性显示屏，将处理后的视景信息根据显示系统中显示屏的不同位置进行显示。
74.实施例1：
75.:一种民用飞机视景显示系统，包含实景采集系统、融合处理系统、视景处理系统、
舱内显示系统、综合控制系统。
76.实景采集系统包含若干实景采集模块，分别布置于飞机机头、机身顶部、机身两侧等位置，保证对飞机周围实景的无死角覆盖。实景采集模块包含若干高速摄像头组合及信号收发模块，能够拍摄从低速到高速，由近到远的实景，并通过实景采集模块转换为数字信号，高速低延迟地将信号发送至融合处理系统。
77.融合处理系统包含信号接口模块、实景融合模块等。融合处理系统通过信号接口模块接收来自实景采集系统的实景信息，并发送给实景融合模块，实景融合模块通过分析实景采集系统中实景采集模块的安装位置、安装角度等信息，并参考飞机惯导系统的飞机状态信息，使用人工智能等先进算法，将不同位置采集到的实景信息进行融合，形成实时的飞机实景信息库。融合处理系统通过信号接口模块将融合后的实景信息库发送给视景处理系统。
78.视景处理系统包含接口模块，视景综合模块、视景信息库模块等。视景处理系统通过接口模块接收来自融合处理系统的实景信息库，通过视景综合模块对实景信息进行图像优化，插帧等处理。或者同时接收来自舱内显示系统的输入指令，调取视景信息库模块的虚拟视景信息，并通过视景综合模块与实景信息做融合处理，形成半虚拟视景(可选)。视景处理系统通过接口模块将处理后的视景信息(真实或虚拟、半虚拟)通过高带宽光纤总线发送给舱内显示系统。
79.舱内显示系统包含舱内的大面积柔性显示屏及信号接口模块、实景分配模块，信号接口模块接收来自融合处理系统的实景信息后发送给实景分配模块，实景分配模块根据对应显示屏在舱内的相对位置，将相应实景信息分配给柔性显示屏显示。显示屏在客舱内的布置包括但不限于原窗户位置、客舱顶部及地板的大面积无缝铺设，与客舱壁融为一体。铺设方式包含但不限于图2、3的方式。原窗户位置的显示屏具有触摸互动功能，可由乘客控制显示效果。
80.综合控制系统，与其它各系统相连，用于对其它系统进行监控、控制与重构。对整个系统运行状态进行监控，提供相应故障信息。在其它系统某些组件故障的情况下，调用冗余组件对系统进行重构。可对所有系统进行集中控制。
81.如图1所示，一种民用飞机客舱视景显示方法。首先，分别采集飞机舱外不同位置处的实时景象；接下来，将采集到的实时景象发送、汇总，并结合飞机状态信息，通过专用算法进行融合处理，形成实景信息库；接下来，对融合后的实景信息进行插帧、修正、与虚拟视景叠加等综合处理；取消客舱大部分窗户结构，位置布置大面积柔性显示屏，将处理后的视景信息根据显示系统中显示屏的不同位置进行显示。
82.如图2所示，一种民用飞机视景显示系统，包含实景采集系统、融合处理系统、视景处理系统、舱内显示系统、综合控制系统。
83.实景采集系统，通过在飞机不同位置布置多个图像采集模块，实现舱外视景的无缝采集。包含若干实景采集模块，由高分辨率组合镜头，集成部件、连接装置、外壳等组成，具有高分辨率、低畸变、防抖、防雾等特点。分别布置于飞机机头、机身顶部、机身两侧等位置，保证对飞机周围实景的无死角覆盖。实景采集模块包含若干高速摄像头组合及信号收发模块，能够拍摄从低速到高速，由近到远的实景，并通过实景采集模块转换为数字信号，高速低延迟地将信号发送至融合处理系统。一种典型的实景采集模块布置方案如图3所示。
84.融合处理系统，实现将采集到的不同来源的实景信息进行融合计算，形成完整的飞机舱外实时实景信息库，包含信号接口模块、实景融合模块等。融合处理系统通过信号接口模块接收来自实景采集系统的实景信息，并发送给实景融合模块，实景融合模块通过分析实景采集系统中实景采集模块的安装位置、安装角度等信息，并参考飞机惯导系统的飞机状态信息，使用人工智能等先进算法，将不同位置采集到的实景信息进行融合，形成实时的飞机实景信息库。融合处理系统通过信号接口模块将融合后的实景信息库发送给视景处理系统。融合处理系统具有处理速度快，实时性高，融合后视景失真率低等特点。
85.视景处理系统，实现对实景信息的二次处理，包含接口模块，视景综合模块、视景信息库模块等。视景处理系统通过接口模块接收来自融合处理系统的实景信息库，通过视景综合模块对实景信息进行图像优化，插帧等处理。或者同时接收来自舱内显示系统的输入指令，调取视景信息库模块的虚拟视景信息，并通过视景综合模块与实景信息做融合处理，形成半虚拟视景(可选)。视景处理系统通过接口模块将处理后的视景信息(真实或虚拟、半虚拟)通过高带宽光纤总线发送给舱内显示系统。
86.舱内显示系统，用于将处理后的视景信息在舱内显示，包含舱内的大面积柔性显示屏及信号接口模块、实景分配模块。信号接口模块接收来自融合处理系统的实景信息后发送给实景分配模块，实景分配模块根据对应显示屏在舱内的相对位置，将相应实景信息分配给柔性显示屏显示。显示屏为大面积轻薄柔性屏，在客舱内的布置包括但不限于原窗户位置、客舱顶部及地板的大面积无缝铺设，与客舱壁融为一体。显示屏具有触摸互动功能，可由乘客控制显示效果。一种典型的客舱显示布置方案如图4所示。
87.综合控制系统，与其它各系统相连，用于对其它系统进行监控、控制与重构。对整个系统运行状态进行监控，提供相应故障信息。在其它系统某些组件故障的情况下，调用冗余组件对系统进行重构。可对所有系统进行集中控制。
88.本发明不仅了简化机身结构，减少机身开孔数量，降低机身制造难度，降低制造成本，而且降低机身结构重量，提高飞机运营经济性，同时增加等效窗户面积，且面积、形状可调，在原有窗户以外的位置设置等效窗户(如客舱顶部等部位)；可集中控制等效窗户；可在真实视景上叠加虚拟视景，增加触摸、感应等互动功能，实现娱乐效果，提升舒适性。
89.以上对本技术实施例所提供的一种民用飞机视景显示系统及方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。
90.如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本技术的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本技术的一般原则为目的，并非用以限定本技术的范围。本技术的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
91.还需要说明的是，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商品或者系统不仅包括那些要素，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商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
92.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
93.上述说明示出并描述了本技术的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本技术并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本技术的精神和范围，则都应在本技术所附权利要求书的保护范围内。

技术特征：
1.一种民用飞机视景显示系统，其特征在于，所述系统包括：实景采集子系统，用于采集飞机机体周侧的实时景象并进行信号转换；融合处理子系统，用于接收信号转换后的实时景象并结合飞机状态信息对实时景象进行融合处理，形成实时飞机实景信息库；视景处理子系统，用于对实时飞机实景信息库进行图像处理，获得真实视景或将实时飞机实景信息库与预设的虚拟视景进行融合处理，获得半虚拟视景；舱内显示子系统，用于接收并显示真实视景、虚拟视景和/或半虚拟视景；综合控制子系统，用于连接实景采集子系统、融合处理子系统、视景处理子系统和舱内显示子系统。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述实景采集子系统包括：图像采集模块，用于采集飞机周围实景的图像信息；信号转换模块，用于将采集到的图像信息转换为数字信号；信号收发模块，用于将数字信号发送给融合处理子系统。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述图像采集模块包括若干高速摄像头组合，所述若干高速摄像头组合分别设置在飞机机头、机身顶部和机身两侧。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述融合处理子系统包括：实景信号接口模块，用于接收信号收发模块发送的数字信号并将其转换为实景信息发送给实景融合模块；实景融合模块，通过分析实景采集子系统中图像采集模块的安装位置和安装角信息，参考飞机惯导系统中的飞机状态信息，使用人工智能算法将不同位置采集到的实景信息进行融合，形成包含真实视景的实时飞机实景信息库。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述视景处理子系统包括：实景接口模块，用于接收实景融合模块中的实时飞机实景信息库信息；视景综合模块，用于对实时飞机实景信息库进行图像处理，获得真实视景或将实时飞机实景信息库与预设的虚拟视景进行融合处理，获得半虚拟视景；视景信息处理库，用于存储真实视景、半虚拟视景以及预设的虚拟视景。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述视景综合模块中与预设的虚拟视景进行融合处理前接收来自舱内显示子系统的输入指令。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述舱内显示子系统包括：大面积柔性显示屏，用于显示真实视景、半虚拟视景和/或预设虚拟视景以及提供信息交互；显示信号收发模块，用于接收视景信息处理库中的真实视景、半虚拟视景以及虚拟视景，发送半虚拟视景生成命令给视景综合模块；实景分配模块，用于接收大面积柔性显示屏的交互信息并将显示信号收发模块中的视景信息发送给大面积柔性显示屏。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述大面积柔性显示屏在客舱内的布置位置包括但不限于原窗户位置、客舱顶部及地板的大面积无缝铺设。9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述综合控制子系统用于对实景采集子系统、融合处理子系统、视景处理子系统和舱内显示子系统进行监控、控制、重构及提供故障
信息。10.一种民用飞机视景显示方法，通过上述权利要求1-9之一所述的系统在民用飞机客舱内进行视景实时显示。

技术总结
本发明提供了一种民用飞机视景显示系统及方法，所述系统包括：实景采集子系统，用于采集飞机机体周侧的实时景象并进行信号转换；融合处理子系统，用于接收信号转换后的实时景象并结合飞机状态信息对实时景象进行融合处理，形成实时飞机实景信息库；视景处理子系统，用于对实时飞机实景信息库进行图像处理，获得真实视景或将实时飞机实景信息库与预设的虚拟视景进行融合处理，获得半虚拟视景；舱内显示子系统，用于接收并显示真实视景、虚拟视景和/或半虚拟视景；综合控制子系统，用于连接实景采集子系统、融合处理子系统、视景处理子系统和舱内显示子系统，本发明可实现对窗外实景进行实时显示，并且可以大面积显示效果。并且可以大面积显示效果。并且可以大面积显示效果。


技术研发人员：雷宇 滕龙 李程辉 苏怀忠 王利剑
受保护的技术使用者：中国商用飞机有限责任公司
技术研发日：2023.03.02
技术公布日：2023/6/27