專利名稱：飛機駕駛艙視頻系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本公開涉及在跑道滑行期間幫助飛機飛行員的系統(tǒng)，更具體地說，涉及向飛行員提供位置視頻的改進系統(tǒng)。
背景技術：
滑行輔助照相系統(tǒng)向飛行員提供用于操縱飛機的補充導向。通常，跑道并且甚至飛機本身提供有標記。通過利用來自飛機的一個或多個相機的視圖以及標記，飛行員能夠確定飛機的位置以正確操作飛機。相機安裝在提供飛機的全面視圖的位置。飛機的豎直尾翼與這種相機公用一個位置。當相機具有廣角鏡頭時，捕獲的圖像范圍可以從機翼末端到機翼末端。 相機機械地排列在飛機上，使得屏幕標記上的相機也排列在飛機上。為了使圖像滿意，必須滿足相機殼體組件與相機殼體組件相對于飛行器的緊密機械容差。盡管容差緊密，但是很難機械調節(jié)并且還需要消耗時間。下面示出了一些例子2010年11月30日出版的Dubourg的美國專利No. 7，844，392 ；2007年4月19日公布的Beauregard的美國專利申請公開No. 2007/0085907 ;以及2003年11月20日公開的Zakrewski等人的美國專利申請公開No. 2003/0125141，均通過引用方式將這些內容并入本文。

發(fā)明內容
考慮到上述內容，需要一種改進的駕駛艙視頻系統(tǒng)和校正駕駛艙視頻系統(tǒng)的方法，該駕駛艙視頻系統(tǒng)容易安裝并且?guī)椭_保為飛行員顯示的圖像的正確校正。本發(fā)明技術的一個實施例涉及用于飛機的駕駛艙視頻系統(tǒng)，包括相機組件，所述相機組件位于飛機上；視頻監(jiān)視器，所述視頻監(jiān)視器用于接收來自所述相機組件的信號；以及視頻處理模塊，所述視頻處理模塊用于電子校正信號，使得在所述視頻監(jiān)視器上向飛機的飛行員顯示校正的圖像。優(yōu)選的是，所述信號具有過大尺寸的視野，并且所述校正模塊通過對過大尺寸的視野進行裁切和重新校正來執(zhí)行電子校正以適合所述視頻監(jiān)視器。所述校正模塊可以在兩條軸線上進行4度或更多的信號失準修正，以生成在O. 25度內的最終圖像校正。所述相機組件適合并構造成安裝在飛機的機身、機翼或橫尾翼上。所述駕駛艙視頻系統(tǒng)還可以包括多個相機，各個相機可以進行相同的校正過程。第三相機組件適合并構造成安裝在飛機的底側，以為廣義的娛樂系統(tǒng)提供視圖。所述視頻監(jiān)視器和所述視頻處理模塊可以是整體單元或獨立部件。本發(fā)明技術的另一個實施例涉及一種操作飛機的駕駛艙視頻系統(tǒng)的方法，所述方法包括以下步驟將相機組件安裝在飛機上以捕獲飛機的圖像；將視頻監(jiān)視器安裝在飛機的駕駛艙內以接收來自所述相機組件的圖像信號；通過相對于至少一個基準標記電子調整圖像來處理所述視頻圖像以生成校正后的圖像；以及所述視頻監(jiān)視器上顯示校正后的圖像?？梢酝ㄟ^利用圖像識別軟件識別圖像中的飛機來使圖像的電子識別自動化。
所述方法也可以將基準標記應用于飛機。所述圖像識別軟件可以在所述圖像中識別所述基準標記并且通過將所述基準標記移動到所述校正后的圖像中的預定位置來調整所述圖像的步驟?；鶞蕵擞浛梢允窃诎惭b系統(tǒng)期間臨時安裝在飛機上，然后去掉。所述方法還可以允許相對于所述視頻監(jiān)視器上的水平和/或豎直中心線手動校正圖像。所述基準標記可以是選擇性地顯示在所述視頻監(jiān)視器上的飛機的外輪廓。所述圖像識別軟件還可以構造成識別圖像中的至少一個基準標記并且通過將基準標記移動到預定像素位置來調整圖像。
本發(fā)明技術的另一個實施例涉及對飛機的駕駛艙視頻系統(tǒng)校正的方法，包括從滑行輔助相機捕獲飛機圖像的步驟；進入維護模式，以在對飛機駕駛艙內的視頻監(jiān)視器上的圖像進行修正；分析圖像，以相對于至少一個基準標記來電子校正圖像中的飛機；在所述視頻監(jiān)視器上顯示對準后的圖像?？梢酝ㄟ^利用圖像識別軟件識別圖像中的飛機來自動電子修正圖像。飛機可以具有飛機基準標記，只得至少一個基準標記和飛機基準標記構造成可視地指示飛機校正水平。應到意識到，本發(fā)明技術可以以許多種方式實施和利用，包括但不限于現(xiàn)在已知并且以后研發(fā)的應用的程序、設備、系統(tǒng)、裝置、方法或者計算機可讀介質。從下面的描述和附圖中將更容易清楚本文公開的系統(tǒng)的這些和其他唯一特征。


因此，參照附圖，本發(fā)明系統(tǒng)所屬領域的普通技術人員將容易理解如何制造和使用本發(fā)明系統(tǒng)，附圖中圖I是具有根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的駕駛艙視頻系統(tǒng)的飛機的透視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的駕駛艙視頻系統(tǒng)的略微示意性的視圖。圖3是示出安裝和裝配圖2所示的駕駛艙視頻系統(tǒng)的過程的實施例的流程圖。圖4是來自圖2所示的駕駛艙視頻系統(tǒng)的相機組件的未處理的圖像。圖5是在圖2所示的駕駛艙視頻系統(tǒng)的視頻監(jiān)視器上顯示的處理后的圖像。
具體實施例方式本發(fā)明克服了在跑道滑行期間和其他時間與輔助飛行員的飛機駕駛艙視頻系統(tǒng)有關的現(xiàn)有技術的許多問題。結合闡述本發(fā)明代表性實施例的附圖，從下面的某些優(yōu)選實施例的詳細描述中，本領域普通技術人員將更容易本發(fā)明系統(tǒng)的優(yōu)點和其他特征，并且在附圖中，相同的附圖標記表示相似的結構部件。例如左、右、上、下等相關描述全部參照附圖，并且不是用來限制方向。所示實施例可以理解為提供某些實施例的不同細節(jié)的示例性特征，因此，在不實質脫離本發(fā)明系統(tǒng)或方法的情況下，所示的特征、組件、模塊、部件和/或方面可以以其他方式組合、相互連接、排序、相互交換、定位和/或重新校正。參照圖1，示出具有根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的駕駛艙視頻系統(tǒng)100的飛機10的透視圖。飛機10具有機身12，而機身具有水平延伸的機翼14和豎直延伸的尾翼16。駕駛艙視頻系統(tǒng)100安裝有用于為駕駛艙18內的顯示器捕獲圖像的一個或多個相機組件102a-c。參照圖2，示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的駕駛艙視頻系統(tǒng)100的略微示意性的視圖。駕駛艙視頻系統(tǒng)100可以僅使用一個相機或者使用多個(示出三個)相機組件102a-c。如圖I所示，駕駛艙視頻系統(tǒng)100包括兩個滑行輔助相機組件102a，102b和地形相機組件102c。第一相機組件102a位于豎直尾翼16。雖然相機組件102應當安裝在飛機尾翼16頂部附近的區(qū)域以提供有利位置點，但是根據(jù)飛機構造，其他位置也是合適的。第二相機組件102b位于機身12的下側或腹部?；休o助相機組件102a，102b提供大致向前和圍繞飛機10的視圖。在替換實施例中，可以使用不同數(shù)量的相機組件，這些相機組件可以位于任何位置，例如位于水平穩(wěn)定器、機翼等。優(yōu)選的是，第一相機組件102a提供主傳動齒輪、豎直尾翼16前緣周圍以及幾乎從機翼末端到機翼末端的水平跨度的視圖。在一個實施例中，相機組件102a，102b具有相同的本地視野，但是最終圖像是處理后的并且可以以不同方式顯示。在另一個實施例中，第一相機組件102a具有80度的水平視野和45度豎直視野。第二相機組件102b捕獲前起落架和周圍的視圖。第二相機組件102b具有90度的水平視野和57度的豎直視野。地形相機組件102c具有捕獲飛機下方取景的向下視圖。
相機組件102a_c均可以具有廣角鏡頭，以提供過大尺寸的視野。相機組件102a_c均保持在殼體(未明確示出)中，以適當安裝在相應位置。作為選擇，在飛機10上可以形成略微的凸起部分，使得相機組件102a-c可以通過相應殼體的窗戶而獲得合適的視圖。殼體窗戶是耐刮擦的、抗材料撞擊的并且是被加熱的，以便在苛刻條件下提供清晰度和保護。仍然參照圖2，來自相機組件102a_c的未處理的信號傳輸?shù)揭曨l處理模塊104。視頻處理模塊104用作多路調制器，使得一個顯示器可以用于所有圖像，或者可以根據(jù)需要選擇一個信號。如下面結合圖3-圖5更詳細地描述，視頻處理模塊104還電子校正來自滑行輔助相機組件102a，102b的信號。如所屬領域普通技術人員所知，未處理的信號可以通過導線、光纖、無線網(wǎng)絡等方式傳輸?！┪刺幚淼男盘柋灰曨l處理模塊104處理成校正的圖像信號,校正的圖像信號或信號將被顯示在視頻監(jiān)視器106以供飛行員回放。任何信號還可以顯示在娛樂監(jiān)視器上以用于乘客娛樂或通知。地形相機組件102c還可以主要出于娛樂目的而捕獲風景圖像。視頻處理模塊104還可以在一個監(jiān)視器或者多個監(jiān)視器上平鋪或者拼接多張圖像。視頻處理模塊104和監(jiān)視器106可以結合成一個單元，或者作為在其他時間用于其他目的的獨立部件而存在。例如，監(jiān)視器106可以向飛行員顯示來自附加相機組件(未明確示出)的其他圖像或者非視頻信息。圖3是示出安裝和裝配圖2所示的駕駛艙視頻系統(tǒng)的過程300的實施例的流程圖。首先，在步驟SI中，安裝相機組件102a-c、視頻處理模塊104和監(jiān)視器106并使它們相互連接。在步驟S2中，向相機組件102a-c供電以捕獲傳輸?shù)揭曨l處理模塊104的視頻圖像，該視頻處理模塊設置在僅對停飛的飛行器適用的維護模式。由于鏡頭、傳感器和殼體容差，會發(fā)生內部相機失準。此外，相機組件102a-c也對飛機10失準。雖然可以將相機與殼體固定以降低這種失準，但是利用本發(fā)明的技術則不需要固定。在維護模式中，視頻處理模塊104顯示技術人員可以利用實時反饋調節(jié)的未處理的圖像。另外，參照圖4，示出可能的未處理的圖像400的實例。未處理的圖像400相對于在滑行期間使用的最終圖像是過大尺寸。未處理的圖像400還可以是在豎直和水平上失準的。為了顯示失準，圖4示出了中心線402。如圖所示，飛機10和尾翼16偏向中心線402的左側，表示水平失準。另外，不能看到飛機10的前部區(qū)域，表示豎直失準。仍然參照圖3，為了進行校正調節(jié)，視頻處理模塊104和視頻監(jiān)視器106中的一者或兩者包括用戶界面。在步驟S3中，技術人員使用用戶界面調節(jié)或重新校正未處理的圖像400以產(chǎn)生如圖5所示的處理后的圖像500并且過程300結束。為了校正圖像，視頻處理模塊104基于來自用戶界面的輸入來裁切和重新校正過大的未處理的圖像400。在處理后的圖像500中，相對于中心線502校正飛機10，并且可以看到飛機10的前部區(qū)域，表示水平和豎直校正。處理后的圖像500調節(jié)成包括所需的重要特征。處理后的圖像500還包括附加的校正基準標記504?；鶞蕵擞?04可以用于飛機10的各種結構，以幫助技術人員正確校正。另外，飛機10可以包括臨時或永久的作為基準點的可視記號，以有利于未處理的圖像400的修正。在一個實施例中，視頻處理模塊104包括指不機構,例如與軟件有關的鼠標，所以技術人員可以在未處理的圖像400周圍施加虛擬的矩形以變成處理后的圖像500。在一個實施例中，視頻處理模塊104對未處理的圖像300進行4度的的機械失準修正，雖然根據(jù)內部相機失準和相機組件相對于飛機的失準而產(chǎn)生的需求量可以實現(xiàn)更大或更小的修正，例如7度、5. 5度或3度。視頻處理模塊104還可以包括獨立的顯示監(jiān)視器(未示出)或輸出連接，以便于臨時監(jiān)視器與用作用戶界面的部件之間的臨時連接。作為視頻處理模塊104電子修正失準的優(yōu)點，機械容差和安裝相機組件102a_c時的固定校正可以放寬或取消。更簡單更低成本的相機組件102a_c以及簡化安裝過程的成本節(jié)約是顯而易見的。在另一個實施例中，駕駛艙視頻系統(tǒng)100利用圖像識別軟件自動校正屏幕上的飛機視圖。圖像識別軟件可以通過使用已知的飛機幾何形狀、(永久或臨時地)應用于飛機的基準校正標記、(永久或臨時地)應用于圖像的基準校正標記等實現(xiàn)。視頻監(jiān)視器106可以是預校準的，從而在飛機上具有一個或多個校正標記或結構的設定位置。一旦識別出相關的基準標記或結構，視頻處理模塊104只要將標記或結構移動到其預校準的位置就可實現(xiàn)校正。駕駛艙視頻系統(tǒng)100還可以允許對基準標記等進行手動校正。例如，基準標記可以是預監(jiān)視器框架上的其他標記一起模壓成監(jiān)視器組件的如圖5所示的中心線502，以便標出飛機圖像的前端或機翼位置的頂端的水平點。此外，除了基準標記504以外，基準標記還可以包含在屏幕圖像上。例如，屏幕圖像可以包括在維護模式下的相應飛機的細虛線輪廓，使得現(xiàn)場圖像僅在屏幕內(手動或電子地)滑動以實現(xiàn)校正。還可以預期，飛機基準標記與視頻基準標記匹配，使得視頻基準標記與飛機基準標記在視覺上飛機校正的水平程度等。圖像識別軟件還可以構造成識別圖像中的基準標記并且通過將基準標記移動到預定像素位置來調節(jié)圖像。如本領域普通技術所意識，本技術可以應用于直升機、機動車等。在替換實施例中，可以由更少的部件或者一個部件來實現(xiàn)若干部件的功能。類似的是，在一些實施例中，除了示出的實施例所述操作以外，任何功能性部件可以執(zhí)行更少的或者不同的操作。此外，相對尺寸和位置只是示例性的，并且應當理解為不僅是所示的尺寸和位置，而是許多其他實施例可以具有不同的描述和構造。雖然參考優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但是本領域技術人員容易意識到在不脫離所 附權利要求限定的本發(fā)明的精神或范圍的情況下可以對本發(fā)明進行各種變化和/或修改。例如，各項權利要求可以以多項從屬方式從屬于任一或者所有 權利要求，即便該項權利要求沒有最初被要求。
權利要求
1.一種用于飛機的駕駛艙視頻系統(tǒng)，包括 相機組件，所述相機組件位于飛機上； 視頻監(jiān)視器，所述視頻監(jiān)視器用于接收來自所述相機組件的信號；以及 視頻處理模塊，所述視頻處理模塊用于電子校正信號，使得在所述視頻監(jiān)視器上向飛機的飛行員顯示校正的圖像。
2.根據(jù)權利要求I所述的駕駛艙視頻系統(tǒng)，其中，所述信號具有過大尺寸的視野，并且所述校正模塊通過對過大尺寸的視野進行裁切和重新校正來執(zhí)行電子校正以適合所述視頻監(jiān)視器。
3.根據(jù)權利要求I所述的駕駛艙視頻系統(tǒng)，其中，所述校正模塊在兩條軸線上進行4度的信號失準修正，以生成在O. 25度內的最終圖像校正。
4.根據(jù)權利要求I所述的駕駛艙視頻系統(tǒng)，其中，所述相機組件適合并構造成安裝在飛機的尾部。
5.根據(jù)權利要求I所述的駕駛艙視頻系統(tǒng)，還包括第二相機組件，所述第二相機組件適合并構造成查看飛機的前起落架。
6.根據(jù)權利要求I所述的駕駛艙視頻系統(tǒng)，其中，所述視頻處理模塊和所述相機組件是整體單元。
7.根據(jù)權利要求I所述的駕駛艙視頻系統(tǒng)，其中，所述視頻監(jiān)視器和所述視頻處理模塊是整體單元。
8.一種操作飛機的駕駛艙視頻系統(tǒng)的方法，所述方法包括以下步驟 將相機組件安裝在飛機上以捕獲飛機的圖像； 將視頻監(jiān)視器安裝在飛機的駕駛艙內以接收來自所述相機組件的視頻圖像信號； 通過相對于至少一個基準標記電子調整圖像來處理所述視頻圖像以生成校正后的圖像；以及 在所述視頻監(jiān)視器上顯示校正后的圖像。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，還包括自動電子調整視頻圖像的步驟。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，還包括利用圖像識別軟件識別所述視頻圖像中的飛機的步驟。
11.根據(jù)權利要求8所述的方法，還包括將基準標記應用于飛機并且根據(jù)所述基準標記校正所述視頻圖像的步驟。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，還包括利用圖像識別軟件在所述視頻圖像中識別所述基準標記并且通過將所述基準標記移動到所述校正后的圖像中的預定位置來調整所述視頻圖像的步驟。
13.根據(jù)權利要求11所述的方法，還包括提示維護操作模式以在所述視頻監(jiān)視器上校正所述視頻圖像的步驟，并且其中所述基準標記是臨時的。
14.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中所述至少一個基準標記是所述視頻監(jiān)視器上的中心線。
15.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中所述至少一個基準標記是選擇性地顯示在所述視頻監(jiān)視器上的飛機的外輪廓。
16.一種校正飛機的駕駛艙視頻系統(tǒng)的方法，所述方法包括以下步驟從滑行輔助相機捕獲飛機的圖像； 進入維護模式，以便在飛機的駕駛艙內校正視頻監(jiān)視器上的圖像； 分析所述圖像，以便相對于至少一個基準標記電子校正所述圖像中的飛機；以及 在所述視頻監(jiān)視器上顯示校正后的圖像。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，還包括通過利用圖像識別軟件識別所述中的飛機來自動電子校正圖像的步驟。
18.根據(jù)權利要求16所述的方法，還包括將飛機基準標記應用于飛機使得至少一個基準標記和飛機基準標記構造成可視地指示飛機校正水平的步驟。
19.根據(jù)權利要求16所述的方法，還包括利用圖像識別軟件識別所述圖像中的至少一個基準標記并且通過將所述基準標記移動到預定的像素位置來自動調整圖像的步驟。
20.根據(jù)權利要求16所述的方法，其中所述至少一個基準標記是所述視頻監(jiān)視器上的中心線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于飛機的駕駛艙視頻系統(tǒng)，包括相機組件，所述相機組件位于飛機上；視頻監(jiān)視器，所述視頻監(jiān)視器用于接收來自所述相機組件的信號；以及視頻處理模塊，所述視頻處理模塊用于電子校正信號，使得在所述視頻監(jiān)視器上向飛機的飛行員顯示校正的圖像。優(yōu)選的是，所述信號具有過大尺寸的視野，并且所述校正模塊通過對過大尺寸的視野進行裁切和重新校正來執(zhí)行電子校正以適合所述視頻監(jiān)視器。所述相機組件適合并構造成安裝在飛機的外部。
文檔編號H04N7/18GK102655587SQ20121005214
公開日2012年9月5日 申請日期2012年3月1日 優(yōu)先權日2011年3月2日
發(fā)明者E·D·哈根, J·H·美特, J·R·莫里斯, K·J·本寧 申請人:羅斯蒙特航天公司