飞机驾驶舱显示器以及用于组合视景显示中的障碍物的增强显示的系统和方法

飞机驾驶舱显示器以及用于组合视景显示中的障碍物的增强显示的系统和方法
【专利摘要】本发明涉及飞机驾驶舱显示器以及用于组合视景显示中的障碍物的增强显示的系统和方法。该系统包括显示单元和被配置成生成表示增强视景图像的第一信号的增强视景系统。数据存储设备包含表示障碍物的障碍物数据。合成视景系统被配置成从数据存储设备中选择性地检索障碍物数据，并且生成表示一个或多个障碍物的合成视景图像的第二信号。处理器与显示单元进行可操作通信并且被耦合以接收第一和第二信号，并且被配置成响应于第一和第二信号而：将一个或多个障碍物的合成视景图像覆盖在增强视景图像之上，并且命令显示单元显示覆盖在增强视景图像之上的一个或多个障碍物的合成视景图像。可以使一个或多个障碍物的经覆盖的合成视景图像在视觉上突显。
【专利说明】飞机驾驶舱显示器以及用于组合视景显示中的障碍物的增强显示的系统和方法

【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及交通工具显示系统，并且更特别地涉及飞机驾驶舱显示器以及用于组合视景(Vison)显示中的障碍物的增强显示的系统和方法。

【背景技术】
[0002]诸如飞机之类的许多交通工具普遍装配有一个或多个视景增强系统。此类视景增强系统被设计并配置成当在从驾驶员座舱的视野缩小的状况中飞行时，协助飞行员。视景增强系统的一个示例称为合成视景系统(下文中，“SVS”)。典型的SVS被配置成联合与飞机关联的位置确定单元以及感测飞机海拔、航向、和定向的动态传感器来工作。SVS包括或访问包含与沿着飞机的飞行路径的地势相关的信息(诸如与接近飞机飞行路径的地形以及已知的人造和自然障碍物相关的信息)的数据库。SVS从位置确定单元接收指示飞机位置的输入，并且还从动态传感器接收输入。SVS被配置成利用在数据库中包含的位置、航向、海拔、和定向信息以及地势信息，并且生成从坐在飞机驾驶员座舱中的人的视角示出该飞机正飞过的地势环境的三维图像。可以在飞行员可接近的任何合适的显示单元上向飞行员显示三维图像(本文也称为“SVS图像”)。SVS图像包括被图形渲染的特征，包括而不限于，位于接近飞机的飞行路径的地形和障碍物的合成透视图。使用SVS，飞行员能够查看显示单元的显示屏，以获得对飞机正飞过的三维地势环境的理解，并且还能够看到什么位于前方。飞行员还能够查看显示屏来确定飞机与接近飞行路径的一个或多个障碍物的接近度。
[0003]视景增强系统的另一个示例被称为增强视景系统(下文中，“EVS”)。典型的EVS系统包括成像设备，诸如但不限于，可见低光电视摄像机、红外摄像机、或者能够检测处于可见光谱内或外的光或电磁辐射的任何其他合适的光检测系统。此类成像设备被安装到飞机并且定向成检测发源于飞机外并且通常在飞机的飞行路径中位于飞机前方的区域的光传输。由EVS接收到的光被EVS用来形成EVS图像，所述EVS图像然后在飞机的驾驶员座舱中的任何合适的显示单元上向飞行员显示。EVS中所使用的传感器比人眼对光更敏感。因而，使用EVS，飞行员能够查看对于人眼而言不可见的地势元素。因此，当尝试在恶劣天气或晚上降落飞机时，EVS对于飞行员而言非常有益。EVS系统的一个优势是，其描绘实际存在的事物相对于描绘数据库中所记录的事物。然而，EVS系统具有低分辨率，并且由于某些障碍物的大小或其他状况而可能没有灵敏到足以检测所述障碍物。例如，瘦无线电塔、高压线、电缆、电力线等表示尤其有害的障碍危险，原因在于即使在具有良好可见度状况的白昼期间，EVS系统也难以检测到它们。
[0004]组合视景显示包括SVS图像和EVS图像这二者，并且可以进一步包括采用符号形式的附加图像。符号普遍表现为显示屏上的图标或一系列图标，并且可以指示飞机航向、方向、姿态、和定向。利用组合视景显示，在相同的显示屏上向飞行员共同示出SVS和EVS图像。可以将EVS图像(其可能小于SVS图像)覆盖在SVS图像的上面，以使得在EVS图像下面的SVS图像的部分可能不可见或可能是模糊的(obscured)(分别诸如当EVS覆盖具有较高的不透明度级别或是半透明时)。可以在视觉上将组合视景显示中的EVS覆盖分成单独的部分。当EVS图像的上部分以与EVS图像的下部分不同的颜色来显示时采用提供向/从下面的SVS图像的无缝衔接的方式，并且采用允许察觉下面的SVS图像的方式来显示姿态基准(例如，用于飞机的零俯仰姿态)之下的EVS图像的部分。以该方式，飞行员能够在维护情境感知时，关于EVS图像中所示出的特征而快速且直觉地查明飞机的相对姿态和/或相对海拔。
[0005]情境感知的一个重要方面是感知对交通工具造成碰撞威胁的障碍物。这对于在起飞和降落或其他低海拔操作期间的飞机而言尤其如此，并且甚至对于在低可见度状况中的飞机更为如此。地形和障碍物图像应该以此类方式来呈现:其将提供对相对于交通工具的可能碰撞威胁的类型、高度、位置、和距离的及时感知。为了成功避开障碍物，操作者将具有较短的响应时间，在所述响应时间中要确定如何最好地避开障碍物。令人遗憾的是，组合视景显示中的障碍物图像即使在传感器检测范围内或在数据库中，也可能不是容易可见的，从而限制了障碍物感知并且降低了避开障碍物的可能性。
[0006]因而，令人期望的是，提供用于组合视景显示中的障碍物的增强显示的系统和方法。期望通过选择性地将障碍物图像带到组合视景显示的前面并且使障碍物图像在视觉上突显来向飞行员提供提高的障碍物感知，从而在不管障碍物大小和其他状况如何的情况下，提高障碍物检测和避开的可能性。此外，根据联合附图以及前述的【技术领域】和【背景技术】而进行的后续的详细描述和所附权利要求，示例性实施例的其他期望的特征和特性将变得明显。


【发明内容】

[0007]提供了用于组合视景显示中的障碍物的增强显示的系统。根据一个示例性实施例，一种系统包括显示单元、以及被配置成生成表示增强视景图像的第一信号的增强视景系统。数据存储设备包含表示障碍物的障碍物数据。合成视景系统被配置成从数据存储设备中选择性地检索障碍物数据并且生成表示一个或多个障碍物的合成视景图像的第二信号。处理器与显示单元进行可操作通信并且被耦合以接收第一和第二信号，并且被配置成响应于第一和第二信号来进行以下操作:将一个或多个障碍物的合成视景图像覆盖在增强视景图像之上，并且命令显示单元显示覆盖在增强视景图像之上的一个或多个障碍物的合成视景图像。
[0008]根据本发明的又另一个示例性实施例，提供了用于组合视景显示中的障碍物的增强显示的方法。该方法包括生成增强视景图像。生成一个或多个障碍物的合成视景图像。选择性地将一个或多个障碍物的合成视景图像覆盖在增强视景图像之上。选择性地使覆盖增强视景图像的一个或多个障碍物的合成视景图像在视觉上突显。显示经视觉突显的覆盖增强视景图像的一个或多个障碍物的合成视景图像。
[0009]根据本发明的又另一个示例性实施例，提供了用于飞机的驾驶舱显示器。驾驶舱显示器已在其上提供了主飞行显示，包括针对接近飞机的区域的地势的合成透视图像。地势的合成透视图像包括障碍物数据的合成视景图像。增强视景图像覆盖地势的合成透视图的部分。障碍物数据的合成视景图像覆盖增强视景图像。
[0010]此外，根据联合附图以及前述的【背景技术】而进行的后续的详细描述和所附权利要求，所述系统和方法的其他期望的特征和特性将变得明显。

【专利附图】

【附图说明】
[0011]下文中将联合以下绘图来描述本发明，其中相似的附图标记表示相似的元素，并且其中:
图1是根据本发明的示例性实施例的用于组合视景显示中的障碍物的增强显示的系统的不意图；
图2是其中具有障碍物的增强显示的示例性驾驶舱显示器；以及图3是根据本发明的另一个示例性实施例的用于组合视景显示中的障碍物的增强显示的方法的流程图。

【具体实施方式】
[0012]以下详细描述实质上仅是示例性并且不意在限制本发明或者本发明的应用和使用。如本文所使用的，单词“示例性”意味着“充当示例、实例、或举例说明”。因而，本文中被描述为“示例性”的任何实施例不必解释为优选或优越于其他实施例。本文中所描述的所有实施例都是被提供以使得本领域技术人员能够做出或使用本发明的示例性实施例，并且不限制由权利要求所定义的本发明的范围。此外，不存在由任何明示或暗示的理论来绑定的意图，所述理论呈现在前述的【技术领域】、【背景技术】、
【发明内容】
、或以下详细描述中。
[0013]各种实施例针对用于组合视景显示中的障碍物的增强显示的系统和方法。此类系统和方法将所选的障碍物图像带到组合视景显示的前面，并且可以使其在视觉上突显，从而使其在视觉上更引人注目并且提高情境和障碍物感知。该系统被配置成通过在包括地势的合成透视图像和EVS图像的组合视景显示中将一个或多个障碍物的合成视景系统(SVS)图像覆盖在增强视景系统(EVS)图像之上，并且选择性地使覆盖EVS图像的一个或多个障碍物的合成视景图像在视觉上突显来操作。组合视景显示可以进一步包括数据符号。如下文中通常所描述的以及本领域中已知的，可以在视觉上划分EVS图像。选择性地对障碍物的合成视景图像进行覆盖和视觉突显允许机组人员在视觉上清楚地识别要避开的一个或多个障碍物，以及提供从交通工具计量障碍物的高度、距离、和位置的参考，从而提高障碍物检测和避开的可能性。尽管本文中所描述的实施例特定于飞机显示系统，但是应该认识到发明主题事项的原理可以应用于其他交通工具显示系统。
[0014]图1是根据示例性实施例的用于组合视景显示中的障碍物的增强显示的系统10的简化功能框图。系统10包括多个组件，其每个可以被配置用于安装到飞机。在一些实施例中，系统10可以是自给式系统以使得以下所描述的每个组件被包含在单个外壳中并且排他地专用于提供系统10的功能。在其他实施例中，以下所描述的各种组件可以是独立的组件，或者它们可以是用作其他系统的部分的组件，并且其被配置成用作此类其他系统与系统10之间的共享资源。
[0015]在图1中所图示的实施例中，系统10包括增强视景系统12(“EVS 12”)、位置确定单元(诸如全球定位系统(GPS)、惯性导航系统等)和航空电子传感器14、合成视景系统16("SVS 16”)、显示单元20、显示屏22、以及处理器24。在其他实施例中，系统10可以包括附加的或更少的组件。
[0016]如在以上【背景技术】章节中所描述的，EVS 12包括适于安装到飞机并配置成检测发源于飞机外的光签名(light signature)的一个或多个传感器。所述传感器可以包括可见低光电视摄像机、红外摄像机、毫米波(MMW)摄像机、或者能够检测处于可见光谱内或外的光的任何其他光感测设备。光签名可以包括从飞机之外的任何地形或物体投射或反射离开的任何光。如本文中所使用的，物体可以是“障碍物”。如本文中所使用的，术语“障碍物”指代位于接近交通工具行进路径(诸如飞机飞行路径)的人造和自然发生的结构，诸如塔、建筑物、天线、电力线、风力涡轮机、林缘等。如本文中所使用的，术语“地形”指代陆块。
[0017]EVS 12被配置成生成第一信号26并且将第一信号26提供给处理器24。第一信号26是电子信号，其包括与由EVS 12所检测的光签名对应的信息，并且其使得处理器24能够渲染光签名的图像(下文中称为“EVS图像”)。例如，如果所检测的光签名属于障碍物，那么第一信号26将使得处理器24能够渲染该障碍物的EVS图像。在一些实施例中，EVS 12可以包括专用处理器、微处理器、电路、或者被配置成从一个或多个光检测传感器接收输入并且使用此类输入来生成第一信号26的一些其他处理组件。在其他实施例中，EVS 12可能不包括专用处理器、微处理器、电路或其他处理组件，在该情况下，第一信号26将包括来自EVS 12的光检测传感器的未处理的输入以供由一个或多个处理器24处理。
[0018]第一信号26可以在以下意义上是弱信号:要识别的签名关于背景图像具有很低的对比度，原因在于可以使EVS 12获取强光签名的能力模糊的大小和/或天气状况，或者原因在于飞机离光签名的距离，或由于各种其他因素。当第一信号26较弱时，与第一信号26对应的图像容易被压倒或淘汰，从而难以察觉EVS图像中所包含的弱签名。作为结果，与第一信号对应的障碍物在EVS图像36中可能是不可辨别的，或者其可能很弱并会容易被漏掉。作为结果，飞行员可能不能够及时看到该障碍物以避开该障碍物。
[0019]如在以上【背景技术】章节中所描述的，SVS 16被配置成生成飞机周围的地势环境的三维图像(下文中称为“SVS图像”)，并且生成携带SVS图像的第二信号并将该第二信号提供给处理器24。SVS 16可以访问或包括包含具有与地势相关的数据的数据库的数据存储设备25，所述数据可以包括与位于沿着或至少接近于飞机的飞行路径的地形和障碍物相关的信息(数据)。数据存储设备可以包含用于诸如州、国家、或洲之类的整个地理区域的此类数据。SVS 16还可以访问或包括位置确定单元，其被配置成确定飞机相对于地球表面的位置。SVS 16可以被配置成接收与飞机航向、海拔、和姿态相关的路线、速度、和其他航空电子输入。在等价的实施例中，SVS 16可以从飞机GPS和航空电子传感器14接收GPS和航空电子输入。
[0020]在一些实施例中，SVS 16可以包括专用处理器、微处理器、或者被配置成取得与飞机的位置、姿态、海拔和航向有关的信息并且利用数据库中可用的信息/数据来生成第二信号30的其他电路，所述第二信号30可以被处理器24用来渲染飞机正行进通过的地势环境的三维图像。由于飞行员可能想要具有相对于包围一个或多个潜在障碍物的地形的该一个或多个障碍物的更清楚且较不杂乱的视图，所以系统10可以被配置成允许飞行员使障碍物的合成视景图像在视觉上突显，以减少对地形的合成视景图像的任何视觉干扰。可以通过改变在合成视景图像中显示的障碍物的色彩、不透明度、或形状来使障碍物的合成视景图像在视觉上突显，以在视觉上将障碍物的合成视景图像与地形的合成视景图像或者与在SVS图像或EVS图像中已经容易可见的障碍物相区分，即处理器被配置成改变地形和/或障碍物的合成视景图像的至少一个视觉特性，以在视觉上将障碍物的合成视景图像与其中的地形数据的合成视景图像相区分。例如，可以在SVS图像中相对于地形的合成视景图像的不透明度来增大障碍物的合成视景图像的不透明度。就这点而言，在SVS图像中，已增强了对障碍物的显示(更具体地，障碍物图像)。对障碍物的增强显示使对于飞行员而言更容易检测和避开障碍物，所述障碍物的图像被图形地渲染为SVS图像34的部分。
[0021]在其他实施例中，SVS 16可能不包括专用处理器、微处理器、电路、或其他处理组件。在此类实施例中，第二信号30将包含然后能够被处理器24用来渲染地势环境的三维图像的未处理的传感器信息和位置信息，包括障碍物的合成视景图像和地形的合成视景图像。在任一事件中，SVS 16被配置成将第二信号30提供给处理器24。
[0022]显示单元被配置成将增强的图像提供给操作者。根据一个示例性实施例，显示器可以使用许多已知的显示器中的任何一个来实现，所述显示器适于采用由操作者可视的格式来渲染文本、图形、和/或图标信息。此类显示器的非限制性示例包括各种阴极射线管(CRT)显示器、以及诸如各种类型的LCD (液晶显示器)和TFT (薄膜晶体管)显示器之类的各种平板显示器。另外可以将显示单元实现为面板安装显示器、HUD (平视显示器)投影、或许多已知技术中的任何一个。另外要注意的是，显示单元可以被配置为许多类型的飞机驾驶舱显示器中的任何一个。例如，其可以被配置为多功能显示器、水平位置指示器、或垂直位置指示器。然而在所描绘的实施例中，显示单元被配置为用于飞机的主飞行显示器(PFD)。
[0023]另外地,显示单元20包括被操作地连接到显示单元20的显示屏22。显示屏22被配置成由显示单元20来控制，并且可以被用来显示任何类型的图像，包括但不限于，文本、图形、和图标信息。在一些实施例中，显示单元20可以包括多个显示屏22，并且系统10可以包括多个显示单元20。
[0024]处理器24可以是任何类型的计算机、计算机系统、微处理器、逻辑设备集合、或者被配置成计算、和/或执行算法、和/或运行软件应用、和/或运行子程序、和/或加载并运行任何类型的计算机程序的任何其他模拟或数字电路。处理器24可以包括单个处理器或一致动作的多个处理器。在一些实施例中，处理器24可以排他地专供系统10使用，而在其他实施例中，可以将处理器24与飞机上的其他系统共享。在又其他实施例中，处理器24可以被集成到系统10的任何其他组件中。例如，在一些实施例中，处理器24可以是EVS 12、SVS 16、或这二者的组件。
[0025]处理器24被通信耦合到EVS 12,GPS/航空电子14、SVS 16，并且被操作地耦合到显示单元20。此类通信和操作连接可以通过使用包括有线和无线连接这二者的任何合适的传输方式来实现。例如，每个组件可以经由同轴电缆或经由对于传达电子信号而言有效的任何其他类型的有线连接而物理连接到处理器24。在其他实施例中，每个组件可以跨总线或其他类似的通信通道而通信连接到处理器24。合适的无线连接的示例包括但不限于蓝牙连接、W1-Fi连接、红外连接等。
[0026]与EVS 12、GPS/航空电子传感器14、SVS 16、以及显示单元20通信地和/或操作地耦合，这向处理器24提供用于从和向每个其他组件接收和传输信号、命令、指令、和询问的通路。为了覆盖与第一信号26、第二信号30、和第三信号28对应的图像的目的，处理器24被配置(即，加载并能够运行合适的计算机代码、软件和/或应用)成与系统10的每个其他组件进行交互并协调。例如，在所说明的实施例中，处理器24被配置成从SVS 16接收第二信号30并且向显示单元20发送指令显示单元20在显示屏22上显示对应的SVS图像的命令。处理器还可以被配置成从飞机的GPS/航空电子系统14接收第三信号以用于以图标格式来显示数据。
[0027]处理器24还被配置成从EVS 12接收第一信号26并且向显示单元20发送指令显示单元20在显示屏22上显示EVS图像的命令。处理器24被进一步配置成命令显示单元20将EVS图像覆盖在部分SVS图像的上面。此外，因为EVS图像反映沿着飞机的飞行路径实际存在什么，所以处理器24 (更具体地，其图像决策器(decis1ne1lS)可以给予EVS图像优先考虑，并且可以命令显示单元20使处于EVS图像之下的SVS图像的部分模糊。例如，可以通过对齐EVS图像传感器来在摄像机安置时对EVS和SVS图像进行索引，以确保对传感器和SVS视图进行索引。在正常的维护过程期间可以周期性地重复此类索引过程以保证合适的对齐。当具有验证位置的已知障碍物存在时，可以在相对静态的操作阶段期间或在地面上对齐其SVS和EVS图像。
[0028]如本领域中已知的，处理器还可以被配置成在视觉上划分EVS图像以使得在特定姿态基准(例如，用于飞机的零俯仰姿态)之下的EVS图像的第一部分与在该姿态基准之上的EVS图像的第二部分在视觉上是可区分的。例如，可以采用提供向/从下面的合成地形的无缝衔接的方式来显示EVS图像的下部分。这可以通过采用与邻近或以其他方式接近下部分的地形对应的色彩并且利用相对较高的不透明度级别来显示EVS图像的下部分而完成。相反，利用相对较高的透明度级别或采用与EVS图像的下部分不同的色彩来显示上部分，从而允许感知下面的合成地形。
[0029]根据示例性实施例，处理器24还被配置成选择性地将一个或多个障碍物的合成视景图像覆盖在EVS图像之上。在一些实施例中，将覆盖所有的障碍物，而在其他实施例中，只有覆盖EVS图像的所选的障碍物的合成视景图像将被覆盖。处理器被配置成选择要覆盖哪些障碍物。采用使飞行员辨别沿着飞行路径的障碍物的能力增强的方式来将障碍物的合成视景图像覆盖在EVS图像之上。如前所述，给定EVS成像系统在图像质量、分辨率、和天气-诱发降级方面的典型限制，检测前方障碍物可能是不可能的。例如，即使在良好的天气状况下，瘦无线电塔或高压线也可能由于各种原因(诸如缺乏温差或不足的EVS图像分辨率)而不出现在EVS图像中。对于低海拔飞行操作而言这些障碍物是极为关注的。因而，可以将此类障碍物的合成视景图像有利地且选择性地覆盖在EVS图像之上。另一方面，例如，诸如建筑物之类的大型障碍物由于其大小而在EVS图像中十分明显，并且因而不需要将建筑物的合成视景图像覆盖在EVS图像上面。处理器24的图像决策器18或交通工具操作者(诸如，例如飞机飞行员)可以选择要覆盖在EVS图像前面的一个或多个障碍物的合成视景图像。该选择可以基于不同的障碍物的横向尺寸(即，障碍物大小)、障碍物类型、或这二者。其他考虑可能与选择性地将一个或多个障碍物的合成视景图像覆盖在EVS图像之上的决策相关。此类决策或选择还能够通过典型的EVS检测范围考虑来完成,例如,如果天气状况是边际的(marginal)并且正在影响EVS检测范围，那么交通工具操作者可以选择覆盖和显示一个或多个障碍物的合成视景图像，所述障碍物比标准EVS检测范围中的障碍物更远。
[0030]处理器还被配置成在组合视景显示中选择性地使覆盖EVS图像的一个或多个障碍物的合成视景图像在视觉上突显。如本文所使用的，术语“在视觉上突显”或“视觉突显”意味着障碍物对照下面的EVS图像而在视觉上突出。在一些实施例中，将使显示屏22上的所有覆盖的障碍物(更具体地，障碍物的合成视景图像)在视觉上突显，而在其他实施例中，将仅使覆盖EVS图像的所选的障碍物的合成视景图像在视觉上突显。处理器被配置成选择要使哪些障碍物的合成视景图像在视觉上突显。一些障碍物的合成视景图像可以是半透明的，而其他可以是不透明的。视觉突显可以包括空出部分SVS图像、将部分EVS图像渲染为至少部分透明、减小EVS图像的强度(intensity)、增加一个或多个障碍物的SVS图像的强度、或使用将使飞行员辨别EVS图像中的障碍物的能力增强的任何其他技术。应该理解的是，以上所描述的增强是示例性的，并且不构成可以由处理器24用来使飞机正飞过的地势环境中的障碍物的辨别度或可见度增强的技术的穷举列表。使障碍物的合成图像在视觉上突显有助于确保提高的障碍物感知。通过使用当前的飞机位置、定向、姿态信息等能够确定障碍物类型并且能够估计障碍物高度、位置、和距离，以确定障碍物相对于飞机或其他交通工具的近似位置。
[0031]处理器24还被配置成向显示单元20发送指令显示单元20在显示屏22上显示经视觉突显的覆盖EVS图像的所选障碍物的合成视景图像的命令。此外，由于障碍物数据反映沿着和至少接近飞机的飞行路径实际上存在什么，所以处理器24(更具体地，其图像决策器18 )可以给予经视觉突显的障碍物的合成视景图像优先考虑，并且可以命令显示单元20使处于覆盖EVS图像的障碍物的合成视景图像之下的SVS图像的部分模糊。处理器与图像决策器进行可操作通信。图像决策器可以是被合适地配置并编程的计算设备，或在等价的实施例中，可以是在处理器上运行的软件模块。在其他实施例中，图像决策器可以包括固件或可以表现为硬件、固件、和软件的组合。在又其他实施例中，图像决策器和处理器可以协力工作，以选择要被覆盖并在视觉上突显的障碍物的合成视景图像。
[0032]图2是其中在所图示的包括SVS图像34和EVS图像36的组合视景显示中具有障碍物的增强显示的显示屏22的示例性图。图2图示了由系统10呈现给飞行员的图像。在显示屏22上显示的图像包括覆盖在EVS图像36之上的障碍物38 (更具体地，电力线)的合成视景图像、以及各种图标数据40，所述覆盖在EVS图像之上的障碍物的合成视景图像自身覆盖下面的合成视景图像34的一部分。应该理解的是，如图2中所描绘的显示屏表示了动态显示器凝固在一个特定时间处的状态，并且在飞机的操作期间可以持续刷新显示屏，以反映飞机的海拔和/或位置方面的改变。
[0033]EVS图像36使下面的SVS图像34的一部分模糊，包括原本在SVS图像中将显示(即，可见)的障碍物的合成视景图像。障碍物38的合成视景图像在SVS图像中被渲染并且延续到显示器的EVS图像36部分中。使被覆盖的EVS图像中的障碍物38 (本文，电力线)的合成视景图像在视觉上突显。所图示的被覆盖且视觉突显的电力线对照EVS图像36在组合视景显示中清楚可见。虽然将电力线显示为示例性障碍物，但是其他障碍物的合成视景图像可以被类似地覆盖并视觉突显以在组合视景显示中清楚可见。通过利用相对于EVS图像增加的强度来渲染图像而使电力线的合成视景图像在视觉上突显。例如，所图示的电力线的合成视景图像具有比EVS图像36自身更大的不透明度，从而使障碍物更易于视觉化。可以利用与EVS图像窗口之外的仅SVS显示区域中的障碍物相比更明亮的色彩、强度、或不同的不透明度来显示该窗口内的障碍物。
[0034]如前所述，能够在SVS图像中使障碍物在视觉上突显，原因在于能够容易地生成SVS图像以允许例如以最小的显示杂乱来渲染更暗或更不透明的障碍物图像。在图2中，使覆盖在EVS图像之上并渲染为SVS图像的部分的障碍物的合成视景图像在视觉上突显。例如，利用与EVS图像的剩余部分不同的更明亮的强度来显示EVS图像窗口内的并且渲染为SVS图像的部分的障碍物38的合成视景图像。由于选择性地将障碍物的合成视景图像覆盖在EVS图像之上并使其在视觉上突显，所以图2的组合视景图像清楚地图示了飞机正飞过的地势环境中的电力线。
[0035]如所图示的，在EVS图像36之外显示的并且在仅SVS图像部分中的障碍物未受障碍物覆盖图像影响，即位于仅SVS图像部分中的障碍物具有与它在障碍物的合成视景图像覆盖在EVS图像上之前所具有的相同级别的清晰度和强度。如前所述，在仅SVS图像部分中被图形渲染的障碍物通常会比SVS图像中的地形更暗或具有更大的不透明度，原因在于能够容易地生成SVS图像以允许利用最小的显示杂乱来在SVS图像中渲染经视觉突显的障碍物图像，以便在地形和障碍物之间进行视觉上区分。虽然包括例如强度(亮度)的EVS图像的格式是预先确定的，但是可以修改SVS特征的格式以改善图像的清晰度及由飞行员的辨识。例如，可以依赖于EVS特征强度的增大来增加或减少SVS特征(例如，所选的障碍物)的强度。另外地，EVS图像区域中SVS特征可以是第一色彩，其中SVS特征在仅SVS显示区域中是第二色彩。透明度和形状是SVS特征格式的进一步示例，其可以被修改以使障碍物在视觉上突显，从而改善障碍物检测和避开。应该理解的是，以上所描述的增强是示例性的，并且不构成可以被用来使飞机正飞过的地势环境中的障碍物的辨别度或可见度增强的视觉突显技术的穷举列表。
[0036]图5是根据示例性实施例的用于组合视景显示中的障碍物的增强显示的方法100的流程图。在一个示例性实施例中，该方法开始于生成增强视景系统(EVS)图像(步骤120)。EVS图像的生成包括例如红外图像或毫米波图像的生成。
[0037]用于组合视景显示中的障碍物的增强显示的方法100继续以生成障碍物的合成视景系统(SVS)图像(步骤140)。在相同的时间帧中执行步骤120和140。包含数据库的数据存储设备25包含关于针对交通工具的行进路径的地形和障碍物的信息(数据)。访问数据库并且基于从数据库中访问的信息以及由GPS/航空电子14所提供的行进状况来生成均包括多个合成特征的SVS图像。由GPS/航空电子14所提供的行进状况可以包括诸如飞机位置、航向、姿态之类的信息、交通工具的飞行计划信息、以及诸如当前海拔、速度、俯仰、滚动和位置之类的飞行信息。可以选择部分SVS特征。然后处理器将EVS特征与所选的部分SVS特征对齐以供显示单元20在显示屏22上显示。
[0038]方法100继续以将一个或多个所选障碍物的合成视景图像覆盖在EVS图像之上(步骤150)。选择SVS特征的过程(例如，要覆盖、视觉突显、和/或显示哪些障碍物)可以由飞机的飞行员完成，通过考虑飞机的操作状态来确定，或者由系统10/处理器来预定。
[0039]方法100继续以选择性地使覆盖EVS图像的一个或多个障碍物的合成视景图像在视觉上突显(步骤160)。如前所述，可以相对于其他障碍物、下面的一个或多个EVS图像、地形图像、或其组合来选择性地使一个或多个障碍物的合成视景图像在视觉上突显。
[0040]方法100继续以在显示屏上显示经视觉突显的覆盖EVS图像的障碍物的合成视景图像(步骤170)。
[0041]方法100继续以生成和显示交通工具周围的地势环境的三维图像(分别地，步骤180和190)。可以将经视觉突显的覆盖EVS图像的障碍物的合成视景图像覆盖在地势环境的三维图像的一部分之上(步骤200)。
[0042]要理解的是，已提供了用于组合视景显示中的障碍物的增强显示的系统和方法。交通工具操作者通过选择性地将障碍物(更具体地，一个或多个障碍物的合成视景图像)带到组合视景显示的前面(通过将一个或多个障碍物的合成视景图像覆盖在EVS图像之上)并且选择性地使一个或多个障碍物的合成视景图像在视觉上突显来获得提高的障碍物感知，从而在不管障碍物大小和其他状况如何的情况下，提高障碍物检测和避开的可能性。
[0043]本领域技术人员将理解的是，结合本文中所公开的实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块、电路、和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件、或这二者的组合。以上根据功能和/或逻辑块组件(或模块)以及各种处理步骤来描述一些实施例和实现。然而，应该理解的是，此类块组件(或模块)可以通过被配置成执行所指定功能的任何数量的硬件、软件、和/或固件组件来实现。为了清楚地说明该硬件和软件的可互换性，以上已经大体上根据其功能来描述了各种说明性组件、块、模块、电路、和步骤。此类功能被实现为硬件还是软件依赖于在整体系统上所强加的特定应用和设计约束。技术人员可以为每个特定应用以变化的方式来实现所描述的功能，但此类实现决定不应该解释为引起背离本发明的范围。例如，系统或组件的实施例可以采用各种集成电路组件，例如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，所述集成电路组件可以在一个或多个微处理器或其他控制设备的控制下执行各种功能。另外，本领域技术人员将理解的是，本文中所描述的实施例仅是示例性实现。
[0044]结合本文中所公开的实施例而描述的各种说明性逻辑块、模块、和电路可以利用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、或者被设计成执行本文中所描述功能的其他可编程逻辑设备、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件、或其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但是作为替代，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、联合DSP核心的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。本文中单词“示例性”被排他地用来意味“充当示例、实例、或举例说明”。本文中被描述为“示例性”的任何实施例不必解释为优选或优越于其他实施例。以上设备中的任何一个是计算机可读存储介质的示例性且非限制性示例。
[0045]结合本文中所公开的实施例而描述的方法或算法的步骤可以被直接包含在硬件、由处理器所运行的软件模块、或这二者的组合中。软件模块可以存在于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或本领域已知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质被耦合到处理器，以使得处理器能够从存储介质中读取信息并向其写入信息。作为替代，存储介质是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以存在于ASIC中。ASIC可以存在于用户终端中。作为替代，处理器和存储介质可以作为用户终端中的离散组件而存在。以上设备中的任何一个是计算机可读存储介质的示例性且非限制性示例。
[0046]在本文档中，诸如第一和第二等之类的关系项可以被单独用来将一个实体或动作与另一个实体或动作相区分，而不必要求或暗示此类实体或动作之间的任何实际的此类关系或次序。除非由权利要求语言具体定义，否则诸如“第一”、“第二”、“第三”等之类的数字次序仅仅表示多个中的不同的单个，并且不暗示任何次序或顺序。除非由权利要求语言具体定义，否则权利要求中的任何一个中的文本的顺序并不暗示过程步骤必须采用根据此类顺序的时间或逻辑次序来执行。可以采用任何次序来互换过程步骤而不背离本发明的范围，只要此类互换不与权利要求语言相矛盾并且不是逻辑荒谬的话。
[0047]此外，依赖于上下文，诸如“连接”或“耦合到”之类的用于描述不同元件之间的关系的单词并不暗示必须在这些元件之间做出直接物理连接。例如，两个元件可以物理地、电子地、逻辑地、或者以任何其他方式、通过一个或多个附加元件而连接到彼此。
[0048]虽然在本发明的前述详细描述中已呈现了至少一个示例性实施例，但是应该理解的是存在大量的变形。还应该理解的是该示例性实施例或示例性实施例仅是示例，并且不意在以任何方式来限制本发明的范围、适用性、或配置。更确切地说，前述详细描述将向本领域技术人员提供用于实现本发明的示例性实施例的方便路线图。要理解的是，可以在示例性实施例中所描述的元件的功能和布置方面做出各种改变而不背离如所附权利要求中所阐述的本发明的范围。
【权利要求】
1.一种用于组合视景显示中的障碍物的增强显示的系统，所述系统包括: 显示单元； 增强视景系统，被配置成生成表示增强视景图像的第一信号； 数据存储设备，包含表示障碍物的障碍物数据； 合成视景系统，被配置成从所述数据存储设备中选择性地检索障碍物数据，并且生成表示一个或多个障碍物的合成视景图像的第二信号； 处理器，与所述显示单元进行可操作通信并且被耦合以接收所述第一和第二信号，并且被配置成响应于所述第一和第二信号而进行以下操作: 选择性地将所述一个或多个障碍物的合成视景图像覆盖在所述增强视景图像之上；以及 命令所述显示单元显示覆盖在所述增强视景图像之上的所述一个或多个障碍物的合成视景图像。
2.如权利要求1所述的系统，其中基于障碍物大小和障碍物类型中的一个或两个来选择性地将所述一个或多个障碍物的合成视景图像覆盖在所述增强视景图像之上。
3.如权利要求1所述的系统，其中基于所述增强视景系统的检测范围来选择性地将所述一个或多个障碍物的合成视景图像覆盖在所述增强视景图像之上。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述显示单元处于交通工具中，并且由所述交通工具的操作者、所述处理器、或这二者来选择要覆盖在所述增强视景图像之上的所述一个或多个障碍物的合成视景图像。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器被进一步配置成选择性地使所述一个或多个障碍物的合成视景图像在视觉上突显，并且命令所述显示单元显示经视觉突显的覆盖在所述增强视景图像之上的所述一个或多个障碍物的合成视景图像。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述处理器被进一步配置成选择要被视觉突显的所述一个或多个障碍物的合成视景图像。
7.如权利要求5 所述的系统，其中: 所述数据存储设备进一步包含与接近所述交通工具的地形相关的地形数据； 所述合成视景系统被进一步配置成从所述数据存储设备中选择性地检索所述地形数据并且生成地势的合成透视图像，所述地势的合成透视图像包括一个或多个障碍物的以及地形的合成视景图像；以及 所述显示单元被进一步配置成显示经视觉突显的覆盖在所述增强视景图像之上的所述一个或多个障碍物的合成视景图像，所述增强视景图像覆盖所述地形的合成透视图像的一部分。
8.如权利要求7所述的系统，其中通过增加的强度、色彩、形状或其组合来在视觉上增强覆盖所述增强视景图像的所述一个或多个障碍物的合成视景图像。
9.如权利要求7所述的系统，其中所述处理器被进一步配置成改变所述地势的合成透视图像的至少一个视觉特性，以在视觉上将所述一个或多个障碍物的合成视景图像与其中的所述地形数据的合成视景图像相区分。
10.如权利要求9所述的系统，其中改变所述地形、所述一个或多个障碍物、或这二者的合成视景图像的色彩、不透明度、形状、或其组合，以在视觉上将所述一个或多个障碍物的合成视景 图像与所述地形数据的合成视景图像相区分。
【文档编号】B64D43/00GK104044745SQ201410089173
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2013年3月12日
【发明者】T.L.费耶雷森, 何刚, J.G.苏雷思, P.M.韦尔韦 申请人:霍尼韦尔国际公司