交叉引用

本申請涉及非臨時申請，其要求申請日為2014年6月13日，申請?zhí)枮?2/011,866的美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，并且明確地結(jié)合其全部內(nèi)容作為參考。

本發(fā)明大體涉及交通工具行駛的領域，且更具體地涉及視頻系統(tǒng)和裝置，其向坐在交通工具的封閉無窗隔間中的一個或多個乘客提供與交通工具的姿態(tài)和交通工具姿態(tài)的變化相關(guān)的信息(例如，俯仰機頭升起或機頭向下，或者偏航或側(cè)轉(zhuǎn)向右或左)?，F(xiàn)在在商用飛機的豪華長距離客艙隔間中具有該無窗隔間。

背景技術(shù)：

很久以來已知坐在窗戶座位上的航線乘客報告感受到比在其它客艙區(qū)域中的乘客更高的舒適度水平。參見美國專利5,611,503，具體地參見圖4。盡管對于該報告的更高的舒適度水平可存在幾個原因，然而心理學研究顯示讓乘客在空間中正確地取向是對乘客舒適度重要的因素。雖然當缺乏向乘客提供交通工具姿態(tài)改變的視覺參照時，一些乘客經(jīng)歷劇烈的暈動，但是在經(jīng)歷商用飛機的適當?shù)膮f(xié)調(diào)機動操作而沒有向乘客提供飛機姿態(tài)改變的視覺參照時，航線乘客的大部分僅經(jīng)歷某種程度上來說減弱的舒適度，該減弱的舒適度的來源對乘客來說是未知的。

已知在乘客的大體前方的視頻監(jiān)視器上顯示圖像的向前看和向后看“地形”攝像頭。還已知結(jié)合有代替窗戶的視頻監(jiān)視器的靜態(tài)飛機模型。在這個和類似的已知應用中，單個圖像在該模型的相同側(cè)上的所有屏幕上是重復的。

在起飛機動操作過程中，由于飛機的機頭快速指向天空而沒有留出可觀察視界，所以向前看的地形攝像頭沒有提供可靠的姿態(tài)參照。因此，隨著飛機在起飛的過程中的轉(zhuǎn)動(rotating)，視界的消失可讓乘客失去方向感。向下看的攝像頭也沒有向乘客提供直觀的姿態(tài)參照。此外，顯示這些圖像的視頻監(jiān)視器還用作多種信息和娛樂目的，且很少調(diào)至攝像頭模式，使得其不太可能緩解由乘客未識別原因引起的運動-方向不舒適。

盡管以視頻監(jiān)視器模擬成排的飛機窗戶已經(jīng)用于運動方向不舒適不成問題的靜態(tài)模型中，然而其從來沒有被看做足夠有利地用于飛機，以有必要對這樣的系統(tǒng)進行開發(fā)和飛行測試。對于具有很多乘客和很多模擬窗戶的監(jiān)視器的常規(guī)飛機客艙，沒有發(fā)現(xiàn)可行的替代物來在沿著機艙的一側(cè)的長度上的各監(jiān)視器上重復相同的圖像。當飛機爬升時，在沿著成排窗戶的各監(jiān)視器上重復顯示在鋸齒狀地形上的水平飛行的圖像。任何這樣的接收到的姿態(tài)參照是含糊的或混亂的。當飛機側(cè)轉(zhuǎn)時，離觀察者更遠的監(jiān)視器對向著更小的豎直視野。因此，對于各觀察者，飛機后部看起來比飛機前部搖擺得更快，看起來更容易引起暈動而不是減輕暈動。本發(fā)明通過將系統(tǒng)限制用于單個視點，并且對于所示的各圖像在方向和視野上都提供數(shù)學引導，而避免這些問題。

為了提供不需要乘客訓練而有效的直觀參照，本發(fā)明的模擬窗戶通常用于商用飛機中，其中坐在封閉客艙中的乘客可期待經(jīng)歷在之前的航班上的體驗。不需要乘客將他們的注意力集中在本發(fā)明的視頻監(jiān)視器上來提供要求的姿態(tài)參照。乘客通過外周視覺可充分地下意識了解到飛機姿態(tài)的改變。

本發(fā)明還包括用于飛機、船或者其它交通工具中的個人客艙中的單個觀察者的視頻參照系統(tǒng)，該飛機、船或者其它交通工具的運動可引起暈動或者暈動相關(guān)的不舒適。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此本發(fā)明的目的是提供一種裝置和方法，其向交通工具乘客提供姿態(tài)參照信息。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種裝置和方法，其用于向飛機乘客提供姿態(tài)參照信息而不需要獲得直接視覺姿態(tài)參照，所述乘客例如為在個人隔間中的乘客。

通過提供適于向坐在交通工具的客艙的艙內(nèi)區(qū)域中的乘客提供視覺姿態(tài)參照的裝置實現(xiàn)本發(fā)明的這些和其它目的，該交通統(tǒng)計的客艙包括設置在客艙中乘客附近的至少一個內(nèi)部隔斷和安裝在交通工具上以捕捉交通工具的外部環(huán)境的電子圖像的至少一個視頻攝像頭，可。至少一個視屏監(jiān)視器適于用作虛擬窗戶，其被在所述乘客的觀看距離內(nèi)在相對于所述交通工具的向前移動方向的基本豎直和基本平行方向上安裝在所述至少一個內(nèi)部隔斷上，且還適于從所述至少一個視頻攝像頭接收電子圖像，并且向所述乘客提供在所述乘客的交通工具外部的環(huán)境的圖像。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述客艙沒有提供所述交通工具的實際外部環(huán)境的視圖的透明客艙窗戶。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，客艙包括透明客艙窗戶，其能夠向該透明客艙窗戶附近就坐的乘客提供所述交通工具的實際外部環(huán)境的視野，但是不向所述至少一個內(nèi)部隔斷附近的乘客提供所述交通工具的實際外部環(huán)境的視圖。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，裝置向在交通工具的封閉的無窗客艙中的一個或多個乘客提供姿態(tài)參照。該裝置包括一個或多個視頻監(jiān)視器，其安裝為基本垂直和基本平行于所述交通工具的向前行進的方向。該裝置包括一個或多個視頻攝像頭，視頻攝像頭設置在所述交通工具的外壁上并且布置成捕捉與交通工具的向前行進方向基本垂直的交通工具的外部環(huán)境的視圖的視頻。該裝置還可包括將一個或多個視頻攝像頭與一個或多個視頻監(jiān)視器連接的計算機。該裝置還可包括一個或多個傳感器，其被配置成向計算機提供乘客位置數(shù)據(jù)。

根據(jù)該實施方式，視頻攝像頭和視頻監(jiān)視器設置在沿著交通工具的縱向長度的基本相同側(cè)向位置。計算機使用乘客位置數(shù)據(jù)來確定在監(jiān)視器上顯示的視頻。此外，根據(jù)由計算機確定的乘客位置數(shù)據(jù)，各監(jiān)視器顯示在與乘客到顯示該圖像的監(jiān)視器的視線基本垂直的方向上取向的不同圖像。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，該裝置可包括至少一個視頻監(jiān)視器，其在所述乘客的觀看距離內(nèi)在相對于所述交通工具的向前行進方向的基本豎直和基本平行方向上被安裝，且適于向所述乘客提供在交通工具外部的環(huán)境的側(cè)視圖像。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，視頻監(jiān)視器可設置成在面向前的乘客側(cè)向附近。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，從以下組中選擇提供乘客位置數(shù)據(jù)的傳感器：監(jiān)測支撐乘客的座椅的位置的傳感器；設計成定位乘客的頭部的光學系統(tǒng)；和監(jiān)測在座椅的頭靠上的乘客的頭部的位置的頭靠傳感器。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，在各監(jiān)視器上顯示的不同圖像向封閉的無窗戶客艙的乘客提供了與由類似就坐的具有窗戶的封閉客艙的乘客所體驗的基本相同的視野。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供多個監(jiān)視器，且顯示在與乘客到顯示該圖像的監(jiān)視器的視線基本垂直的方向上取向的不同圖像。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，監(jiān)視器的數(shù)目等于三個。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，各圖像具有的豎直角度視野基本等于從乘客的眼睛位置由相應的監(jiān)視器所對的視角。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，視線起始于在就坐于滑行、起飛和降落所要求位置的乘客的眼睛位置。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，視線起始于乘客的眼睛位置，該眼睛位置通過監(jiān)測支撐所述乘客的座椅位置的傳感器而估測。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，視線起始于乘客的眼睛位置，該眼睛位置使用設計以定位乘客的頭部的光學系統(tǒng)而估測。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供了封閉的飛機客艙，其適于使單個人或兩個人并排就坐，且結(jié)合了所要求保護的視頻系統(tǒng)。

附圖說明

參考附圖閱讀下面本發(fā)明的詳細描述時可更好地理解本發(fā)明，在附圖中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的具有完全封閉獨立隔間的飛機內(nèi)部的平面視圖；

圖2是本發(fā)明的實施方式的平面視圖，向飛機乘客提供了姿態(tài)參照信息而不需要獲得直接視覺姿態(tài)參照；

圖3是圖2中所示的單個獨立封閉隔間的放大平面視圖，和向飛機乘客提供的姿態(tài)參照信息而不需要獲得直接視覺姿態(tài)參照；

圖4是圖2中所示的單個獨立封閉隔間的放大平面視圖，但包括第二座椅；和向飛機乘客提供的姿態(tài)參照信息而不需要獲得直接視覺姿態(tài)參照；

圖5是示出圖2、3和4的獨立封閉隔間的各監(jiān)視器和眼睛視角位置的側(cè)視圖；和

圖6是示出圖2、3和4的獨立封閉隔間的各監(jiān)視器和眼睛視角位置的側(cè)視圖，并且突出了經(jīng)由各監(jiān)視器窗戶的復制。

具體實施方式

現(xiàn)參考附圖，圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的具有封閉的獨立隔間20a、20b、20c、20d、30a、30b、30c、30d的飛機客艙。對每個隔間，可經(jīng)由門60進入。注意到阻擋的窗戶40、42。在隔間20a、20d、30a和30d中的乘客分別經(jīng)由窗戶22a、24a、26a、22d、24d、26d、32a、34a、36a、32d、34d和36d直接接觸窗戶。然而，在圖1的該內(nèi)部環(huán)境中，在隔間20b、20c、30b和30c中的乘客沒有任何視覺姿態(tài)參照。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，如圖2、3、4、5和6所示，為坐在封閉隔間20b、20c、30b和30c中的乘客分別提供了視頻監(jiān)視器22b、24b、26b、22c、24c、26c、32b、34b、36b、32c、34c和36c，且如圖5和6所示，監(jiān)視器的取向模擬標準的飛機乘客窗戶的取向。該取向利用乘客70對“真的”窗戶的經(jīng)歷，例如真的窗戶22a、24a、26a、32a、34a、36a、22d、24d、26d、32d、34d和36d，來提供直觀的姿態(tài)參照。在圖6中示出了該經(jīng)歷的復制。本發(fā)明10的視頻監(jiān)視器22b、24b、26b、22c、24c、26c、32b、34b、36b、32c、34c、36c意圖用于提供外部視圖(如圖6中所示)的單個目的，因此姿態(tài)參照也不應該用于提供信息或者娛樂內(nèi)容。

為了向各監(jiān)視器22b、24b、26b、22c、24c、26c、32b、34b、36b、32c、34c、36c提供高分辨率的圖像，對于各視角，本發(fā)明的優(yōu)選實施方式使用設置在攝像頭位置50、52的單獨的攝像頭。這些攝像頭分別被定位在未阻擋的窗戶44、46中。(這些窗戶在現(xiàn)有技術(shù)中被阻擋-參見圖1)。應理解，具有要求的視角的不同圖像可從具有足夠?qū)捯晥鲆园ㄒ蟮囊暯堑膯蝹€圖像電子地提取。然而，這些不同圖像每一個將包括原始圖像的小部分，以至于使得分辨率很低。

如圖3、4、5和6所示，本發(fā)明的相機圖像的取向可為相對于水平面d°(向下)和相對于橫平面f°(向前)。對于相對于觀察者具有不同關(guān)系的各監(jiān)視器，角度值d°和f°將是不同的，對于座艙中最前面的監(jiān)視器，在圖5和6中可以d1°表示，且在圖3和4中可以f1°顯示，對于在座艙中第二靠前的監(jiān)視器以d2°和f2°表示，等等。在圖2中，示出了在隔間20b、20c、30b、30c中的三個獨立的監(jiān)視器，其模擬在隔間20a、20d、30a、30d中提供的三個標準窗戶。如果內(nèi)部隔間20b、20c、30b和30c的內(nèi)部配置在乘客70的眼部位置72與監(jiān)視器位置之間提供了相同的關(guān)系，如圖2中的隔間20b和30b，則d1°、d2°、d3°、f1°、f2°和f3°對于兩個隔間二者都是相同的，并且相應的監(jiān)視器22b、24b、26b、32b、34b和36b可顯示相同的相應圖像。

對于本發(fā)明的目的，將觀察者看做在其眼睛之間具有理想的單個眼睛72是足夠的，

其中：

根據(jù)以下公式，x是從觀察者70的眼睛72到各監(jiān)視器32b、34b、36b的中心的前向距離，如圖3-6所示；

y是從觀察者70的眼睛72到各監(jiān)視器32b、34b、36b的中心的橫向距離，如圖3和4中所示；

z是如圖5和6中所示眼睛72在各監(jiān)視器32b、34b、36b的中心上方的高度；且r是從乘客的眼睛到監(jiān)視器的中心的水平距離：

在圖5中的d°可以d°＝arctangent(z/r)計算；且

在圖3中的f°可以f°＝arctangent(x/y)計算。

在圖5和6中的視野v°，當作為在視頻監(jiān)視器32b、34b、36b上顯示的觀察角度從監(jiān)視器32b、34b、36b的上邊緣到監(jiān)視器32b、34b、36b的下邊緣測量時，計算為眼睛72高度上方到監(jiān)視器32b、34b、36b的上邊緣的角度和眼睛72高度下方到監(jiān)視器32b、34b、36b的下邊緣的角度的和，其中：

u是如圖5所示，監(jiān)視器32b、34b、36b的上邊緣在乘客的眼睛上方的高度，和

l是眼睛72在監(jiān)視器32b、34b、36b的下邊緣上方的高度；和

v°可以v°＝arctangent(u/r)+arctangent(l/r)計算。

為了使用簡單的鏡片組件，本發(fā)明的優(yōu)選實施方式對于各要求的視野使用不同的相機/鏡片組合。然而，為了最大化部件通用性的原因，本發(fā)明可在系統(tǒng)中的所有攝像頭中使用為了所需的最寬視野優(yōu)化的相機/鏡片組合，并且根據(jù)需要在電子方面減小圖像的視野。盡管本發(fā)明特別適用于單個觀察者70，然而對于緊挨著就坐從而眼睛72位置彼此接近的兩個觀察者的情況，如圖4所示情侶一起坐在雙人座上時可見的，本發(fā)明仍將保持一定的效果。

通過常規(guī)飛機窗戶的視圖隨著觀察者的眼睛72位置的改變而視角和視野二者都改變。例如，隨著觀察者70相對于窗戶向尾部移動，視圖轉(zhuǎn)換為更加向前看的視圖。類似地，隨著觀察者移動更接近窗戶，通過窗戶的視野限定更大的角度。為了提供與交通工具的操作者一致的視覺參照，模擬窗戶的監(jiān)視器32b、34b、36b必須顯示在監(jiān)視器實際上是窗戶的情況下與觀察者將會看到的視圖接近的圖像。因此，必須根據(jù)相對于視頻監(jiān)視器32b、34b、36b的觀察者的眼睛位置72確定視頻監(jiān)視器32b、34b、36b的攝像頭圖像的取向和視野。

因此，如果向單個觀察者提供模擬飛機中通?？梢姷某膳糯皯?例如，32d、34d、36d)的多個視頻監(jiān)視器32b、34b、36b，則各監(jiān)視器必須顯示不同的圖像，其中各圖像的取向和視野由相對于各監(jiān)視器32b、34b、36b的觀察者70的眼睛位置72確定。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，在滑行起飛和降落(ttl)過程中，使用觀察者的座椅38b位置處于所用的直立位置時的頭靠62位置計算觀察者70的眼睛位置72。該眼睛72位置可由在壓縮的座椅墊上方的眼睛高度和在頭靠前方的頭部長度來計算。除了其執(zhí)行簡單以外，優(yōu)選該方法來自于以下事實，在飛行期間過程中，當飛機進行可能引起暈動或者不適的動作操作時，就坐的觀察者70被迫使座椅處在ttl位置中。

在本發(fā)明的另外的實施方式中，座位位置傳感器包括但不限于傾斜位置傳感器，當觀察者的座位38b沒有處于ttl位置時，其可用于估計觀察者的眼睛位置72。

如圖3-4中所示的本發(fā)明的另一個實施方式，如通常用于測距攝像頭中的識別和計算乘客70的面部特征的位置的視覺系統(tǒng)64可用于確定觀察者的眼睛位置72。

以上說明不意圖限制估計或確定本發(fā)明的觀察者70的眼睛位置72的方法。當使用估計或者確定觀察者70的眼睛位置72的這些或其它方法時，可如上所述地計算f°、d°和v°，并且待顯示在監(jiān)視器上的圖像由機械、光學或電子方式修改以根據(jù)需要調(diào)節(jié)f°、d°和v°。

在銳角下觀察監(jiān)視器使得感覺到的圖像變形。如本發(fā)明中所使用的，具體地隨著角度f°增大，所觀察到的圖像將看起來在水平軸線上被壓縮?？赏ㄟ^等于1/cosinef°的因子而在水平軸線上擴展該圖像從而充分地糾正該變形。本發(fā)明的優(yōu)選實施方式?jīng)]有糾正該變形，這是因為當如上所述地計算v°時，水平變形不損害觀察者70對于從ttl位置感受的俯仰改變或者側(cè)傾速度，且因此讓系統(tǒng)有助于乘客70的舒適度不受影響。在乘客70在隔艙中向前移動就餐或者進行其它活動時，為了糾正從ttl位置觀察時的變形進行的圖像在水平軸線的擴張在飛行的巡航模式是令人不快的。如果在系統(tǒng)中使用機構(gòu)以主動地估計乘客70眼睛72位置的改變并且根據(jù)需要調(diào)節(jié)f°、d°和v°，例如以上所述但不是當前優(yōu)選實施方式中的部分，則可對于該變形使用計算糾正，例如將圖像水平地擴展1/cosinef°。

已經(jīng)參考具體實施方式和示例對根據(jù)本發(fā)明的為交通工具乘客提供姿態(tài)參照的裝置和方法。本發(fā)明的多個細節(jié)可改變而不偏離本發(fā)明的范圍。此外，僅為了示意的目的而不是限制的目的提供本發(fā)明的優(yōu)選實施方式和用于實踐本發(fā)明的最佳模式的以上說明，本發(fā)明由權(quán)利要求限定。