[发明专利]基于视线轨迹的模拟飞行操作测试系统及测试方法

权利要求书

1.一种基于视线轨迹的模拟飞行操作测试系统，其特征在于，包括：模拟飞行器和测试设备，所述测试设备包括通信模块、处理模块及采集模块，所述处理模块中存储有对于不同飞行操作模式下的第一视线轨迹，所述测试设备佩戴于飞行员的头部位置处以用于通过所述采集模块采集所述飞行员在观看K个观测点时的瞳孔图像；其中，

所述模拟飞行器启动某一模拟飞行操作模式时，向所述测试设备发送测试指令，所述测试设备通过所述通信模块接收所述测试指令并转发至所述处理模块，所述处理模块根据所述测试指令调取对应的所述第一视线轨迹并控制所述采集模块采集当前所述飞行员的第二瞳孔图像，根据所述第二瞳孔图像确定所述飞行员的第二视线轨迹，对比所述第一视线轨迹与所述第二视线轨迹以考核所述飞行员的操作情况；其中，根据所述第二瞳孔图像确定所述飞行员的第二视线轨迹，包括：

所述处理模块根据所述第二瞳孔图像确定第二瞳孔的边缘位置以确定所述第二瞳孔的中心点位置；具体包括：

采用增强算子作用在第二瞳孔图像的每个像素以使图像亮度增强进而实现灰度对比度的增大，处理形成第二灰度图像；其中，所述增强算子的公式为：En＝c*lg(1+double(f0))；En为增强算子，f0为原函数灰度值，c是常系数；采用灰度积分法在所述第二灰度图像上，估算瞳孔中心位置的坐标(xmin，ymin)以作为初始中心点；其中，xmin和ymin的公式为：

其中，min表示取最小值运算，sum表示求和运算，f(i,j)表示在坐标(x，y)处图像的灰度值；以所述初始中心点为中心，沿指定射线方向在所述第二灰度图像上计算灰度的梯度值，并将梯度值达到最大值时所在的位置确定为所述第二瞳孔的边缘位置点；具体为设f(i,j)为图像f在坐标(i,j)处的灰度值，灰度值的偏微分为：

则该方向的灰度梯度D最大的点即为边缘点；

所述处理模块根据预设的映射函数确定所述第二瞳孔对应在指定平面上的第二观测点位置；

所述处理模块将在所述某一模拟飞行操作模式的过程中所有所述第二观测点按照时间顺序进行拟合形成所述第二视线轨迹。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述映射函数(X,Y)＝F(x,y)为：其中，(X,Y)为观测点在所述指定平面中的坐标位置，(x,y)为瞳孔中心点在自有坐标系中的坐标位置，a、b、c、d、e、f、g、h、k、l、m及n为模型参数。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一视线轨迹的形成，包括步骤：

在某一模拟飞行操作模式下，所述采集模块采集规范飞行的操作者的第一瞳孔图像；

所述处理模块根据所述第一瞳孔图像确定所述第一瞳孔图像的瞳孔边缘位置以确定所述第一瞳孔的中心点位置；

所述处理模块根据预设的映射函数确定所述第一瞳孔的中心点位置对应在指定平面上的第一观测点位置；

所述处理模块将在所述某一模拟飞行操作模式的过程中所有所述第一观测点按照时间顺序进行拟合形成所述第一视线轨迹。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述映射函数(X,Y)＝F(x,y)为：其中，(X,Y)为观测点在所述指定平面的坐标位置，(x,y)为瞳孔中心点在自有坐标系中的坐标位置，a、b、c、d、e、f、g、h、k、l、m及n为模型参数。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述映射函数(X,Y)＝F(x,y)中的所述模型参数的确定步骤为：

所述模拟飞行器的屏幕上依次显示K个观测点(X,Y)以引导所述飞行员或者所述操作者注视所述K个观测点；所述屏幕所在的平面为所述指定平面；

所述采集模块采集所述飞行员或者操作者在观看所述K个观测点时的瞳孔图像，并由所述处理模块获得瞳孔中心点(x,y)；

所述处理模块根据所述K个观测点(X,Y)和对应的所述瞳孔中心点(x,y)计算所述模型参数。