论文总字数：29925字

摘 要

随着计算机技术和信息控制理论的快速发展，系统变得更加复杂和智能化。平面显示器（HUD）的信息的设计与编码方式作为人获取信息和实施控制的基础，其合理化设计对于保障系统性能的全面发挥和精准实施、维系大型系统的安全性和稳定性意义重大。并且为了加速推广HUD在民航飞机的使用，在中国民航局发布的《平视显示器应用发展路线图》中提出，所有航空器都在二零二五年前安装并使用 HUD。面临这样的重大变革，进一步改进HUD变得十分重要。

在色彩自适应方面，本文首先通过对色彩设计理论的研究：包括色彩三要素与视觉认知之间的关系、视觉感知分层的数字界面颜色编码等，以提高操作界面的效率为研究目标，同时考虑飞行员在执行飞行任务时的心理需求以及审美需求，计算得到HUD显示界面图标-背景色匹配方案。其次，从整体、环境显著区域进行选择性色彩简化。确定色彩配对方案后，利用Matlab编写背景色-前景色配对程序，导入视频进行测试，编写软件实现了可随背景颜色改变而自适应变化HUD颜色的程序。并且在原型系统中加入了自主判断是否需要改变前景颜色的模块，从而减少对处理器的负荷。

最终，借助眼动仪对不同被试进行视觉观察特性实验，记录下被试观察常规HUD及色彩自适应HUD时眼部的不同特征，对色彩自适应HUD效果进行测试。

关键词：合成增强显示，自适应，色彩，原型系统，眼动。

Abstract

With the rapid development of computer technology and information control theory, the system becomes more complex and intelligent. Flat-panel display (HUD) design and encoding of information as the basis for the control of access to information and to implement the reasonable design for full play to guarantee system performance and accurate implementation, to maintain security and stability of the large system is of great significance. And in order to accelerate the promotion HUD in the use of civil aviation aircraft, in the civil aviation administration of China issued "the head-up display application development road map," proposed that all aircraft in the 2025 years ago to install and use the HUD. In the face of such significant changes, it is important to further improve HUD.

For the aspect of colors, here I firstly based on the research of the theory of color design: including the relationship between the three elements of color and visual cognition, visual perception, layered digital interface color coding, etc., in order to improve the efficiency of the interface as the research target, at the same time considering the pilot in flight mission of psychological needs and aesthetic requirements, calculate the HUD display icon - background color matching scheme. Secondly, from the whole, the environment significant area carries on the selective color simplification. Determine the color matching, using Matlab to write the background color - foreground color matching, import video test, write software to achieve the HUD can change with the background color and adaptive change color. In addition, modules are added to the prototype system to determine whether the foreground color needs to be changed, so as to reduce the load on the processor.

Finally, using eye tracker to observe the characteristics of different subjects to observe the characteristics of the eye when the subject observed conventional HUD and color adaptive HUD, to test the color adaptive HUD effect.

KEY WORDS: Image Enhancement, Self-adaption, Color, Prototype System, Eye Tracker.

目录

摘要 I

Abstract ii

第一章 绪论 1

1.1选题背景和发展现状 1

1.1.1 选题背景 1

1.1.2 发展现状 1

1.2研究内容和难点 2

1.2.1 研究内容 2

1.2.2 研究难点 3

1.3 论文撰写安排 3

第二章 民用飞机飞行任务环境信息及HUD简述 4

2.1 引言 4

2.2 民用飞机飞行任务环境信息简述 4

2.2.1 民用飞机通用信息介绍 4

2.2.2 民用飞机飞行状态任务分析 4

2.3 民用飞机HUD系统简述 5

2.3.1 HUD总体任务分析 6

2.3.2 飞机HUD的主要功能 6

2.3.3 飞机HUD的主要特点 7

2.3.4 飞机HUD对于飞行安全的益处 8

2.4 本章小结 9

第三章 色彩自适应原理研究 10

3.1 引言 10

3.2 色彩空间概述 10

3.2.1 RGB色彩空间 10

3.2.2 HSV色彩空间 10

3.2.3 CMY色彩空间 11

3.3 人对色彩关系的认知 11

3.3.1 色相与人眼的认知关系 11

3.3.2 饱和度与人眼的认知关系 12

3.3.3 明度与人眼的认知关系 13

3.4 适用于HUD显示界面的背景色-图标颜色自适应原则 13

3.5 本章小结 15

第四章 民用飞机HUD色彩自适应算法总体方案设计 16

4.1 引言 16

4.2 主要程序模块 16

4.2.1 视频数据的导入及转化处理 16

4.2.2 插值算法调整视频图像大小 17

4.2.3 视频文件数据的关键影格简化处理 17

4.2.4 图片序列转置为视频文件 19

4.2.5 视频文件数据的选择性色彩简化处理 19

4.2.6 层次聚类求得原画面的主旨色 20

4.2.7 自适应调节HUD显示界面颜色 21

4.2.8 将HUD重新显示在原图像中 21

4.3 本章小结 22

第五章 色彩自适应HUD效果实验验证 23

5.1 引言 23

5.2 实验目的 23

5.3 实验设计 23

5.3.1 实验仪器和设备 23

5.3.2 实验被试 23

5.3.3 实验素材 23

5.4 实验结果及分析讨论 24

第六章 总结与展望 26

6.1 本文总结 26

6.2展望 26

致谢 27

参考文献 28

附录A 主程序 30

附录B 最邻近内插值算法 33

绪论

1.1选题背景和发展现状

1.1.1 选题背景

在摩尔理论的推动下，人工智能技术正与日俱增的发展着，随着这一技术的异军突起，各类操作系统变得更加繁杂化、精准化。现阶段航空航天领域以计算机技术为依托，实现以人为核心的集中运作、监管和决策。人机交互数字界面作为人获取信息和实施控制的基础，其合理化设计对于保障系统性能的全面发挥和精准实施、维系大型系统的安全性和稳定性意义重大。从某种意义上来说，人机界面就是人用来窥测系统内部运行机制的窗户，各方面的信息都汇集于此，相互关联，肩负着整个系统的交互任务。由于人的认知局限性，信息的设计与编码问题成为困扰复杂系统人机交互安全性和高效性的核心问题，受到多学科领域的共同关注。

随着飞行控制系统的不断更新，显示信息的高度集成会对飞行员造成很高的时间压力。操作者对其控制的设备进行操作时，其用于认知及思考的能力是有限的，类似一个串联的电路，当多个耗电元件同时开启时，则有一项或多项工作绩效会下降。对于图形的排列方式，可以使用立足于视觉权重原理的计算模型，以计算文本重叠图像的对称性和平衡性。文中提及两个研究对称性和平衡性对文本覆盖图像的审美吸引力的影响实验。两个实验的结果都表明，受试者擅长判断水平、竖直方向的对称性以及中心对称性。同时，实验还建立了研究较高的平均视觉平衡性和文本覆盖图像的审美吸引力之间关系的模型。但是，任何一个方向的对称性都不会与审美吸引力产生线性关系^[1]。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：29925字