[发明专利]一种飞行员舱内运动动作数字孪生系统

权利要求书

1.一种飞行员舱内运动动作数字孪生系统，其特征在于，包括运动动作采集系统、飞机通信系统、数字座舱、数字孪生人，运动动作采集系统采集飞机座舱内飞行员上半身的运动动作数据并进行实时数据处理，通过飞机通信系统实时传输至地面数字孪生人，驱动数字孪生人运动，实现对飞行员运动动作的孪生；数字座舱是数字孪生人和动作采集系统的运行边界。

2.如权利要求1所述的一种飞行员舱内运动动作数字孪生系统，其特征在于，运动动作采集系统包括红外深度相机和动作采集软件算法模块，红外深度相机能够实现对飞机座舱内飞行员运动动作的实时采集，动作采集软件算法模块通过红外深度相机捕获飞行员外表面的深度图像，对深度图像进行平滑处理，得出每一帧的XYZ空间点云数据，然后生成人体模型的三角形网格数据，计算人体模型的末端特征点信息，实现对飞行员上半身人体骨骼关键特征点的提取，然后计算头部的转动和摆动角度、手臂和手肘关节的转动角度、腰部的转动和摆动角度；最后将坐标和角度信息输出生成接口文件，传输给数字孪生人，实现数字孪生人与飞行员的动作孪生。

3.如权利要求2所述的一种飞行员舱内运动动作数字孪生系统，其特征在于，动作采集软件算法模块采用中值滤波算法对深度图像进行平滑处理，通过双目视觉定位算法、图割算法和立体匹配算法得出每一帧的XYZ空间点云数据，通过曲面重建算法生成人体模型的三角形网格数据，使用最短路径算法和三维拓扑结构算法计算人体模型的末端特征点信息。

4.如权利要求2所述的一种飞行员舱内运动动作数字孪生系统，其特征在于，飞行员上半身人体骨骼关键特征点包括左右眼、颈部、左右肩、左右肘、左右腕、左右臀。

5.如权利要求2所述的一种飞行员舱内运动动作数字孪生系统，其特征在于，红外深度相机以不小于每秒30帧的采集频率捕获飞行员外表面的深度图像。

6.如权利要求1所述的一种飞行员舱内运动动作数字孪生系统，其特征在于，数字孪生人为数字人基本型根据真实飞行员体表三维扫描模型拟合而成，即为真实飞行员的体表孪生。

7.如权利要求1所述的一种飞行员舱内运动动作数字孪生系统，其特征在于，数字座舱可通过三维工业造型软件建模获取；数字座舱与真实的座舱尺寸一致，即数字座舱是真实座舱物理尺寸结构的数字孪生。

8.如权利要求6所述的一种飞行员舱内运动动作数字孪生系统，其特征在于，数字人基本型主要根据GJB 36A-2008《飞行员人体模板设计和使用要求》、GJB4856-2003《中国男性飞行员人体尺寸》、GJB 6896-2009《男性飞行员人体静态三维尺寸》来构建。

9.如权利要求8所述的一种飞行员舱内运动动作数字孪生系统，其特征在于，数字人基本型基于点云数据储存，点云依照人体不同体段的形态特点设置了多个控制点，控制点的设置方式为：按行设置控制点，每行调整点数目相同，较为均匀的设置在该行的圆周方向。