人機(jī)界面中的顏色區(qū)分校驗(yàn)和計(jì)算的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本文公開的發(fā)明涉及在應(yīng)用高安全需求的環(huán)境中使用的可視化顯示器。更準(zhǔn)確 地，該發(fā)明涉及適于連續(xù)驗(yàn)證其顯示的信息的可視化顯示模塊。
【背景技術(shù)】
[0002] 在使用電子可視化顯示的安全-關(guān)鍵環(huán)境（諸如公共運(yùn)輸車輛的操作員的駕駛 室）中，采取措施來防止這種顯示通過在發(fā)生故障時顯示錯誤值而誤導(dǎo)操作員。在鐵路車 輛的特定例子中，需向操作員顯示的安全-關(guān)鍵信息包括車輛速度、制動壓力、引擎溫度、 門的關(guān)閉狀態(tài)和列車組的聯(lián)接狀態(tài)。
[0003] 考慮需以人類可讀的格式呈現(xiàn)在可視化顯示器上的對物理量（由車輛中提供的 傳感器測量、根據(jù)測量值計(jì)算或從數(shù)據(jù)寄存器等讀?。┑闹稻幋a的輸入信號。在運(yùn)行期間， 該顯示器由指示顯示圖像的每個像素的值的顯示驅(qū)動信號來控制。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知 曉的，被觀察者看到的顯示圖像是以可視化顯示器的更新頻率順序顯示的圖像（幀）流。因 此，本文所使用的顯示驅(qū)動信號通過以某預(yù)定義的順序枚舉幀中所有像素的值而對幀中所 有像素的值進(jìn)行編碼，并且隨后以下一幀的像素重新開始。在復(fù)合的顯示驅(qū)動信號中，可每 次枚舉一個以上像素的值。在以數(shù)字方式控制的可視化顯示器中，從具有有限數(shù)量的元素 的預(yù)定義離散像素值范圍中選擇像素值。像素值范圍中的元素可例如對應(yīng)于由可視化顯示 器產(chǎn)生的特定的像素顏色。
[0004] 在故障情景中，在根據(jù)輸入信號生成顯示驅(qū)動信號的過程中出現(xiàn)錯誤（例如，運(yùn) 行時錯誤、編程錯誤或其他系統(tǒng)錯誤）。該過程可隱含數(shù)個步驟，諸如將被輸入信號編碼的 信息轉(zhuǎn)換成不同的數(shù)值格式、四舍五入到數(shù)字的期望數(shù)值、轉(zhuǎn)換成物理量的合適的單位、將 數(shù)值排版為位圖文本圖像、為文本圖像涂顏色（可能以依賴于值的方式，以警告操作員超 出范圍的值）、排列文本圖像以及添加諸如幀、標(biāo)識、量和單位的符號等的恒定的圖形元素。
[0005] 這種類型的可視化顯示和對應(yīng)的安全措施已經(jīng)在現(xiàn)有技術(shù)中描述。例如，公開為 EP 2254039 A1的申請人自己的申請，根據(jù)該申請中獨(dú)立權(quán)利要求的前序公開了一種可視 化顯示模塊。EP 2273369 A1和EP 2353089 A1描述了具有驗(yàn)證功能的可視化顯示模塊，該 驗(yàn)證功能適于發(fā)現(xiàn)在顯示驅(qū)動信號生成的過程步驟中出現(xiàn)的錯誤。
[0006] US 2007/0046680 A1描述了一種飛機(jī)儀表飛行顯示器，其中視頻圖形處理器間歇 地產(chǎn)生用于呈現(xiàn)預(yù)定義測試頁的顯示驅(qū)動信號。完整性校驗(yàn)功能從存儲在存儲器中的針對 測試頁的顯示驅(qū)動信號值提取校驗(yàn)和，并與針對測試頁的預(yù)期校驗(yàn)和值進(jìn)行比較。
[0007] US 2004/0249522 A1描述了一種用于在飛機(jī)上傳送信息的系統(tǒng)。在該文獻(xiàn)公開的 第一種實(shí)現(xiàn)方式中，將校驗(yàn)和從用作數(shù)據(jù)源的航空電子設(shè)備傳送到用于顯示信息的界面裝 置。該界面裝置將接收的校驗(yàn)和與根據(jù)接收的信息計(jì)算的校驗(yàn)和進(jìn)行比較。在可替代的實(shí) 現(xiàn)方式中，界面裝置中計(jì)算的校驗(yàn)和被傳送回航空電子設(shè)備，在該航空電子設(shè)備中發(fā)生比 較。在兩種實(shí)現(xiàn)方式中，校驗(yàn)和在與待顯示的信息相同的數(shù)據(jù)鏈路上傳送。
[0008] US 6839055 B1公開了一種用于提供視頻數(shù)據(jù)的誤差指示的系統(tǒng)，其中診斷例程 生成一組測試視頻數(shù)據(jù)，并且將生成的誤差指示與標(biāo)準(zhǔn)誤差指示進(jìn)行比較以確定誤差情 況。如果確定存在誤差情況，則在顯示器上顯示該結(jié)果的消息。
[0009] 這些已知設(shè)備可諸如通過修改和改進(jìn)從計(jì)算效率的角度進(jìn)行改進(jìn)，這允許它們以 更少的計(jì)算開銷達(dá)到等效的驗(yàn)證或故障指示（根據(jù)具體情況）。
[0010] 此外，US 2011/157222 A1涉及一種系統(tǒng)，其包括第一較安全域、第二較不安全域、 和適于顯示源自各域的數(shù)據(jù)的監(jiān)視器。域被定義為嵌入式飛機(jī)電子系統(tǒng)。根據(jù)域的不同安 全級別，該系統(tǒng)適于在顯示器的活躍區(qū)域或不活躍區(qū)域顯示對應(yīng)的數(shù)據(jù)，其中用戶輸入僅 通過活躍區(qū)域接收。該系統(tǒng)可以在活躍區(qū)域被顯示于監(jiān)視器上時，使活躍區(qū)域的數(shù)量和范 圍適應(yīng)于命令窗和類似的輸入裝置。較安全區(qū)域控制每個區(qū)域的可顯示顏色，并且在不活 躍區(qū)域中可以選擇與活躍區(qū)域中視覺上不同的顏色配置。該操作可通過包括融合模塊的顯 示管理計(jì)算機(jī)來控制，其中可使用設(shè)置在融合模塊和各域之間的完整性控制，以便通過防 止融合模塊接收來源未經(jīng)授權(quán)的數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳遞到監(jiān)視器上來加強(qiáng)安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的是提出一種適合于以人類可讀的格式呈現(xiàn)編碼在輸入信號中的安 全-關(guān)鍵信息的可視化顯示器。第一特定目的是提出這種類型的具有小計(jì)算量的安全驗(yàn)證 的可視化顯示器。第二特定目的是提出這種類型的易于配置和/或安全驗(yàn)證可利用有限數(shù) 量的預(yù)存儲參考信息而操作的可視化顯示器。
[0012] 提供一種在可視化顯示器上呈現(xiàn)編碼在輸入信號中的信息的方法?？梢暬@示器 適于基于顯示驅(qū)動信號顯示至少一個圖像幀，顯示驅(qū)動信號包括處于預(yù)定義的離散像素值 范圍內(nèi)的像素值。像素值范圍可以是針對一個像素可以合并的可能的像素值或分量值的有 限枚舉；像素值范圍不必是整數(shù)間隔和這種間隔的并集。該方法包括：
[0013] ?基于輸入信號，生成控制可視化顯示器的顯示驅(qū)動信號；
[0014] ?基于顯示驅(qū)動信號，計(jì)算每個圖像幀的監(jiān)督區(qū)域的校驗(yàn)和；以及
[0015] ?通過將校驗(yàn)和或從校驗(yàn)和推出的值與輸入信號或從輸入信號推出的值進(jìn)行比 較，來驗(yàn)證針對給定圖像幀的顯示驅(qū)動信號。
[0016] 在這一點(diǎn)上，應(yīng)注意，在連續(xù)幀之間優(yōu)選不變的監(jiān)督區(qū)域指的是與其關(guān)聯(lián)的顯示 驅(qū)動信號值通過該方法進(jìn)行驗(yàn)證的區(qū)域。需強(qiáng)調(diào)的是，本文所使用的監(jiān)督區(qū)域是像素位置 的任意集合，并且不限于連接的集合或特定幾何形狀的集合。進(jìn)一步，所述驗(yàn)證可基于校驗(yàn) 和與輸入信號之間的直接比較而發(fā)生，但這些值中的一個或兩個可以可替代地由從校驗(yàn)和 或輸入信號推出的并且依賴于校驗(yàn)和和輸入信號中的相應(yīng)一個的當(dāng)前值而改變的值所取 代。
[0017] 根據(jù)第一方面，所述驗(yàn)證中使用的校驗(yàn)和在像素值范圍內(nèi)的至少一個元素經(jīng)受排 除的情況下被計(jì)算，其中在給定的幀中攜帶與該元素相等的值的任何像素對校驗(yàn)和不起作 用，即便這些像素位于監(jiān)督區(qū)域。因此，針對給定幀的校驗(yàn)和以值一區(qū)分方式計(jì)算，由此校 驗(yàn)和獨(dú)立于與被顯示驅(qū)動信號賦予像素值范圍內(nèi)的被排除元素中的任意一個的那些像素 有關(guān)的數(shù)據(jù)。
[0018] 在第二方面，可視化顯示模塊適于通信連接到用于根據(jù)輸入信號生成顯示驅(qū)動信 號的處理裝置。適合于被供應(yīng)到可視化顯示器的顯示驅(qū)動信號包括處于預(yù)定義的離散像素 值范圍內(nèi)的像素值。校驗(yàn)和提取器適于計(jì)算每個圖像幀的監(jiān)督區(qū)域的校驗(yàn)和。顯示監(jiān)督器 適于通過將校驗(yàn)和與輸入信號進(jìn)行比較或執(zhí)行與之前論述等同的比較操作來驗(yàn)證針對給 定圖像幀的顯示驅(qū)動信號。根據(jù)另一方面，校驗(yàn)和提取器以顏色過濾器為先導(dǎo)，該顏色過濾 器被配置為排除顯示驅(qū)動信號中與像素值范圍內(nèi)的至少一個元素相等的值，使得這些值對 由校驗(yàn)和提取器計(jì)算的校驗(yàn)和不起作用。
[0019] 可以理解，可以以分布式的方式實(shí)現(xiàn)可視化顯示模塊，其中校驗(yàn)和提取器、顯示監(jiān) 督器和顏色過濾器位于單個、兩個或者三個物理單元中。顯然，操作被可視化顯示模塊監(jiān)督 的處理裝置和可視化顯示器都不是本發(fā)明的核心部分。這樣，可視化顯示模塊可包括顏色 過濾器、校驗(yàn)和提取器和顯示監(jiān)督器；處理裝置是可視化顯示模塊中的可選組件，并且可視 化顯示器是可與包括處理裝置無關(guān)地存在或不存在的另一可選組件。
[0020] 類似地，根據(jù)第一方面的方法可體現(xiàn)為用于比較輸入信號和顯示驅(qū)動信號的過 程，顯示驅(qū)動信號已基于輸入信號由與執(zhí)行用于比較的過程的實(shí)體不同的實(shí)體生成。這樣， 用于比較的過程包括步驟：基于顯示驅(qū)動信號，計(jì)算每個圖像幀的監(jiān)督區(qū)域的校驗(yàn)和，其中 在將像素值范圍內(nèi)的至少一個元素排除在對校驗(yàn)和起作用的范圍之外的同時計(jì)算該校驗(yàn) 和；以及通過將校驗(yàn)和或從校驗(yàn)和推出的值與輸入信號或從輸入信號推出的值進(jìn)行比較， 來驗(yàn)證針對給定圖像幀的顯示驅(qū)動信號。
[0021] 根據(jù)第一和第二方面中的每一個，與整個像素值范圍被允許對校驗(yàn)和起作用的情 況相比，本發(fā)明提供需要較小的計(jì)算總量的顯示驅(qū)動信號的驗(yàn)證（特別地，基于校驗(yàn)和的 驗(yàn)證）。優(yōu)點(diǎn)是雙重的。第一，使用較小的輸入數(shù)據(jù)集（或者至少較大部分值是非彩色的輸 入數(shù)據(jù)集，見下面的段落）計(jì)算校驗(yàn)和本身。第二，因?yàn)閺男ｒ?yàn)和推出值的過程一或可替代 地從輸入信號推出值的過程一變得較不復(fù)雜，因此比較過程變得更簡單。因?yàn)楸景l(fā)明可以 成功地去除不被監(jiān)督的信息的影響，因此所有實(shí)施例中存在可能的簡化，其中校驗(yàn)和根