一種基于機(jī)器視覺的入塢飛機(jī)機(jī)型識(shí)別驗(yàn)證方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于智能飛機(jī)泊位引導(dǎo)系統(tǒng)的圖像處理和模式識(shí)別，特別是一種 用于飛機(jī)泊位引導(dǎo)的運(yùn)動(dòng)物體檢測(cè)、特征識(shí)別和驗(yàn)證的基于機(jī)器視覺的入瑪飛機(jī)機(jī)型識(shí)別 驗(yàn)證方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 飛機(jī)泊位引導(dǎo)是指將到港飛機(jī)從滑行道末端導(dǎo)引至機(jī)坪的停機(jī)位置并準(zhǔn)確停泊 的過(guò)程。飛機(jī)泊位引導(dǎo)的目的是保障入瑪飛機(jī)安全準(zhǔn)確停泊，能方便飛機(jī)與各種地勤接口 的準(zhǔn)確對(duì)接，并使登機(jī)橋能有效靠接飛機(jī)艙口，提高機(jī)場(chǎng)運(yùn)行效率和安全。自動(dòng)飛機(jī)泊位引 導(dǎo)系統(tǒng)按使用傳感器的類型不同主要分為：
[0003] (1)地埋感應(yīng)線圈類
[0004] 地埋感應(yīng)線圈自動(dòng)引導(dǎo)系統(tǒng)通過(guò)探測(cè)是否有金屬物體經(jīng)過(guò)或停留來(lái)確定入瑪飛 機(jī)的位置。其優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度快、成本低，對(duì)天氣和照度無(wú)要求，但誤差較大、抗干擾能力 低。同時(shí)，埋在地下的引線和電子元件容易被壓壞、可靠性較低，測(cè)量精度不高，不能識(shí)別機(jī) 型，可調(diào)試可維修性差；
[0005] 似激光掃描測(cè)距類
[0006] 激光掃描測(cè)距類自動(dòng)引導(dǎo)系統(tǒng)通過(guò)激光測(cè)距和激光掃描來(lái)確定飛機(jī)位置、速度和 機(jī)型等信息，不受環(huán)境照度的影響、且受天氣影響較小，精度較高，可調(diào)試可維修性好；
[0007] (3)視覺感知類
[0008] 視覺感知類自動(dòng)引導(dǎo)系統(tǒng)通過(guò)光學(xué)成像方式獲取飛機(jī)入瑪過(guò)程的圖像信息，進(jìn)而 通過(guò)智能化信息處理技術(shù)確定入瑪飛機(jī)的位置、速度和機(jī)型等信息，系統(tǒng)架構(gòu)簡(jiǎn)單、成本 低，具有高的智能化水平，可調(diào)性可維護(hù)性較好，但對(duì)天氣和照度有要求、適應(yīng)性較差。
[0009] 由于激光掃描測(cè)距類和視覺感知類自動(dòng)引導(dǎo)系統(tǒng)能有效獲取入瑪飛機(jī)的可視化 信息，因此該兩類自動(dòng)飛機(jī)泊位引導(dǎo)系統(tǒng)又稱為可視化泊位引導(dǎo)系統(tǒng)。
[0010] 隨著視覺感知成像技術(shù)、智能化信息處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷深入發(fā)展，可 視化飛機(jī)泊位引導(dǎo)技術(shù)能精確、快速獲取入瑪飛機(jī)的入瑪信息，已在機(jī)場(chǎng)的泊位引導(dǎo)系統(tǒng) 中得到應(yīng)用。美國(guó)化neywell公司研制的可視化飛機(jī)泊位引導(dǎo)系統(tǒng)（VDG巧和德國(guó)西口子 公司研制的視頻泊位引導(dǎo)系統(tǒng)（VD0CK巧作為國(guó)際領(lǐng)先水平的視覺引導(dǎo)設(shè)備也在國(guó)際上一 些機(jī)場(chǎng)得到應(yīng)用，但送些系統(tǒng)對(duì)天氣和照度要求較高、適應(yīng)性較差，且缺乏智能化的信息處 理能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于機(jī)器視覺的入瑪飛機(jī)機(jī)型識(shí)別驗(yàn)證 方法和系統(tǒng)，能有效實(shí)現(xiàn)飛機(jī)入瑪過(guò)程的飛機(jī)捕獲、跟蹤與定位及機(jī)型識(shí)別與身份驗(yàn)證，W 有效提高民航機(jī)場(chǎng)自動(dòng)化、智能化和運(yùn)營(yíng)管理的水平。
[0012] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于機(jī)器視覺的入瑪飛機(jī)機(jī)型識(shí)別驗(yàn)證方 法，其中，包括如下步驟：
[0013] S1、飛機(jī)泊位場(chǎng)景設(shè)置，將監(jiān)測(cè)場(chǎng)景劃分為不同的信息處理功能區(qū)，W縮小通過(guò)攝 像裝置獲得的飛機(jī)圖像的處理區(qū)域范圍，提高處理效率；
[0014] S2、飛機(jī)捕獲，在設(shè)置好的飛機(jī)泊位場(chǎng)景中通過(guò)所述攝像裝置捕獲待停泊飛機(jī)的 視頻圖像；
[0015] S3、飛機(jī)識(shí)別及身份驗(yàn)證，對(duì)步驟S2捕獲到的待停泊飛機(jī)進(jìn)行機(jī)型及身份驗(yàn)證， W進(jìn)一步保證所述待停泊飛機(jī)安全準(zhǔn)確停泊，包括：
[0016] S31、參數(shù)驗(yàn)證，提取所述視頻圖像中的飛機(jī)參數(shù)并與預(yù)置于數(shù)據(jù)庫(kù)中的機(jī)型數(shù)據(jù) 進(jìn)行比對(duì)，得到機(jī)型相似度參數(shù)；
[0017] S32、模板匹配，將所述視頻圖像與預(yù)置于所述數(shù)據(jù)庫(kù)中的機(jī)型模板進(jìn)行比對(duì)，得 到模板相似度參數(shù)；
[0018] S33、綜合判斷，所述機(jī)型數(shù)據(jù)相似度參數(shù)與所述模板相似度參數(shù)大于或等于一驗(yàn) 證闊值時(shí)，則通過(guò)所述待停泊飛機(jī)的機(jī)型與身份驗(yàn)證；
[0019] S4、飛機(jī)跟蹤及定位，通過(guò)對(duì)步驟S3驗(yàn)證后的待停泊飛機(jī)的飛機(jī)引擎和飛機(jī)前輪 的視頻圖像連續(xù)跟蹤和實(shí)時(shí)更新，W實(shí)現(xiàn)對(duì)所述待停泊飛機(jī)實(shí)時(shí)定位并準(zhǔn)確判斷所述待停 泊飛機(jī)相對(duì)于引導(dǎo)線的偏離程度；W及
[0020] S5、信息顯示，輸出并顯示步驟S3對(duì)所述待停泊飛機(jī)的機(jī)型與身份驗(yàn)證的判斷結(jié) 果，W及步驟S4中所述待停泊飛機(jī)實(shí)時(shí)定位及所述待停泊飛機(jī)相對(duì)于所述引導(dǎo)線偏離程 度的結(jié)果。
[0021] 上述的基于機(jī)器視覺的入瑪飛機(jī)機(jī)型識(shí)別驗(yàn)證方法，其中，所述參數(shù)驗(yàn)證步驟S31 包括：
[0022] S311、提取飛機(jī)引擎參數(shù)，提取所述視頻圖像中的飛機(jī)引擎參數(shù)并與預(yù)置于數(shù)據(jù) 庫(kù)中對(duì)應(yīng)機(jī)型的飛機(jī)引擎參數(shù)進(jìn)行比對(duì)；
[0023] S312、提取飛機(jī)機(jī)翼參數(shù)，提取所述視頻圖像中的飛機(jī)機(jī)翼參數(shù)并與預(yù)置于數(shù)據(jù) 庫(kù)中對(duì)應(yīng)機(jī)型的飛機(jī)機(jī)翼參數(shù)進(jìn)行比對(duì)；
[0024] S313、提取飛機(jī)機(jī)頭參數(shù)，提取所述視頻圖像中的飛機(jī)機(jī)頭參數(shù)并與預(yù)置于數(shù)據(jù) 庫(kù)中對(duì)應(yīng)機(jī)型的飛機(jī)機(jī)頭參數(shù)進(jìn)行比對(duì)；W及
[00巧]S314、提取飛機(jī)尾翼參數(shù)，提取所述視頻圖像中的飛機(jī)尾翼參數(shù)并與預(yù)置于數(shù)據(jù) 庫(kù)中對(duì)應(yīng)機(jī)型的飛機(jī)尾翼參數(shù)進(jìn)行比對(duì)。
[0026] 上述的基于機(jī)器視覺的入瑪飛機(jī)機(jī)型識(shí)別驗(yàn)證方法，其中，所述提取飛機(jī)引擎參 數(shù)步驟S311具體包括：
[0027] S3111、圖像極黑區(qū)域提取，對(duì)所述視頻圖像進(jìn)行灰度直方圖統(tǒng)計(jì)，在灰度級(jí)中間 1%~99%范圍內(nèi)獲得像素?cái)?shù)不為0的最大灰度值/最小灰度值的比值，使用預(yù)設(shè)的極黑判 定闊值提取所述視頻圖像中最黑的部分，得到一幅極黑區(qū)域圖像；
[0028] S3112、類圓形檢測(cè)，提取該極黑區(qū)域圖像的所有外層邊界，對(duì)每一個(gè)邊界使用邊 界的矩計(jì)算邊界的重必坐標(biāo)，邊界的第ji階矩定義如下：
[0029] 二 Σ(.伯..1'批.1.') x，>.
[0030] 重必坐標(biāo)片，巧：
[0031]
[0032] 對(duì)于當(dāng)前邊界的所有像素點(diǎn)，計(jì)算其與該重必的距離，若計(jì)算得到的最大距離與 最小距離的比值大于一圓形判定闊值，則認(rèn)為該區(qū)域非圓形，進(jìn)行下一區(qū)域的判定，記錄判 定的類圓形區(qū)域的重必坐標(biāo)和半徑；W及
[0033] S3113、相似度判定，若步驟S3112中檢測(cè)到了 Μ個(gè)類圓形區(qū)域，其中第i個(gè)類圓形 區(qū)域和第j個(gè)類圓形區(qū)域的相似度的計(jì)算為：
[0034] Similarity。= I Hei曲ti-Hei曲tj I * I RadiuSi-RadiiiSj I
[00；3日]其中，Hei曲t為重必高度，Radius為半徑，當(dāng)相似度Similarity^小于預(yù)設(shè)的相 似度闊值時(shí)，則認(rèn)為區(qū)域i和j為待停泊飛機(jī)的飛機(jī)引擎；
[0036] S3114、參數(shù)比對(duì)，測(cè)量所述飛機(jī)引擎的半徑并與預(yù)置于數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)機(jī)型的飛機(jī) 引擎參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，得到飛機(jī)引擎可信度系數(shù)。
[0037] 上述的基于機(jī)器視覺的入瑪飛機(jī)機(jī)型識(shí)別驗(yàn)證方法，其中，所述提前飛機(jī)機(jī)翼參 數(shù)步驟S312具體包括：
[0038] S3121、提取飛機(jī)邊緣像素點(diǎn)，提取所述視頻圖像的飛機(jī)邊緣，沿遠(yuǎn)離所述待停泊 飛機(jī)的登機(jī)橋一側(cè)的飛機(jī)引擎中軸向上枚舉像素點(diǎn)，對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)，各畫多條斜率傾角為 0-20°的直線，統(tǒng)計(jì)每條所述直線所經(jīng)過(guò)的邊緣像素點(diǎn)數(shù)；
[0039] S3122、確定飛機(jī)機(jī)翼邊緣，取經(jīng)過(guò)所述邊緣像素點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)最多的兩條直線作為所 述待停泊飛機(jī)的飛機(jī)機(jī)翼的邊緣；
[0040] S3123、確定飛機(jī)翼尖，取翼尖周圍區(qū)域的邊緣像素，作為翼尖特征參數(shù)記錄下 來(lái)；
[0041] S3124、參數(shù)比對(duì)，測(cè)量所述飛機(jī)機(jī)翼的長(zhǎng)度并與預(yù)置于數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)機(jī)型的飛機(jī) 翼尖參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，得到飛機(jī)機(jī)翼可信度系數(shù)。
[0042] 上述的基于機(jī)器視覺的入瑪飛機(jī)機(jī)型識(shí)別驗(yàn)證方法，其中，所述提取飛機(jī)機(jī)頭參 數(shù)步驟S313具體包括：
[0043] S3131、確定飛機(jī)機(jī)頭邊界，通過(guò)已經(jīng)確定的所述待停泊飛機(jī)的飛機(jī)引擎位置，確 定所述待停泊飛機(jī)的中軸位置，枚舉中軸上的點(diǎn)作為圓必，枚舉2至4倍所述待停泊飛機(jī)的 飛機(jī)引擎半徑的長(zhǎng)度為半徑畫圓，取經(jīng)過(guò)邊緣像素點(diǎn)最多的圓作為所述待停泊飛機(jī)的飛機(jī) 機(jī)頭的邊界；
[0044] S3132、確定飛機(jī)機(jī)頭窗，采用深度優(yōu)先搜索的方法，尋找所述飛機(jī)機(jī)頭的邊界的 上半圓中與所述飛機(jī)機(jī)頭邊界的邊緣不相粘連的最長(zhǎng)邊緣，為所述飛機(jī)機(jī)頭的機(jī)頭窗所在 位置；
[0045] S3133、參數(shù)比對(duì)，測(cè)量所述飛機(jī)機(jī)頭的半徑并與預(yù)置于數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)機(jī)型的飛機(jī) 機(jī)頭參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，得到飛機(jī)機(jī)頭可信度系數(shù)。
[0046] 上述的基于機(jī)器視覺的入瑪飛機(jī)機(jī)型識(shí)別驗(yàn)證方法，其中，所述提取飛機(jī)尾翼頭 參數(shù)步驟S314具體包括：
[0047] S3141、利用深度優(yōu)先搜索的方法，沿所述飛機(jī)機(jī)頭的邊界的上邊緣尋找突起的部 分為所述待停泊飛機(jī)的飛機(jī)尾翼；
[0048] S3142、參數(shù)比對(duì)，測(cè)量所述飛機(jī)尾翼的高度并與預(yù)置于數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)機(jī)型的飛機(jī) 尾翼參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，得到飛機(jī)尾翼可信度系數(shù)。
[0049] 上述的基于機(jī)器視覺的入瑪飛機(jī)機(jī)型識(shí)別驗(yàn)證方法，其中，所述機(jī)型相似度參數(shù) 為所述飛機(jī)引擎可信度系數(shù)、飛機(jī)機(jī)翼可信度系數(shù)、飛機(jī)機(jī)頭可信度系數(shù)及所述飛機(jī)尾翼 可信度系數(shù)中的最小值與最大值之比。
[0050] 上述的基于機(jī)器視覺的入瑪飛機(jī)機(jī)型識(shí)別驗(yàn)證方法，其中，所述模板匹配步驟S32 包括：
[0051] S321、全局模板匹配，W整幅所述視頻圖像為被搜索圖像，W所述數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn) 飛機(jī)圖像為模板，計(jì)算全局模板相似度參數(shù)；
[0052] S322、局部模板匹配，分別W S311-S314中提