[發明專利]一種基于多層次特征描述的跑道FOD圖像探測方法及裝置

有效

• 申請號: 201710016686.7
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號: CN106815602B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 羅曉;張勇;鄢丹青;隋運峰;鐘琦;楊曉嘉
• 申請（專利權）人: 中國民用航空總局第二研究所
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06K9/00;H04N9/64;H04N9/73;H04N9/77
• 代理公司: 51214 成都九鼎天元知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐靜

本發明涉及圖像探測與物體識別領域。本發明針對現有技術存在的缺陷，提供一種基于多層次特征描述的跑道FOD圖像探測方法及裝置。通過將紅綠藍分量值轉換為色度分量和亮度分量；然后根據色度絕對值生產二進制黑白圖像后，進行若干連續域結合劃分；根據若干個連續域劃分得到對應的最小橢圓輪廓參數，根據該參數判斷某一跑道區域圖像是否存在FOD目標。本發明對于所述若干連續域集合中每個連續域集合進行計算，獲得若干連續域集合對應的最小橢圓輪廓；對每個最小橢圓輪廓進行判斷，如果同時滿足條件：1)最小橢圓輪廓的短軸E_b長度大于T1；2)最小橢圓輪廓的長軸E_a與短軸E_b的乘積大于T2，則認定為該最小橢圓輪廓圈定了一個FOD目標。

技術領域

本發明涉及圖像探測與物體識別領域，尤其是一種基于多層次特征描述的跑道FOD圖像探測方法及裝置。

背景技術

跑道入侵異物(下文簡稱FOD)對航班安全有重大威脅。對FOD進行探測，當前主流的應用系統使用的技術為雷達探測技術和圖像探測技術。圖像探測技術因其成本相對較低，夜視技術和圖像探測不斷發展，正得到越來越多的接受和認可。

圖像探測面臨的技術難點主要來自跑道外觀細節和FOD的多樣性。首先，跑道本身并不是簡單的灰色平面，而是有多種結構。跑道上有指引標識線、嵌入的跑道指示燈等結構，在跑道板塊之間存在縫隙，混凝土石塊材質的跑道在道面可見小石塊材質。其次，FOD的種類繁多，常見的就涉及扳手、鐵鏈、金屬板、輪胎橡膠等十余個種類，因遺落姿態不同帶來的外觀差異更無法統計，甚至機場出現的一些FOD是不可預知的。第三，跑道和FOD在工作的環境中外貌可能發生多種多變。戶外環境中，光照的變化、降雨、降雪、霜凍都會引起跑道和FOD外表的改變。使用的過程中，輪胎摩擦會在跑道上留下痕跡，風化作用也會導致跑道裂縫，甚至局部破損。

以上難點對現有的一些探測技術性能有較大限制。基于局部外貌的變化進行探測的方法(如邊緣檢測、顏色差異等)，容易探測到跑道自身結構發出虛警。對跑道進行拍照作為原始圖像，每次探測中拍照與原始圖像進行比對，探測差異從而探測FOD的方法，難以適應工作環境的變化性。而對常見FOD種類分別訓練探測器，進行特定物體探測的方法，對非常見的FOD種類探測能力有限。如果對非常見FOD種類也訓練探測器，則探測過程中需要識別的種類繁多，探測速度慢。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對跑道FOD探測的難點和現有圖像探測技術的缺陷，提供一種基于多層次特征描述的跑道FOD圖像探測方法及裝置。本發明通過將紅綠藍分量值轉換為色度分量和亮度分量；然后根據色度絕對值生產二進制黑白圖像后，進行若干連續域結合劃分；根據若干個連續域劃分得到對應的最小橢圓輪廓參數，根據該參數判斷某一跑道區域圖像是否存在FOD目標。進一步的，在此基礎上，對采集跑道區域彩色圖像存在色偏的相機，進行色偏矯正，提高跑道區域彩色圖像的真實值。為后續處理提供基礎。

本發明采用的技術方案如下：

一種基于多層次特征描述的跑道FOD圖像探測方法包括：

跑道圖像亮度色度值獲取步驟：采集跑道區域圖像，形成該跑道區域對應的跑道彩色圖像，通過轉換矩陣K將跑道彩色圖像的紅綠藍分量轉換為亮度-色度方式表示；其中紅綠藍分量分別對應是I_R、I_G、I_B；亮度-色度表示方式中，C_I表示亮度分量(本專利后續步驟未用到)，C_R、C_B表示兩個色度分量；則：

二進制黑白圖像獲取步驟：計算色度絕對值C_A，令C_A中絕對值大于T_C的像素值為1，其余像素值為0，生成二進制黑白圖像C_A'；其中“1”代表白色像素；“0”代表黑色像素；