[發明專利]一種基于近紅外多光譜殘冰檢測的多相機圖像采集裝置

在審

• 申請號: 201710160934.5
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN106965939A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 諸葛晶昌;詹湘琳;張衛;吳軍;邢書劍
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: B64D15/20
• 分類號: B64D15/20;G01N21/359
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司12108
• 代理人: 龐學欣

技術領域

本發明屬于民航機場飛機除冰后的殘冰檢測技術領域，特別是涉及一種基于近紅外多光譜殘冰檢測的多相機圖像采集裝置。

背景技術

近年來，我國民航業快速發展，但在運行保障能力方面還存在不足。在冬天全國范圍內大部分機場易受冰雪天氣影響，從而導致大量航班延誤，結果給人們出行帶來不便。因此，開展飛機除冰自動化技術研究，提高飛機冬季除冰自動化水平和效率已成為我國降低冬季飛機延誤的重要手段之一。而飛機除冰后的殘冰檢測又極為關鍵，直接影響除冰效率和飛行安全，并且成為國際民航領域研究的重點課題。

基于近紅外多光譜理論的飛機地面殘冰自動檢測方法研究，可提升我國民航冬季運行保障能力，大量減少我國航班因為冰雪天氣造成的延誤，提高了正點率。雖然現階段采用的近紅外多光譜飛機殘冰檢測技術可以有效檢測殘冰的面積，并且檢測殘冰的厚度可以精確到0.5mm。該方法基于冰、水在不同的波長下產生不同的反射與散射，建立模型。視覺檢測區域利用CCD相機和特定機型結構特征的檢測定位，以便于確定殘冰位置。系統工作時飛機表面反射的紅外光線經濾光片、相機鏡頭進入CCD相機并經圖像采集、圖像處理等環節得到特定光譜范圍檢測區域每一個點的反射光強值。圖像采集時用分時采集的方法，四個波段的濾光片在輪盤的控制下分時轉動到鏡頭前部采集相應波長通道下的圖像。

以上方法存在的問題就是各通道下的圖像不是同時采集，所以環境變化帶來的干擾無法消除，因此對殘冰檢測精度存在影響，為了提高殘冰檢測效果，需要考慮從原理上消除環境差異帶來的誤差。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種能夠減少環境誤差的基于近紅外多光譜殘冰檢測的多相機圖像采集裝置。

為了達到上述目的，本發明提供的基于近紅外多光譜殘冰檢測的多相機圖像采集裝置包括三角支架、紅外光源、多相機圖像采集裝置和圖像處理系統；其中三角支架的下端固定在地面上；紅外光源安裝在三角支架的中間部位，用于對飛機蒙皮待檢測區進行照射；多相機圖像采集裝置包括一部顏色識別相機和四部CCD相機；每部CCD相機的鏡頭前面都安裝有一個具有不同帶通的濾光片；其中顏色識別相機位于中間部位，四部CCD相機在顏色識別相機的四角呈矩形設置；五部相機均與圖像處理系統相連接，并且由圖像處理系統控制五部相機同時拍照。

所述的CCD相機為工業紅外CCD相機；顏色識別相機為工業可見光相機。

本發明提供的基于近紅外多光譜殘冰檢測的多相機圖像采集裝置在模板匹配算法中采用了兩種約束條件：像素相關性約束和機身固定結構約束。首先將待匹配圖像經過像素相關性匹配算法去除無用點，然后根據飛機機身固定結構的特征采用機身固定結構約束匹配算法再進一步剔除誤匹配對，從而提取出精確的匹配點。這樣模板圖像中所有的特征點均可由此匹配算法在待匹配圖像中精確提取出來。另外，本裝置中的圖像采集系統處理時是將五部相機采集的數字圖像與模板圖像上的特征點進行匹配，可以快速處理圖像，節省時間，并且能夠減少環境因素干擾，提高殘冰檢測速度和效率。

附圖說明

圖1為本發明提供的基于近紅外多光譜殘冰檢測的多相機圖像采集裝置結構示意圖。

圖2為本發明提供的模板匹配過程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明提供的基于近紅外多光譜殘冰檢測的多相機圖像采集裝置進行詳細說明。

如圖1所示，本發明提供的基于近紅外多光譜殘冰檢測的多相機圖像采集裝置包括三角支架9、紅外光源8、多相機圖像采集裝置7和圖像處理系統6；其中三角支架9的下端固定在地面上；紅外光源8安裝在三角支架9的中間部位，用于對飛機蒙皮待檢測區進行照射；多相機圖像采集裝置7包括一部顏色識別相機5和四部CCD相機1；每部CCD相機1的鏡頭前面都安裝有一個具有不同帶通的濾光片；其中顏色識別相機5位于中間部位，四部CCD相機1在顏色識別相機5的四角呈矩形設置；五部相機均與圖像處理系統6相連接，并且由圖像處理系統6控制五部相機同時拍照。

所述的CCD相機(1)為工業紅外CCD相機；顏色識別相機5為工業可見光相機。