[發明專利]一種基于視覺的精密進近指示器飛行校驗方法

有效

• 申請號: 201810017691.4
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108225735B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 史曉鋒;羅曉燕;鄧思琪
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00;G06T7/136;G06T7/70;G06T7/90
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 祗志潔

1.一種基于視覺的精密進近指示器飛行校驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、將四只PAPI燈依據排列順序標記為A，B，C，D；將飛機上搭載的相機獲取的監測PAPI燈的視頻序列實時輸入到計算機中，并依次對當前幀圖像進行顯著性區域檢測；標記檢測出來的代表A、B、C、D燈有效位置的矩形區域分別為R_A、R_B、R_C、R_D；

所述的步驟1中，進行顯著性區域檢測，包括：

步驟101，將視頻圖像轉換到HSI空間，利用色調H完成獨立于亮度I的彩色區域分割；采用幾何推導法，將視頻圖像轉換到HSI空間，公式如下：

步驟102，記HSI空間的圖像像素點為f(x,y)，對應的色調值為v(x,y)，T_h為設置的分割閾值，則對圖像進行基于色調的顏色分割，規則如下：

步驟103，對分割后的圖像進行形態學運算，去除背景雜點、粘連目標內小于結構元素的孔洞；再以8-連通的方式聯接候選區域中的像素點形成圖像塊，設置一個圓形度的最低值，根據該值過濾掉圓形度過低的圖像塊；圓形度是指一個圖像塊類似于圓的程度，計算公式如下：

其中，M為圖像塊的圓形度，Area為圖像塊的面積；perimeter為圖像塊的周長，pi為圖像塊的像素個數；

步驟104，對圖像進行的輪廓檢測，并對輪廓做最小外接矩形，單個矩形區域代表PAPI燈的有效位置，根據輪廓信息得到最小外接矩形的四個頂點坐標、長度和寬度；

步驟105，設單個矩形區域的右下頂點橫坐標為X₁，一幀圖像的總寬度為W，根據找到A、B、C、D燈的有效位置，分別記矩形區域為R_A、R_B、R_C、R_D；

步驟2、依次找到當前幀圖像中矩形區域R_A、R_B、R_C、R_D的中點，作為PAPI燈在對應時刻的穩定光點；

步驟3、將同一PAPI燈在后一時刻與前一時刻的穩定光點進行匹配；進行穩定光點匹配的方法是：

設同一只PAPI燈，在t_i時刻，從對應的第i幀圖像獲取的矩形區域中點坐標為(x_Ni,y_Ni)，在t_i+1時刻，從對應的第i+1幀圖像中獲取的矩形區域中點坐標為(x_N(i+1),y_N(i+1))，則當滿足條件時，認為(x_N(i+1),y_N(i+1))是PAPI燈的穩定光點；其中，T₁是距離閾值；N＝A,B,C,D，分別表示A,B,C,D四只PAPI燈；當不滿足距離閾值條件時，選擇(x_N(i+1),y_N(i+1))點的8-鄰域內像素點，與坐標(x_Ni,y_Ni)進行穩定光點匹配；

步驟4、找到每個光點由白色變成紅色的時刻，以HSI顏色對的相似距離Δd為判斷依據，當相似距離大于相似距離閾值T₂時，認為光點由白色變成紅色，對校驗視頻繪出Δd隨時間t變化的曲線，依次記錄四盞PAPI燈顏色跳變時刻；

步驟5、獲取各PAPI燈顏色跳變時刻的飛機定位數據，根據對應時刻得到的飛機高度和飛機距燈具的水平距離，計算四盞PAPI燈具的仰角。