[發明專利]一種機場跑道異物檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201911303999.6
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN110954968B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 趙娜娜;蔣欣晟;周平;王玉成;葉曉東
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01V8/10
• 分類號: G01V8/10;G06V20/52;G06V10/28;G06V20/10
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發明公開了一種機場異物檢測裝置及方法，該裝置包括圖像采集模塊和視覺檢測模塊；圖像采集模塊通過USB接口與視覺檢測模塊相連接，并包含一字形線激光器、PCI接口的USB3.0擴展卡、高速工業相機、鏡頭和濾光片；視覺檢測模塊用于實現機場跑道異物的檢測功能，包含圖像預處理和特征提取識別算法。本發明采用并排安裝的圖像數據采集單元構成，在檢測過程中，攜帶檢測設備的移動設備沿待檢測的跑道區域行駛，每次單程的檢測寬度等于相機的有效圖像采集視場，利用圖像處理算法進行處理，從而分析出跑道上是否有異物。

技術領域

本發明涉及圖像識別領域中的異物檢測和識別技術領域，主要涉及一種用于機場跑道異物檢測裝置及方法。

背景技術

FOD(Foreign Object Debris)是任何不屬于機場的可能損傷飛行器的外來物質，即跑道異物。FOD根據材質不同分為混凝土碎片、金屬碎片、橡膠碎片、塑料碎片等。目前國內機場跑道的檢查工作主要依賴于人工步行方式檢測，在道路檢測的過程中需要關閉機場跑道，大大降低了航班的通行時間，而且人工檢測主要依賴于工人的主觀意念，受人為心情和精神影響較大，容易出現漏檢測等情況，隨著機器視覺技術和人工智能技術的不斷發展，開發智能化機場跑道異物檢測系統具有重要意義。

一種用于機場跑道異物檢測裝置及方法針對機場跑道路面FOD檢測，根據飛行部常務大隊日常工作需求，測試地點分為飛行器起降的重點區域及非重點區域，對于起降重點區域的輪印具有良好的抗干擾能力，對于輪印中的異物仍能夠實現準確的檢測。該方法能夠實現全天候檢測，可工作在白天、夜晚、霧天、雨雪(極端惡劣天氣除外)等氣候條件下。

發明內容

本發明的目的是針對現有國內機場跑道靠道面巡查人員人工檢測存在效率低下的問題，提供一種能夠對國內機場跑道進行實時智能檢測的系統，降低工人的勞動強度，提高航班的通行效率。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

本發明一種機場跑道異物檢測裝置的特點包括：圖像采集模塊和視覺檢測模塊；

所述圖像采集模塊包含：一字形線激光器、PCI接口的USB3.0擴展卡、高速工業相機、工業鏡頭和濾光片；

所述高速工業相機設置在機場跑道路面的正上方位置，所述一字形激光器作為光源并與所述高速工業相機的垂直距離成α度夾角照射于路面，α的角度在30-45度范圍內；

所述高速工業相機配合濾光片以及工業鏡頭垂直采集機場跑道路面的圖像信息，并通過USB3.0接口的PCI擴展卡實時將所述圖像信息傳輸給視覺檢測模塊；

所述視覺檢測模塊用于實現機場跑道異物的檢測功能，并包含：圖像預處理單元和特征提取檢測單元；

所述圖像預處理單元采用圖像高斯去噪模型去除所述圖像信息中的噪聲點干擾，再對去噪后的圖像信息進行二值化閾值分割處理，得到二值化圖像；然后對相鄰兩幀的二值化圖像進行差分運算，得到差分圖像；最后對所述差分圖像進行遍歷，計算出差分圖像在縱軸上的圖像數據跳變值和斷裂值，當跳變值或斷裂值大于所設置的閾值時，表示機場跑道路面上存在異常物體。

本發明所述機場跑道異物檢測裝置的特點也在于：設置所述圖像采集模塊為N組并排分布，其中，任意一個圖像采集模塊的檢測區域為L，而N組圖像采集模塊的檢測區域擴展小于L×N。

所述圖像采集模塊中一字形激光器發射一束光到機場跑道上，并經過機場跑道的反射后進入濾光片進行濾光，得到紅色的激光后射入所述工業鏡頭并在高速工業相機上成像。

本發明一種機場跑道異物檢測方法的特點是按如下步驟進行：

步驟1、在移動平臺上設置有高速工業相機，且所述高速工業相機設置在機場跑道路面的正上方位置上；

步驟2、設置所述一字形激光器與所述高速工業相機的垂直距離成α度夾角照射于路面；