專利名稱：機場道面異物監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及機場刀面安全防護監(jiān)測技術(shù)，具體地說是ー種機場道面異物監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
機場道面異物(外來物)FOD (Foreign Object Debris),即可能損傷飛機或系統(tǒng)的某種外來的物質(zhì)、碎屑或物體(后文均簡稱道面異物)。道面異物的種類相當多，如硬物體、軟物體、鳥類、雷電等。道面異物危害非常嚴重，機場道面上的異物可以很容易被吸入發(fā)動機，導致發(fā)動機失效。碎片也會堆積在機械裝置中，影響起落架、襟翼等設(shè)備的正常運行。道面異物不僅會損壞飛機，造成巨大的經(jīng)濟損失，而且還會引發(fā)空難而奪去寶貴 的生命。非計劃的拆換發(fā)動機本身就是昂貴的花費，更不用說航班延誤或取消帶來的損失。據(jù)保守估計，毎年全球因道面異物造成的損失至少在30億 40億美元，異物道面異物不僅會造成巨大的直接損失，還會造成航班延誤、中斷起飛、關(guān)閉跑道等間接損失，而間接損失至少為直接損失的4倍。關(guān)于道面異物探測系統(tǒng)的研究與開發(fā)，目前世界上較為典型的有4個系統(tǒng)，它們分別是英國開發(fā)的Tarsier系統(tǒng)、以色列開發(fā)的FODetect系統(tǒng)、新加坡開發(fā)的iFerret系統(tǒng)和美國開發(fā)的FOD Finder系統(tǒng)。英國Tarsier系統(tǒng)是由英國Qinetiq公司受命研究開發(fā)的TarsierllOO (T1100)異物探測系統(tǒng)。TllOO工作頻率為94. 5GHz，雷達體制為連續(xù)波調(diào)頻(FMCW)，具有雷達探測距離長、波束窄和分辨率高的特點，該系統(tǒng)能夠探測異物的最小尺寸為20毫米，并能對探測到的異物準確定位。以色列FODetect系統(tǒng)由以色列的Xsight公司開發(fā)，系統(tǒng)由77GHz暈米波雷達和攝像設(shè)備所組成，多個道面監(jiān)測單元(SDU)分別安裝在不同位置的跑道邊燈上，每個SDU都對跑道中線附近的區(qū)域進行掃描，發(fā)現(xiàn)道面異物后，可以立即向機場管理人員發(fā)出報警信息，告知道面異物的準確位置以及發(fā)現(xiàn)時間。而后，設(shè)備會拉近鏡頭，提供道面異物的視頻圖像，發(fā)現(xiàn)道面異物之后，傳感器會鎖定道面異物的位置，以幫助機場管理人員將道面異物取走。系統(tǒng)能夠探測異物的最小尺寸為25毫米，在夜間，還可使用激光指示器協(xié)助將道面異物取走。美國FOD Finder系統(tǒng)是由美國Trex Enterprises公司開發(fā)的一套移動監(jiān)控系統(tǒng)，可以安裝在車輛的車頂。系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)與后臺軟件處理系統(tǒng)組成，能夠探測異物的最小尺寸為25毫米。監(jiān)控系統(tǒng)使用的是78-81GHZ毫米波雷達、高精度的GPS定位系統(tǒng)和攝像系統(tǒng)，雷達掃描速度為30次/分鐘，探測半徑為200米，裝在車頂?shù)末`個雷達罩中，車輛向前移動時，系統(tǒng)掃描車輛前部的區(qū)域，井向機場控制人員提供雷達和視頻信號。車輛上裝有軟件處理系統(tǒng)(AirBoss處理系統(tǒng))，由觸摸式電腦、照相機、條碼機組成，機場控制人員可以根據(jù)系統(tǒng)指示方位拾取道面異物。一旦道面異物被取出，裝于車內(nèi)的照相機會給碎片照相備案，機場控制人員還會給道面異物貼上條形碼以做記錄，同時記錄信息將通過互聯(lián)網(wǎng)存儲在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。新加坡Stratechsystems公司的iFerret智能視頻探測系統(tǒng),通過在跑道上姆_一定間距裝置先進的高分辨率功能的攝像機，自動探測和辨認跑道上的障礙物，而復雜的圖像處理軟件可以針對變化的照明和路面條件做出適當?shù)恼{(diào)整。發(fā)現(xiàn)道面異物后，系統(tǒng)能夠放大物體的圖像，給用戶提供碎片的實時圖像，讓用戶看到發(fā)現(xiàn)的物品。該系統(tǒng)能夠探測異物的最小尺寸為20毫米，但在夜間、陰雨天及低能見度等情況下應用有一定的局限性。上述4個系統(tǒng)中，Tarsier系統(tǒng)、FODetect系統(tǒng)、FOD Finder系統(tǒng)以毫米波雷達探測技術(shù)為主，并輔助有視頻成像手段，掃描設(shè)備探測到異物后，工作人員可通過視頻系統(tǒng)進行確認。iFerret系統(tǒng)采用視頻圖像識別技木。這4個系統(tǒng)是目前國外民航和外軍機場主要使用的異物自動監(jiān)測技木。但是，上述4個系統(tǒng)能夠識別的最小異物為20毫米，與實際需求相差較遠。而且視頻圖像技術(shù)受陰雨天氣，低照度等影響大，探測識別功能低、夜間難以工作。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)探測識別道面異物最小尺寸偏大，達不到實際使用需求的缺陷，本發(fā)明提供了一種機場道面異物監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下應用光學成像原理，采集道面異物圖像信息，對道面的圖像信息進行分析識別，對識別出的異物進行報警處理。本發(fā)明所述系統(tǒng)包括掃描設(shè)備，エ業(yè)控制計算機，主控制服務器，顯示裝置和控制識別軟件。本發(fā)明掃描設(shè)備放置在需要進行異物檢測的區(qū)域的適當位置，對該區(qū)域圖像信息進行采集，該圖像信息包含異物信息。異物掃描裝置包括成像裝置、紅外輔助照明設(shè)備、防護罩、掃描機構(gòu)、成像裝置姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)及紅外輔助照明設(shè)備姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)。掃描機構(gòu)上方固定安裝防護罩，防護罩上開設(shè)有窗ロ，防護罩底板上安裝有成像裝置姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)，成像裝置安裝在成像裝置姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)上，紅外輔助照明設(shè)備安裝在紅外輔助照明設(shè)備姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)上，且安裝位置及姿態(tài)根據(jù)防護罩的窗ロ位置和掃描范圍及情況進行相應調(diào)整。通過對成像裝置和紅外輔助照明設(shè)備的姿態(tài)調(diào)整來控制掃描范圍。本發(fā)明エ業(yè)控制計算機負責對掃描設(shè)備采集來的圖像信息進行分析，識別異物并將異物相關(guān)的圖像、位置信息通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送給主控制服務器。本發(fā)明主控制服務器是該系統(tǒng)的核心控制部分，由主控制服務器進行發(fā)送掃描命令、提供異物報警信息、收集系統(tǒng)工作狀態(tài)以及對系統(tǒng)進行操作控制。本發(fā)明顯示裝置顯示報警信息、異物信息、系統(tǒng)工作狀態(tài)信息及其他相關(guān)信息。本發(fā)明數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)負責系統(tǒng)各部分的數(shù)據(jù)傳輸。掃描設(shè)備與エ控機之間通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)包括光纖、網(wǎng)線、其他數(shù)據(jù)線和光端機、交換機及其他數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)連接掃描設(shè)備，接收掃描設(shè)備的掃描視頻圖像信號，并將掃描視頻圖像信號傳輸至エ業(yè)控制計算機。本發(fā)明數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)為以太網(wǎng)的方式，采用以太網(wǎng)形式連接エ業(yè)控機與主控制服務器連接。所述掃描設(shè)備與エ業(yè)控制計算機通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)連接進行數(shù)據(jù)傳輸，所述主控制服務器與顯示裝置連接。所述主控制服務器通過總線方式連接所述掃描設(shè)備，控制所述掃描設(shè)備的動作。各種數(shù)據(jù)連接方式由于技術(shù)發(fā)展的不同階段可能會有不同，只要實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換連接功能，滿足連接速度，均可使用，并在本發(fā)明保護范圍之下。本發(fā)明所述系統(tǒng)工作過程如下掃描設(shè)備上電后進行初始化操作，完成初始化操作后，傳送掃描設(shè)備狀態(tài)信息到主控服務器，等待主控服務器命令。通過主控服務器判斷相關(guān)設(shè)備工作狀態(tài)信息，如果系統(tǒng)各設(shè)備狀態(tài)信息允許進行掃描動作，主控制服務器通過總線傳輸方式將掃描命令發(fā)給掃描設(shè)備，掃描設(shè)備接受命令開始工作。 掃描設(shè)備采集道面圖像信息，并將采集到的視頻信號或圖像數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至所述エ業(yè)控制計算機。エ業(yè)控制計算機接收所述掃描設(shè)備傳輸?shù)囊曨l信號或圖像數(shù)據(jù)，進行圖像分析計算和異物識別處理，并將識別出有異物的信息通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至主控制服務器。主控制服務器接收エ業(yè)控制計算機傳輸?shù)挠挟愇锏男畔?，進行報警，并將有異物的信息發(fā)送至顯示裝置中。上述過程由相關(guān)控制識別軟件與硬件共同完成。操作人員根據(jù)具體情況進行判斷，采取相應的行動。相關(guān)控制識別軟件主要用于實現(xiàn)系統(tǒng)運行過程控制、異物識別及報警和信息存儲。相關(guān)控制識別軟件具有人機交互界面、系統(tǒng)功能實現(xiàn)控制、系統(tǒng)各部分動作程序的控制、數(shù)據(jù)傳輸控制等系統(tǒng)運行過程控制方面的軟件功能；具有圖像處理、異物識別、異物信息處理、異物信息排序顯示及聲光報警等異物識別及報警方面的功能；具有圖像信息存儲、異物信息存儲、存儲信息分類及定期處理等信息存儲方面的功能。相關(guān)控制識別軟件主要安裝在主控制服務器和エ控機上，在相應系統(tǒng)平臺上運行，實現(xiàn)上述三方面功能。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明機場道面異物監(jiān)測系統(tǒng)解決了現(xiàn)有機場道面異物探測技術(shù)能夠探測識別異物最小尺寸偏大，達不到實際使用需求；現(xiàn)有視頻圖像識別技術(shù)受陰雨天氣，低照度等影響大，探測識別功能低、夜間難以工作等缺陷，本發(fā)明能夠晝夜工作，自動探測識別5毫米的異物，同時，可進行人エ確認，提高報警的可靠性，探測精度高。

圖I為本發(fā)明機場道面異物監(jiān)測系統(tǒng)的工作框圖。圖2為本發(fā)明機場道面異物監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)總體組成示意圖。圖中，I為掃描設(shè)備，2數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，3エ業(yè)控制計算機，4主控制服務器，5顯示裝置，6跑道道面，21光端機。圖3為本發(fā)明機場道面道面異物掃描裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中101為成像裝置、102為近紅外輔助照明設(shè)備、103為防護罩、105為轉(zhuǎn)臺、1031為窗ロ、106為易折底座、107為基座、108為遮陽罩。圖4為機場道面異物掃描裝置局部結(jié)構(gòu)示意圖，圖中101為成像裝置、104為攝像機俯仰調(diào)整機構(gòu)、1032為底板。圖5為防護罩內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖中101為成像裝置、103為防護罩、104為成像裝置姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)、1031為窗ロ、108為遮陽罩。圖6為具體實施方式
掃描設(shè)備的實際掃描區(qū)域圖。圖中，I掃描設(shè)備，6跑道道面。圖7為具體實施方式
掃描設(shè)備布設(shè)示意圖。圖中，X為相鄰兩臺掃描設(shè)備的間距，R為每臺掃描設(shè)備的掃描半徑，I掃描設(shè)備，6跑道道面。圖8為具體實施方式
掃描設(shè)備的掃描方式示意圖。圖中，I掃描設(shè)備
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的工作過程和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。如圖I和圖2所示，一種機場道面異物監(jiān)測系統(tǒng)，包括掃描設(shè)備I、エ業(yè)控制計算機3、主控制服務器4和顯示裝置5，主控制服務器4通過總線方式與掃描設(shè)備I連接，掃描設(shè)備I通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)2與エ業(yè)控制計算機3進行數(shù)據(jù)傳輸，エ業(yè)控制計算機3通過千兆以太網(wǎng)與主控制服務器4連接，主控制服務器4和エ業(yè)控制計算機3分別與顯示裝置5連接。掃描設(shè)備I在上電過程中會進行初始化，掃描設(shè)備I自動返回到掃描起點，等待操作人員的掃描指令。操作人員在主控制服務器4上打開掃描軟件，如軟件對應的掃描設(shè)備圖標是綠顏色的話證明掃描設(shè)備I完好可以開始掃描；如軟件對應的掃描設(shè)備圖標是紅顔色的話證明掃描設(shè)備I有異常，要及時通知相關(guān)人員進行維修。在掃描設(shè)備I完好的情況下操作人員發(fā)出掃描指令給主控制服務器4，主控制服務器4與エ業(yè)控制計算機3是并聯(lián)的一個大的分析系統(tǒng)，主控制服務器4把指令通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)2傳輸給掃描設(shè)備I。掃描設(shè)備I開始掃描道面，掃描過程中會把每一幅掃描圖片通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)2傳輸給エ業(yè)控制計算機3，掃描結(jié)束圖片傳輸也會停止。最后由エ業(yè)控制計算機3分析發(fā)回的圖片做圖像處理，エ業(yè)控制計算機3把有問題的圖片提取出來再發(fā)給主控制服務器4，最后由操作人員來判斷圖片異物情況。掃描設(shè)備I自動采集機場道面影像，所述數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)2包括光纖和光端機21，光端機21包括前端光端機和監(jiān)控室光端機，前端光端機與掃描設(shè)備I連接，將掃描設(shè)備I采集到的道面影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為光信號，通過光纖傳輸?shù)奖O(jiān)控室光端機，監(jiān)控室光端機與エ業(yè)控制計算機3和主控制服務器4連接，將接收到的光信號轉(zhuǎn)化為視頻電信號，發(fā)送至エ業(yè)控制計算機3。主控制服務器4通過總線方式設(shè)置掃描設(shè)備I工作參數(shù)、控制掃描設(shè)備I開啟度等，主控制服務器4將控制信號通過監(jiān)控室光端機、光纖、前端光端機發(fā)送到掃描設(shè)備1，實現(xiàn)對掃描設(shè)備I的控制。エ業(yè)控制計算機3接收掃描設(shè)備I傳輸?shù)膾呙枰曨l信號，通過エ業(yè)控制計算機3內(nèi)的圖像分析、異物識別軟件等進行實時圖像分析和異物識別處理，并將有異物的信息發(fā)送至主控制服務器4。主控制服務器4與顯示裝置5連接，主控制服務器4接收エ業(yè)控制計算機3傳輸?shù)挠挟愇锏男畔ⅲM行報警，井根據(jù)需求將有異物的信息進行優(yōu)先顯示等級(如根據(jù)異物位置信息進行優(yōu)選排序)篩選后，發(fā)送至顯示裝置5。顯示裝置5接收主控制服務器4傳輸?shù)挠挟愇锏男畔?，并顯示異物位置信息和報警畫面。エ業(yè)控制計算機3還與顯示裝置5連接，エ業(yè)控制計算機3接收掃描設(shè)備I傳輸?shù)膾呙枰曨l信號，并將掃描視頻進行記錄存儲，需要時調(diào)取并發(fā)送到顯示裝置5。如圖3、4、5所示，該系統(tǒng)中的掃描設(shè)備I包括成像裝置101、近紅外輔助照明設(shè)備102、防護罩103、攝像機俯仰調(diào)整機構(gòu)104，成像裝置101包括三臺攝像機和三個鏡頭，每臺攝像機配套不同焦距的鏡頭，攝像機為低照度攝像機，對所述鏡頭進行了近紅外增透設(shè)計，且在鏡頭上安裝有750nm-900nm帶通濾光片。近紅外輔助照明設(shè)備102為兩臺近紅外激光光源，近紅外輔助照明設(shè)備102用于夜間監(jiān)測異物時輔助照明，攝像機、鏡頭安裝在防護罩103內(nèi)，近紅外激光光源安裝在攝像機防護罩103內(nèi)部兩側(cè)，實現(xiàn)近紅外輔助照明。掃描機構(gòu)包括基座107、易折底座106和轉(zhuǎn)臺105，基座107上固定安裝易折底座106，易折底座106上方安裝轉(zhuǎn)臺105，轉(zhuǎn)臺105上方支撐連接防護罩103，轉(zhuǎn)臺105是掃描設(shè)備I的水平掃描機構(gòu)，完成水平方向的掃描，防護罩103上開設(shè)有窗ロ 1031，防護罩103的底板1032上安裝有攝像機俯仰調(diào)整結(jié)構(gòu)104，成像裝置101和近紅外激光光源均安裝在攝像機俯仰調(diào)整結(jié)構(gòu)104的俯仰調(diào)整板上，且安裝位置與防護罩的窗ロ 1031位置相對應，三臺攝像機和兩臺近紅外激光光源可以調(diào)整成不同的俯仰角，完成對整個監(jiān)視區(qū)域的跑道道面6的掃描和 輔助照明。防護罩103的底板1032上安裝有密封條，來保證防護罩的整體密封性。防護罩103上方設(shè)置有遮陽罩108能夠遮擋部分的雨淋，遮陽罩108與防護罩103主體有IOmm距離，能夠隔絕太陽直接照射防護罩103導致的溫度過高，防護罩103的窗ロ 1031上安裝有玻璃，玻璃由K9玻璃鍍膜加工而成，窗ロ 1031周圍和玻璃之間通過密封條密封，保證防護罩103前窗ロ 1031處的密封。如圖6所示，每臺掃描設(shè)備I能夠監(jiān)測ー個30米X 80米的矩形區(qū)域，最遠拍攝距離為50米。本發(fā)明中掃描設(shè)備I的光學系統(tǒng)進行了以下特殊的光學設(shè)計。本發(fā)明中掃描設(shè)備I的光學系統(tǒng)于近紅外模式下工作，在近紅外輔助照明的條件下能夠有效解決夜間成像的問題。首先，成像裝置101選用的是照度要求低、對近紅外750nm-900nm波段敏感度高的成像器件。然后，對所述鏡頭進行了近紅外增透設(shè)計，且在鏡頭上安裝有750nm-900nm帶通濾光片。只有750nm-900nm波段的近紅外光能夠通過鏡頭引起攝像機成像。夜間條件下，采用安裝在掃描設(shè)備上的近紅外輔助照明設(shè)備輔助成像，當照度達不到系統(tǒng)成像要求時，近紅外輔助照明設(shè)備自動開啟。由于近紅外光線為不可見光，不會影響飛行安全，因此這種方法較好的解決了夜間監(jiān)測道面異物的難題。由于可見光和近紅外光成像的焦距不同，如果白天系統(tǒng)利用可見光成像，夜間利用近紅外光成像，就需要配置不同焦距的鏡頭進行切換，系統(tǒng)成本將大大提高。白天自然光中的近紅外光線比較充足，能夠滿足成像要求，本發(fā)明掃描設(shè)備的光學系統(tǒng)只對750nm-900nm波段的近紅外光線敏感，使得成像裝置101白天和夜間都工作于同一模式?？梢姽獠荒芡ㄟ^鏡頭引起攝像機反應，再將攝像機CCD靶面與主光軸的夾角由原來的直角調(diào)整為銳角，可消除夜間助航燈光的影響，同時也增大了圖像清晰范圍，降低了系統(tǒng)的誤報。另外，該掃描設(shè)備使用的750nm-900nm nm波段的近紅外光線具有較好的透霧性，在一定程度上也解決了復雜氣象條件下系統(tǒng)識別異物的問題。根據(jù)機場凈空管理規(guī)定，跑道周圍的建筑、設(shè)施不能超過特定的高度。本發(fā)明掃描設(shè)備在機場安裝布設(shè)時，掃描設(shè)備架設(shè)位置的選擇十分關(guān)鍵，如果離跑道太遠(如果架設(shè)高度為10米，則至少要離跑道100米遠)，更不利于陰雨天、夜間等光線不足時的道面影像采集，給圖像處理也帶來很多不利因素。因此，將該掃描設(shè)備布設(shè)在跑道2兩側(cè)，高度不大于350mm，底部設(shè)計了易折結(jié)構(gòu)，掃描設(shè)備按照80米間距布設(shè)，對于60米寬的跑道，每臺掃描設(shè)備需要拍攝的最遠距離為50米。這樣，該掃描設(shè)備I可利用跑道邊燈原來的底座進行改進安裝，數(shù)據(jù)傳輸線可利用原來的電纜溝進行鋪設(shè)，設(shè)備整體高度不大于350mm。掃描設(shè)備I的這種安裝方式，符合機場管理規(guī)定。理論上，掃描設(shè)備I在跑道6兩邊可以對稱布設(shè)，也可以非對稱布設(shè)。非対稱布設(shè)時需要對跑道6中心線另外一側(cè)的道面進行掃描，機場跑道6有一定的橫向坡度，由于掃描設(shè)備高度不大于350mm,跑道中心線另ー側(cè)的道面很難拍攝到。因此，本發(fā)明設(shè)計采取對稱方式進行布設(shè)。掃描設(shè)備I在機場跑道6上的掃描半徑示意圖如圖6所示，在跑道兩側(cè)的布設(shè)方式如圖7所示，圖中X為相鄰兩臺掃描設(shè)備的間距，R為每臺掃描設(shè)備的掃描半徑。本發(fā)明中掃描設(shè)備I將三臺攝像機安裝在同一轉(zhuǎn)臺105上，每臺攝像機配套不同 焦距的鏡頭，三臺攝像機通過轉(zhuǎn)臺105的水平掃描完成對環(huán)形區(qū)域的掃描，每步拍攝橫向距離不大于1.4米，掃描一周可完成80米X30米范圍的掃描，大大縮短了掃描周期，為及時清除跑道上的異物贏得了時間。掃描設(shè)備的掃描示意圖8所示。本發(fā)明掃描設(shè)備采集到的圖像可通過由光纖傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，同時，監(jiān)控中心發(fā)出的控制信號發(fā)送到掃描設(shè)備，控制掃描設(shè)備的開關(guān)、掃描角度等工作狀態(tài)。監(jiān)控中心由エ業(yè)控制計算機、主控制服務器等硬件和圖像分析、異物識別軟件等組成。目前，圖像識別技術(shù)在各領(lǐng)域都有成功的范例，比如人臉識別、指紋識別、虹膜識別以及車牌識別等。但這些識別的環(huán)境和機場道面異物的識別都有很大的區(qū)別。人臉識別、指紋識別、虹膜識別以及車牌識別(用閃光燈獲得穩(wěn)定光照強度)都是在距離比較近、光照條件人為可控等狀況下進行的，而該系統(tǒng)需要在自然光照條件下，遠距離識別微小異物。自然光照條件變化復雜，給識別帶來很大的難度。這種識別方式國內(nèi)外都沒有先例。對于機場道面圖像處理來說，要識別的物體從體積到形狀都很復雜，很難找到涵蓋特征。所以與道面無異物時的對比是解決問題的最有效辦法。由于跑道的背景部分的灰度與異物的灰度不一致，根據(jù)這ー特征可以找到不同點。再有人為適當參與判斷是否異物。本發(fā)明的機場異物監(jiān)測系統(tǒng)采用近紅外輔助照明技術(shù)，解決了視頻受光線變化影響大、夜間難以工作的問題；采用分數(shù)維數(shù)和模板匹配等方法，解決了自然光照條件下自動識別異物的問題；采用自行設(shè)計的高精度掃描設(shè)備，不僅能夠滿足計算機自動識別異物的要求，還可進行人エ確認，提高了報警的可靠性；能夠識別小到5mm的異物，與國外產(chǎn)品相比，探測精度提高了 4倍。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種機場道面異物監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是包括掃描設(shè)備(I)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)(2)、工業(yè)控制計算機(3)、主控制服務器(4)、顯示裝置(5)和控制識別軟件；掃描設(shè)備(I)與工業(yè)控制計算機(3 )通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)(2 )連接進行數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)控制計算機(3 )與主控制服務器(4)連接，主控制服務器(4)與顯示裝置(5)連接，主控制服務器(4)通過總線方式連接掃描設(shè)備(I)，并對掃描設(shè)備進行控制； 所述的掃描設(shè)備(I)接收主控制服務器(4)的控制信號，采集機場跑道道面(6)的影像，并將采集到的信號通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)(2)發(fā)送至工業(yè)控制計算機(3)； 所述的工業(yè)控制計算機(3)用于接收掃描設(shè)備(I)傳輸?shù)囊曨l信號或圖像數(shù)據(jù)，進行實時圖像分析和異物識別處理，并將識別出有異物的信息發(fā)送至主控制服務器(4)； 所述的主控制服務器(4)用于接收工業(yè)控制計算機(3)傳輸?shù)挠挟愇锏男畔ⅲM行報警，并將有異物的信息發(fā)送至顯示裝置(5)； 所述的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)(2)用于系統(tǒng)各部分之間數(shù)據(jù)傳輸； 所述的顯示裝置(5)用于接收主控制服務器(4)傳輸?shù)挠挟愇锏男畔ⅲ@示異物信息； 所述的相關(guān)控制識別軟件用于實現(xiàn)系統(tǒng)運行過程控制、異物識別及報警功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機場道面異物監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是連接掃描設(shè)備(I)與工業(yè)控制計算機(3)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)(2)包括光纖、網(wǎng)線、數(shù)據(jù)傳輸線、光端機、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，接收掃描設(shè)備(I)的掃描視頻信號或圖像數(shù)據(jù)，并將掃描視頻信號或圖像數(shù)據(jù)傳輸至工業(yè)控制計算機(3 );工業(yè)控制計算機(3 )通過以太網(wǎng)與主控制服務器(4 )連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的機場道面異物監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是掃描設(shè)備(I)包括成像裝置(101)、近紅外輔助照明設(shè)備(102)、防護罩(103)、攝像機俯仰調(diào)整機構(gòu)(104)，掃描設(shè)備(I)上方固定安裝防護罩(103);所述防護罩(103)上開設(shè)有窗口(1031)，防護罩(103)底板(1032)上安裝有攝像機俯仰調(diào)整結(jié)構(gòu)(104);近紅外輔助照明設(shè)備(102)裝在攝像機俯仰調(diào)整結(jié)構(gòu)(104)上，且安裝位置與防護罩的窗口位置相對應；成像裝置(101)和近紅外輔助照明設(shè)備(102)通過攝像機俯仰調(diào)整結(jié)構(gòu)(104)調(diào)整掃描角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機場道面異物監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是成像裝置(101)包括攝像機和鏡頭，近紅外輔助照明設(shè)備(102)為近紅外激光光源。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機場道面異物監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是攝像機為低照度像機攝，攝像機CCD靶面與主光軸的夾角為銳角。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機場道面異物監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是攝像機攝像機鏡頭為近紅外增透鏡頭，且在鏡頭上安裝有近紅外帶通濾光片。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機場道面異物監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是掃描設(shè)備(I)包括基座(107)，易折底座(106)，轉(zhuǎn)臺(105);基座(107)上固定安裝易折底座(106)，易折底座(106)上方安裝轉(zhuǎn)臺(105)，轉(zhuǎn)臺(105)上方支撐連接所述防護罩(103)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機場道面異物監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是防護罩(103)上方設(shè)置有遮陽罩(108)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機場道面異物監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是防護罩(108)的窗口(1031)上安裝有玻璃，窗口(1031)和玻璃之間通過密封條密封。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機場道面異物監(jiān)測系統(tǒng)，其特征是相關(guān)控制識別軟件部分存儲運行于主控制服務器(4)、工業(yè)控制計算 機(3)、固化于掃描設(shè)備(I)中。
專利摘要本實用新型屬于光學檢測技術(shù)領(lǐng)域，是一種機場道面異物監(jiān)測系統(tǒng)。本實用新型的掃描設(shè)備與工控機通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)連接進行數(shù)據(jù)傳輸，工控機與主控制服務器連接，主控制服務器與顯示裝置連接，主控制服務器通過總線方式連接掃描設(shè)備。掃描設(shè)備接收主控制服務器的控制信號，采集機場道面影像，發(fā)送至工控機；工控機進行實時圖像分析和異物識別處理，并將信息發(fā)送至主控制服務器；主控制服務器進行報警，并將有異物的信息發(fā)送至顯示裝置；顯示裝置，接收主控制服務器傳輸?shù)挠挟愇锏男畔?，并顯示異物信息。上述工作過程由相關(guān)控制識別軟件參與、控制或完成。本實用新型能夠晝夜工作，自動探測識別5毫米的異物，同時可進行人工確認，提高報警的可靠性，探測精度高。
文檔編號G01V8/10GK202649484SQ20122004590
公開日2013年1月2日 申請日期2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者馬志明, 艾莉, 沈永宏, 劉彬, 宋世軍, 邵承會 申請人:長春奧普光電技術(shù)股份有限公司