本發(fā)明主要涉及安全防護(hù)數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種飛機(jī)起落架的檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

在飛機(jī)降落前,為確保飛機(jī)起落架已經(jīng)放下,除了機(jī)上的指示設(shè)備外,還在塔臺(tái)旁設(shè)一名觀察員用望遠(yuǎn)鏡監(jiān)測(cè),該方法由于受人員因素及天氣因素的影響,可靠性較差。近年來(lái),因機(jī)上設(shè)備失靈且觀察員失職誤斷而導(dǎo)致的飛行等級(jí)事故時(shí)有通報(bào)。如果能夠在機(jī)場(chǎng)安裝一臺(tái)飛機(jī)起落架檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)機(jī)器視覺的方法自動(dòng)檢測(cè)起落架是否放下，不僅能夠減少因觀察員失誤導(dǎo)致的飛行事故，而且減輕了人力勞動(dòng)的強(qiáng)度。

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于使用機(jī)器視覺的方法檢測(cè)起落架是否放下的研究非常少，幾乎處于空白階段。國(guó)內(nèi)學(xué)者在《儀器儀表學(xué)報(bào)》中1998年發(fā)表的《智能化起落架收放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》中，采用飛機(jī)與圖像傳感器距離、飛機(jī)長(zhǎng)寬比、飛機(jī)仰角組成飛機(jī)的特征向量，并利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)判斷飛機(jī)起落架是否放下。該方法所采用的判斷特征受飛機(jī)飛行姿態(tài)的影響很大，虛警率高。另外，該方法只能判定飛機(jī)有沒(méi)有放下起落架，并不能檢測(cè)到起落架的位置也不能給出起落架的數(shù)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種飛機(jī)起落架的檢測(cè)系統(tǒng)及方法，滿足機(jī)場(chǎng)飛機(jī)降落時(shí)判斷飛機(jī)起落架是否放下所用,檢測(cè)正確率高,能夠給出飛機(jī)起落架的位置和數(shù)量信息。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：一種飛機(jī)起落架的檢測(cè)系統(tǒng)，包括圖像預(yù)處理模塊、飛機(jī)目標(biāo)檢測(cè)模塊、特征提取模塊、起落架可疑區(qū)域檢測(cè)模塊和起落架檢測(cè)模塊，

所述圖像預(yù)處理模塊，用于采集飛機(jī)起落架的初始圖像，并對(duì)初始圖像進(jìn)行色彩處理和降噪處理，得到優(yōu)化后的圖像；

所述飛機(jī)目標(biāo)檢測(cè)模塊，用于對(duì)優(yōu)化后的圖像依次進(jìn)行背景抑制處理、二值化處理及連通區(qū)域檢測(cè)，并通過(guò)檢測(cè)到的連通區(qū)域來(lái)提取圖像中的飛機(jī)目標(biāo)區(qū)域范圍；

所述特征提取模塊，用于提取所述飛機(jī)目標(biāo)區(qū)域范圍中的下邊界,再提取所述下邊界的鏈碼特征；

所述起落架可疑區(qū)域檢測(cè)模塊，用于根據(jù)設(shè)定的起始點(diǎn)及鏈碼方向?qū)︼w機(jī)目標(biāo)下邊界的鏈碼特征進(jìn)行編碼，并根據(jù)鏈碼方向選定特定方向上的編碼來(lái)檢測(cè)是否存在起落架可疑區(qū)域；

所述起落架檢測(cè)模塊，用于根據(jù)方向梯度直方圖提取起落架可疑區(qū)域的判定特征，并根據(jù)判定特征判定所述起落架可疑區(qū)域的真實(shí)性。

本發(fā)明的有益效果是：(1)對(duì)初始圖像進(jìn)行色彩、降噪優(yōu)化處理以及對(duì)連通區(qū)域檢測(cè)，能夠快速的檢測(cè)到飛機(jī)起落架是否放下，易于工程實(shí)現(xiàn)；(2)飛機(jī)目標(biāo)區(qū)域范圍的下邊界特征提取以及根據(jù)鏈碼方向檢測(cè)起落架可疑區(qū)域，使得起落架檢測(cè)正確率高，填補(bǔ)了當(dāng)前對(duì)于該方面研究的空白；(3)起落架可疑區(qū)域檢測(cè)模塊能夠給出飛機(jī)起落架的位置和數(shù)量信息，更穩(wěn)定。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述圖像預(yù)處理模塊包括：

灰度處理單元，用于將初始圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像；

濾波處理單元，用于將灰度圖像進(jìn)行中值濾波處理，得到優(yōu)化后的圖像。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：將初始圖像進(jìn)行灰度處理及濾波處理，以減少圖像中噪聲的干擾，能夠得到優(yōu)化的圖像，便于后期處理。

進(jìn)一步，所述飛機(jī)目標(biāo)檢測(cè)模塊包括：

二值化處理單元，用于將優(yōu)化后的圖像進(jìn)行背景抑制處理，并采用自適應(yīng)閾值的方式將背景抑制處理后的圖像進(jìn)行二值化處理；

連通域處理單元，用于將經(jīng)過(guò)二值化處理的圖像進(jìn)行連通域檢測(cè)，并提取各個(gè)連通域的面積和質(zhì)心信息，所述提取的連通域的面積大于給定值且質(zhì)心行坐標(biāo)最小的連通域作為飛機(jī)目標(biāo)區(qū)域范圍。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：飛機(jī)目標(biāo)的檢出率高，且運(yùn)行時(shí)間短。

進(jìn)一步，所述起落架可疑區(qū)域檢測(cè)模塊包括：

設(shè)定單元，用于設(shè)定鏈碼特征的起始點(diǎn)，并設(shè)定所述起始點(diǎn)右邊點(diǎn)為編碼出發(fā)點(diǎn)，且以出發(fā)點(diǎn)為始點(diǎn)，圍繞起始點(diǎn)逆時(shí)針?lè)较蛞来芜M(jìn)行數(shù)字編碼，并以出發(fā)點(diǎn)為終點(diǎn)，依次得到0至7方向(共8個(gè)方向)編碼，從而完成鏈碼方向的設(shè)定；

編碼單元，用于根據(jù)設(shè)定的起始點(diǎn)及鏈碼方向?qū)︼w機(jī)目標(biāo)下邊界的鏈碼特征進(jìn)行編碼；

可疑區(qū)域檢測(cè)單元，用于根據(jù)鏈碼方向選定2方向和6方向?yàn)樘囟ǚ较?，并根?jù)2方向和6方向位置上的最大列、最小列、最大行、最小行來(lái)檢測(cè)是否存在起落架可疑區(qū)域。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)目標(biāo)中可疑起落架位置的檢測(cè)。

進(jìn)一步，所述起落架檢測(cè)模塊包括：

判定特征提取單元，用于提取所述起落架可疑區(qū)域的方向梯度直方圖特征作為判定特征；

起落架檢測(cè)單元，用于將提取的判定特征輸入極限學(xué)習(xí)機(jī)分類器中進(jìn)行判定，并根據(jù)極限學(xué)習(xí)機(jī)分類器輸出的結(jié)果確定所起落架可疑區(qū)域的真實(shí)性。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：實(shí)現(xiàn)了可疑起落架是否為真實(shí)起落架的判定，起落架判定正確率高，運(yùn)行時(shí)間短。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的另一技術(shù)方案如下：一種飛機(jī)起落架的檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟:

步驟S1:采集飛機(jī)起落架的初始圖像，并對(duì)初始圖像進(jìn)行色彩處理和降噪處理，得到優(yōu)化后的圖像；

步驟S2:對(duì)優(yōu)化后的圖像依次進(jìn)行二值化處理及連通區(qū)域檢測(cè)，并通過(guò)檢測(cè)到的連通區(qū)域來(lái)提取圖像中的飛機(jī)目標(biāo)區(qū)域范圍；

步驟S3:提取所述飛機(jī)目標(biāo)區(qū)域范圍中的下邊界,再提取所述下邊界的鏈碼特征；

步驟S4:根據(jù)設(shè)定的起始點(diǎn)及鏈碼方向?qū)︼w機(jī)目標(biāo)下邊界的鏈碼特征進(jìn)行編碼，并根據(jù)鏈碼方向選定特定方向上的編碼來(lái)檢測(cè)是否存在起落架可疑區(qū)域；

步驟S5:根據(jù)設(shè)定的起始點(diǎn)及鏈碼方向?qū)︼w機(jī)目標(biāo)下邊界的鏈碼特征進(jìn)行編碼，并根據(jù)鏈碼方向選定特定方向上的編碼來(lái)檢測(cè)是否存在起落架可疑區(qū)域；

步驟S6:根據(jù)方向梯度直方圖提取起落架可疑區(qū)域的判定特征，并根據(jù)判定特征判定所述起落架可疑區(qū)域的真實(shí)性。

進(jìn)一步，實(shí)現(xiàn)步驟S1的具體步驟為:

步驟S101:將初始圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像；

步驟S102:將灰度圖像進(jìn)行中值濾波處理，得到優(yōu)化后的圖像。

進(jìn)一步，實(shí)現(xiàn)步驟S2的具體步驟為:

步驟S201:將優(yōu)化后的圖像進(jìn)行背景抑制處理，并采用自適應(yīng)閾值的方式將背景抑制處理后的圖像進(jìn)行二值化處理；

步驟S202:將經(jīng)過(guò)二值化處理的圖像進(jìn)行連通域檢測(cè)，并提取各個(gè)連通域的面積和質(zhì)心信息，所述提取的連通域的面積大于給定值且質(zhì)心行坐標(biāo)最小的連通域作為飛機(jī)目標(biāo)區(qū)域范圍。

進(jìn)一步，實(shí)現(xiàn)步驟S4的具體步驟為:

步驟S401:設(shè)定鏈碼特征的起始點(diǎn)，并設(shè)定所述起始點(diǎn)右邊點(diǎn)為編碼出發(fā)點(diǎn)，且以出發(fā)點(diǎn)為始點(diǎn)，圍繞起始點(diǎn)逆時(shí)針?lè)较蛞来芜M(jìn)行數(shù)字編碼，并以出發(fā)點(diǎn)為終點(diǎn)，依次得到0至7方向編碼，從而完成鏈碼方向的設(shè)定；

步驟S402:根據(jù)設(shè)定的起始點(diǎn)及鏈碼方向?qū)︼w機(jī)目標(biāo)下邊界的鏈碼特征進(jìn)行編碼；

步驟S403:根據(jù)鏈碼方向選定2方向和6方向?yàn)樘囟ǚ较颍⒏鶕?jù)2方向和6方向位置上的最大列、最小列、最大行、最小行來(lái)檢測(cè)是否存在起落架可疑區(qū)域。

進(jìn)一步，實(shí)現(xiàn)步驟S5的具體步驟為:

步驟S501:提取所述起落架可疑區(qū)域的方向梯度直方圖特征作為判定特征；

步驟S502:將提取的判定特征輸入極限學(xué)習(xí)機(jī)分類器中進(jìn)行判定，并根據(jù)極限學(xué)習(xí)機(jī)分類器輸出的結(jié)果確定所起落架可疑區(qū)域的真實(shí)性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的模塊框圖；

圖2為本發(fā)明設(shè)定鏈碼方向的原理圖；

圖3為本發(fā)明下邊界編碼的原理圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)化后的圖像；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中檢測(cè)2方向和6方向的示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例中起落架可疑區(qū)域的示意圖；

圖7為本發(fā)明方法的方法流程圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)步驟S2的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明公開了一種飛機(jī)起落架檢測(cè)系統(tǒng)及方法，能夠用于機(jī)場(chǎng)飛機(jī)降落時(shí)判定飛機(jī)起落架是否放下。

如圖1所示，一種飛機(jī)起落架的檢測(cè)系統(tǒng)，包括圖像預(yù)處理模塊、飛機(jī)目標(biāo)檢測(cè)模塊、特征提取模塊、起落架可疑區(qū)域檢測(cè)模塊和起落架檢測(cè)模塊，

所述圖像預(yù)處理模塊，用于采集飛機(jī)起落架的初始圖像，并對(duì)初始圖像進(jìn)行色彩處理和降噪處理，得到優(yōu)化后的圖像；

所述飛機(jī)目標(biāo)檢測(cè)模塊，用于對(duì)優(yōu)化后的圖像依次進(jìn)行背景抑制處理、二值化處理及連通區(qū)域檢測(cè)，并通過(guò)檢測(cè)到的連通區(qū)域來(lái)提取圖像中的飛機(jī)目標(biāo)區(qū)域范圍；

所述特征提取模塊，用于提取所述飛機(jī)目標(biāo)區(qū)域范圍中的下邊界,再提取所述下邊界的鏈碼特征；提取下邊界的鏈碼特征作為飛機(jī)目標(biāo)下邊界的方向特征；

所述起落架可疑區(qū)域檢測(cè)模塊，用于根據(jù)設(shè)定的起始點(diǎn)及鏈碼方向?qū)︼w機(jī)目標(biāo)下邊界的鏈碼特征進(jìn)行編碼，并根據(jù)鏈碼方向選定特定方向上的編碼來(lái)檢測(cè)是否存在起落架可疑區(qū)域；

所述起落架檢測(cè)模塊，用于根據(jù)方向梯度直方圖提取起落架可疑區(qū)域的判定特征，并根據(jù)判定特征判定所述起落架可疑區(qū)域的真實(shí)性。

優(yōu)選的，所述圖像預(yù)處理模塊包括：

灰度處理單元，用于將初始圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像；

濾波處理單元，用于將灰度圖像進(jìn)行中值濾波處理，得到優(yōu)化后的圖像。

將初始圖像進(jìn)行灰度處理及濾波處理，以減少圖像中噪聲的干擾，能夠得到優(yōu)化的圖像，便于后期處理。

所述飛機(jī)目標(biāo)檢測(cè)模塊包括：

二值化處理單元，用于將優(yōu)化后的圖像進(jìn)行背景抑制處理，并采用自適應(yīng)閾值的方式將背景抑制處理后的圖像進(jìn)行二值化處理；

連通域處理單元，用于將經(jīng)過(guò)二值化處理的圖像進(jìn)行連通域檢測(cè)，并提取各個(gè)連通域的面積和質(zhì)心信息，所述提取的連通域的面積大于給定值且質(zhì)心行坐標(biāo)最小的連通域作為飛機(jī)目標(biāo)區(qū)域范圍。飛機(jī)目標(biāo)的檢出率高，且運(yùn)行時(shí)間短。

優(yōu)選的，所述起落架可疑區(qū)域檢測(cè)模塊包括：

設(shè)定單元，用于設(shè)定鏈碼特征的起始點(diǎn)，并設(shè)定所述起始點(diǎn)右邊點(diǎn)為編碼出發(fā)點(diǎn)，且以出發(fā)點(diǎn)為始點(diǎn)，圍繞起始點(diǎn)逆時(shí)針?lè)较蛞来芜M(jìn)行數(shù)字編碼，并以出發(fā)點(diǎn)為終點(diǎn)，依次得到0至7方向(共8個(gè)方向)編碼，從而完成鏈碼方向的設(shè)定；

編碼單元，用于根據(jù)設(shè)定的起始點(diǎn)及鏈碼方向?qū)︼w機(jī)目標(biāo)下邊界的鏈碼特征進(jìn)行編碼；

可疑區(qū)域檢測(cè)單元，用于根據(jù)鏈碼方向選定2方向和6方向?yàn)樘囟ǚ较?，并根?jù)2方向和6方向位置上的最大列、最小列、最大行、最小行來(lái)檢測(cè)是否存在起落架可疑區(qū)域。

具體的，邊界的鏈碼依賴起始點(diǎn)，在提取飛機(jī)目標(biāo)下邊界的鏈碼時(shí)，以下邊界中列坐標(biāo)最小的像素點(diǎn)作為編碼起始點(diǎn)，逆時(shí)針?lè)较驅(qū)ο逻吔邕M(jìn)行鏈碼編碼，如圖2-3所示,根據(jù)編碼方向，圖3的圖形可以獲得022760117071的數(shù)碼。要想找到起落架所在的區(qū)域，只需找到飛機(jī)目標(biāo)下邊界鏈碼特征中方向2和方向6的位置，起落架方向則為相距最近的這兩個(gè)方向圍成。設(shè)計(jì)中尋找了方向1、2的位置以及方向6、7的位置，得到這些特定方向的位置信息后，按照彼此最近鄰的規(guī)則對(duì)兩個(gè)方向進(jìn)行匹配，匹配到的兩個(gè)方向位置圍成的區(qū)域即為可疑起落架區(qū)域，從優(yōu)化后的灰度圖像上提取這些位置，如圖4-6所示。為了提高可疑起落架區(qū)域的檢測(cè)率，分別統(tǒng)計(jì)飛機(jī)目標(biāo)下邊界方向特征中方向1、2的位置及方向6、7的位置。對(duì)于每個(gè)6、7方向位置的最大列l(wèi)_6-7，找到與其相距最近的且列小于l_6-7的方向1、2的位置，根據(jù)這兩個(gè)位置的最大列、最小列，最大行、最小行提取出圖像的一塊區(qū)域，這個(gè)區(qū)域就是一個(gè)可疑起落架區(qū)域。一個(gè)飛機(jī)目標(biāo)中可以有多個(gè)可疑起落架區(qū)域，也可以沒(méi)有可疑起落架區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)了飛機(jī)目標(biāo)中可疑起落架位置的檢測(cè)。

所述起落架檢測(cè)模塊包括：

判定特征提取單元，用于提取所述起落架可疑區(qū)域的方向梯度直方圖特征作為判定特征；

起落架檢測(cè)單元，用于將提取的判定特征輸入極限學(xué)習(xí)機(jī)分類器中進(jìn)行判定，并根據(jù)極限學(xué)習(xí)機(jī)分類器輸出的結(jié)果確定所起落架可疑區(qū)域的真實(shí)性。

實(shí)現(xiàn)了起落架可疑區(qū)域是否為真實(shí)起落架區(qū)域的判定，起落架區(qū)域判定正確率高，運(yùn)行時(shí)間短。

如圖7所示，一種飛機(jī)起落架的檢測(cè)方法，包括如下步驟:

步驟S1:采集飛機(jī)起落架的初始圖像，并對(duì)初始圖像進(jìn)行色彩處理和降噪處理，得到優(yōu)化后的圖像；

步驟S2:對(duì)優(yōu)化后的圖像依次進(jìn)行二值化處理及連通區(qū)域檢測(cè)，并通過(guò)檢測(cè)到的連通區(qū)域來(lái)提取圖像中的飛機(jī)目標(biāo)區(qū)域范圍；

步驟S3:提取所述飛機(jī)目標(biāo)區(qū)域范圍中的下邊界,再提取所述下邊界的鏈碼特征；

步驟S4:根據(jù)設(shè)定的起始點(diǎn)及鏈碼方向?qū)︼w機(jī)目標(biāo)下邊界的鏈碼特征進(jìn)行編碼，并根據(jù)鏈碼方向選定特定方向上的編碼來(lái)檢測(cè)是否存在起落架可疑區(qū)域；

步驟S5:根據(jù)設(shè)定的起始點(diǎn)及鏈碼方向?qū)︼w機(jī)目標(biāo)下邊界的鏈碼特征進(jìn)行編碼，并根據(jù)鏈碼方向選定特定方向上的編碼來(lái)檢測(cè)是否存在起落架可疑區(qū)域；

步驟S6:根據(jù)方向梯度直方圖提取起落架可疑區(qū)域的判定特征，并根據(jù)判定特征判定所述起落架可疑區(qū)域的真實(shí)性。

優(yōu)選的，實(shí)現(xiàn)步驟S1的具體步驟為:

步驟S101:將初始圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像；

步驟S102:將灰度圖像進(jìn)行中值濾波處理，得到優(yōu)化后的圖像。

如圖8所示，實(shí)現(xiàn)步驟S2的具體步驟為:

步驟S201:將優(yōu)化后的圖像進(jìn)行背景抑制處理，并采用自適應(yīng)閾值的方式將背景抑制處理后的圖像進(jìn)行二值化處理；

步驟S202:將經(jīng)過(guò)二值化處理的圖像進(jìn)行連通域檢測(cè)，并提取各個(gè)連通域的面積和質(zhì)心信息，所述提取的連通域的面積大于給定值且質(zhì)心行坐標(biāo)最小的連通域作為飛機(jī)目標(biāo)區(qū)域范圍。

實(shí)現(xiàn)步驟S4的具體步驟為:

步驟S401:設(shè)定鏈碼特征的起始點(diǎn)，并設(shè)定所述起始點(diǎn)右邊點(diǎn)為編碼出發(fā)點(diǎn)，且以出發(fā)點(diǎn)為始點(diǎn)，圍繞起始點(diǎn)逆時(shí)針?lè)较蛞来芜M(jìn)行數(shù)字編碼，并以出發(fā)點(diǎn)為終點(diǎn)，依次得到0至7方向編碼，從而完成鏈碼方向的設(shè)定；

步驟S402:根據(jù)設(shè)定的起始點(diǎn)及鏈碼方向?qū)︼w機(jī)目標(biāo)下邊界的鏈碼特征進(jìn)行編碼；

步驟S403:根據(jù)鏈碼方向選定2方向和6方向?yàn)樘囟ǚ较?，并根?jù)2方向和6方向位置上的最大列、最小列、最大行、最小行來(lái)檢測(cè)是否存在起落架可疑區(qū)域。

優(yōu)選的，實(shí)現(xiàn)步驟S5的具體步驟為:

步驟S501:提取所述起落架可疑區(qū)域的方向梯度直方圖特征作為判定特征；

步驟S502:將提取的判定特征輸入極限學(xué)習(xí)機(jī)分類器中進(jìn)行判定，并根據(jù)極限學(xué)習(xí)機(jī)分類器輸出的結(jié)果確定所起落架可疑區(qū)域的真實(shí)性。

本發(fā)明能夠快速的檢測(cè)到飛機(jī)起落架是否放下，易于工程實(shí)現(xiàn)；起落架檢測(cè)正確率高，填補(bǔ)了當(dāng)前對(duì)于該方面研究的空白；能夠給出飛機(jī)起落架的位置和數(shù)量信息，更穩(wěn)定。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。