【摘 要】
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为确保飞机的安全着陆,国内外机场常采用多个摄像机监视飞机的下降着陆过程。然而,目前的飞机着陆监视仅限于像素层面,摄像机之间相互独立、没有关联,需要人为在多个画面中切换,判断飞机的着陆状态,不能实现对飞机潜在危险的自动报警。针对这一问题,本文提出了一种分布式多摄像机协同飞机监测方法,该方法实现了飞机在着陆过程中的运动状态测量与姿态估计,为飞机的安全着陆提供保障。本文开展的主要工作如下。首先,研究一种
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为确保飞机的安全着陆,国内外机场常采用多个摄像机监视飞机的下降着陆过程。然而,目前的飞机着陆监视仅限于像素层面,摄像机之间相互独立、没有关联,需要人为在多个画面中切换,判断飞机的着陆状态,不能实现对飞机潜在危险的自动报警。针对这一问题,本文提出了一种分布式多摄像机协同飞机监测方法,该方法实现了飞机在着陆过程中的运动状态测量与姿态估计,为飞机的安全着陆提供保障。本文开展的主要工作如下。首先,研究一种单摄像机静态背景下运动目标检测与跟踪算法。针对飞机目标检测,研究了帧间差分法、三帧差分法与背景差分法的检测原理,并提出了一种改进的三帧差分法作为本文的飞机目标检测算法,与之前的检测算法相比,该方法能获得更加完整的飞机轮廓与更加准确的飞机定位。同时,本文深入研究了KCF目标跟踪算法原理,并验证了该算法在飞机目标跟踪上能同时满足实时性与准确度要求。其次,研究一种基于视频图像的飞机运动状态测量与姿态估计方法。本文通过对附加约束条件下的透视投影方程进行求解获得了飞机的空间位置,进一步估计了飞机的运动速度,并分析了算法的理论误差。针对飞机的姿态估计问题,本文在研究了SFM姿态求解算法后,提出了一种基于标定图像的飞机姿态求解方法。仿真实验结果表明,本文提出的飞机运动状态测量方法与飞机姿态估计方法均满足监测精度要求。最后,针对多摄像机飞机连续跟踪问题,提出了一种基于视野分界线的多摄像机协同跟踪策略,该策略能在不同摄像机之间实现对飞机的持续跟踪。此外,为获得飞机的全局位置,本文研究了基于视野分界线的图像拼接融合方法并建立了跑道坐标系。随后,针对单摄像机位置解算存在误差的情况,本文研究了基于双目测距原理的定位误差修正方法,仿真实验结果表明该方法的误差修正效果良好。
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