飞行器目标视觉定姿定位算法的研究

摘要

机场地面事故每年给航空公司造成巨大的经济损失，其中大部分都发生在停机口区域。高级可视泊位引导系统提供了一种自动的飞机停泊方式，可以减少人为因素引起的事故，已被证明大大减少了登机口事故的数量。目前广泛应用的高级可视泊位引导系统大多采用三维激光技术，但是激光设备构造比较复杂，稳定性不高，因此维护成本也较高。随着计算机视觉技术的成熟，有的系统将激光技术和计算视觉技术结合起来，以改进系统的性能，而完全采用计算机视觉技术的泊位系统非常少，所以基于计算机视觉的飞行器定姿定位算法具有一定创新性和研究意义。 本文在深入研究计算机视觉中的各种图像分割技术的基础上，结合飞机泊位过程的特点，利用图像分割找出飞机在图像中的准确位置后，转换为飞机在机场中的相对位置，从而计算出飞机的方位信息和停止距离信息。主要研究内容如下： 提出一种将阈值方法和图割方法相结合的图像分割算法。首先检测出飞机引擎，根据引擎位置确定飞机的前轮大致区域，然后在此区域内利用阈值分割方法初步分割出飞机前轮，最后利用图割算法进行精细分割，确定轮胎的准确位置。实验表明该算法有效的将自动分割方法和交互式分割方法结合起来。一方面，通过阈值分割算法大大缩小了图割算法的目标区域，从而提高了图割算法的运算效率，另一方面最终分割效果优于单一的阈值分割算法或者图割算法。算法不仅具有阈值分割算法的高效性，还具有图割算法的精确性。 提出一种基于单应性的定姿定位算法。首先在机场平面建立一个平面坐标系，然后利用单应性将其与像平面坐标系对应起来。利用分割算法得到的飞机图像坐标，计算出飞机在机场平面上的坐标，从而确定飞机相对于引导线的方位角和到停止线的距离。实验表明该方法不仅运算简单，而且结果准确。

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