捕获跟踪水体地标的飞行器导航定位方法

提出了捕获跟踪水体地标的飞行器导航定位方法.根据水体在红外图像中的统计特性,检测水体地标并对其进行跟踪.跟踪地标时根据飞行器连续3个相邻采集位置的测量数据解算出飞行器与地标间的斜距,获得飞行器在地标坐标系中的坐标,然后经过坐标转换确定出飞行器的大地坐标,并对惯性导航系统进行误差校正.实验结果表明,该方法能有效地提高飞行器导航精度.     

基于深度学习的贝类目标定位与统计测量方法

提出了一种基于机器视觉和深度学习的贝类目标检测和统计测量方法。首先，设计了一种带有4个角点的平面容器，在检测到图像像素角点后，根据平面投影的单应性，建立其和实际物理角点的映射关系，可得到像素坐标转换为实际物理坐标的单应矩阵。其次，采用目标检测的方法得到目标的定位框，并根据得到的单应矩阵，可将定位框的像素坐标转换为实际测量坐标，从而得到目标的实际尺寸。实现的算法可以移植到手机等便携式设备上，根据随意拍摄的图像便可直接输出目标的平均直径，具有很好的便利性。实验结果表明，本方法能够客观地对目标尺寸进行测量和统计，有效地克服了人工测量统计速度慢效率低的不足。     

基于外标记点的2D/3D图像配准方法

提出了一种基于外标记点的无框架配准方法.该方法首先建立参考坐标系,接着根据外标记点在两幅2D图像中的对应坐标,求出2D图像像素坐标到参考坐标系的转换关系,然后根据外标记点在3D图像坐标系中的坐标,求解3D图像坐标系和参考坐标系的转换矩阵,通过一组矩阵运算,从而实现2D/3D图像的配准.临床图像的实验结果表明,该方法的配准精度为(0.026 7±0.044 7)mm.     

飞行机器人电塔巡检视频关键帧提取预处理

针对架空输电线路飞行机器人巡检视频的关键帧提取问题,提出了一种地理信息、导航数据、航拍数据和相机参数相结合的关键帧提取预处理方法.首先通过将地理坐标系中的坐标转化到空间直角坐标系中,对地理信息进行处理;其次通过空间直角坐标系中的坐标转化成图像坐标系中的坐标,确定巡检目标在图像中的位置;最后通过判断巡检目标在图像坐标系下的位置以确定图像是否可以作为关键帧的候选帧.实验结果表明:提出的预处理方法在不降低从视频中提取出来的关键帧准确度前提下,减少了图像层面上的计算量,缩短了关键帧提取时间.     

基于视频处理的机场跑道入侵检测模型的设计与实现

跑道入侵是威胁民用航空安全的重要因素,有效的跑道入侵监测告警技术能够提高机场道面区域的安全。借鉴计算机图像处理方法,利用运动物体检测算法检测出视频图像上的运动物体,并引入航空器轮廓特征匹配,校验运动物体是否符合航空器轮廓特征,使检测结果更适用于机场区域。模型还分析了实时视频图像坐标和机场道面俯视坐标的对应关系,构建了坐标间投影模型,将运动物体位置投影至机场道面俯视图中。为了验证模型有效性,利用虚拟塔台视景技术对进行仿真实验。仿真结果表明:模型能够根据实时视频图像检测出道面运动物体,并能提供相应的俯视机场道面图和跑道、滑行道上运动物体位置,并给出跑道入侵告警,可为机场塔台管制人员提供辅助决策依据。     

基于局部单应性矩阵的结构光系统标定研究

在基于结构光测量系统中,投影仪标定对物体的三维测量精度有着直接的影响。通过投影仪投射多幅正交格雷码至棋盘格标定板表面,利用未标定摄像机获得受棋盘格标定板调制的变形格雷码条纹图像,通过局部单应性矩阵方法获得棋盘格标定板各角点所对应的投影仪图像坐标。根据摄像机图像坐标、投影仪图像坐标与棋盘格标定板角点对结构光测量系统进行标定,获得摄像机与投影仪的内参数矩阵以及投影仪图像坐标系在摄像机图像坐标系的位姿矩阵。最后对结构光测量系统进行了标定实验;并使用Samuel Audet标定工具箱、Douglas Lanman标定工具箱与提及的标定方法进行标定误差对比。实验结果表明该方法操作简便,精度高,能较好地标定结构光测量系统参数。     

利用单应变换与对极约束的基础矩阵估计算法

为了提高不同图像之间的基础矩阵估计的精度与效率,提出了一种结合单应变换和对极几何约束的基础矩阵估计算法.在不同图像上提取特征点并建立匹配关系,过滤其中明显的误匹配点,并计算单应变换矩阵,由于单应变换的内点和外点在图像之间的对应关系均符合对极几何约束,通过将单应变换矩阵与外点结合,进一步计算出基础矩阵.为了验证算法的有效...     

基于射影不变性的单幅图像测量

设计了一种由正方形及其内切圆组成新的平面模板,在此基础上提出了一种基于射影不变性的单幅图像测量方法。在该方法中,首先利用Canny算子检测出空间平面和平面模板的图像中直线和椭圆的特征;然后运用最小二乘法拟合出直线和椭圆的方程,从而可以得到直线与椭圆的切点;根据射影几何中直线和点的结合性保持不变的性质,得到空间平面上的点与图像特征点间的对应,从而估计出空间平面与图像平面之间的单应矩阵;最后,由单应矩阵实现了对空间平面上任意两点距离的测量。模拟实验和真实图像实验说明本文的方法是可行的。     

基于电磁定位仪的超声图像中穿刺针实时跟踪软件开发

文中利用高精度电磁定位仪实时跟踪超声探头和穿刺针，开发用于穿刺导引的实时跟踪软件.文中使用NDI Aurora电磁定位仪实时获取穿刺针针尖的三维空间坐标，用PLUS toolkit从电磁定位仪和超声机采集数据，在完成时间以及空间校准（针尖校准、体模校准、探头校准）的基础上，得到从电磁定位坐标系到超声图像坐标系的转换矩阵，进而将由电磁定位器获得的针尖坐标转换到超声图像中，并标注出针尖的位置.为了衡量算法的精确度，文中用人工的方法在图像中选取针尖坐标，多次取样做平均，然后以该坐标作为衡量的标准.文中采集多组数据，计算由转换矩阵得到的针尖坐标与标准之间的均方误差.结果表明，该方法的均方误差MSE为2.456 mm，在可接受范围内.     

一种基于虚拟实景空间的测量与定位方法

为了增强测量与定位操作的直观性和方便性,文章提出了基于虚拟实景空间的测量与定位方法。首先将二维屏幕坐标转换为对应的单幅图像坐标,基于约束条件,利用单目视觉技术得到摄像机坐标系坐标,实现3种情况下的边长测量;已知前后位置的经纬度值,确定摄像机前进方向,利用摄像机坐标系坐标经计算得到目标的经纬度值,实现目标的定位。实验结果表明,该方法可以对物体进行有效的测量和定位,满足实际应用要求。     

基于小波变换与形态学的机场跑道异物检测算法

机场跑道异物(foreign object debris,FOD)检测的精准性和效率直接决定了民航运输业的安全。为了提高机场跑道异物的定位精度,研究中提出基于小波变换与数学形态学相结合的机场跑道异物边缘检测质心定位算法。此算法先对采集到的机场跑道图像进行小波分解,高频部分利用小波变换的尺度边缘检测,并进行小波阈值去噪;低频部分利用数学形态学算子进行形态学边缘检测,然后对得到的高频和低频图像进行融合,并对异物边缘轮廓进行增强,最后利用质心定位法求解异物像素坐标。实验结果表明:小波变换与数学形态学相结合检测出的图像边缘具有较好的互补性,结合了小波变换在边缘精确定位和对噪声的抑制方面较好的性能,数学形态学在检测弱边缘和保留图像细节的优点,通过此算法提取的跑道异物边缘信息细腻且定位准确,能有效识别与机场跑道背景相似的异物并准确定位。     

一种改进Mask R-CNN的运动目标定位方法

针对在复杂场景下传统算法对运动目标分类精度不高且无法直接输出关键点空间坐标这一问题,本文提出了一种基于改进Mask R-CNN的运动目标定位方法。该方法在TensorFlow 框架下采用自制数据集预训练提取多尺度的卷积,将采集到的网络视频流通过RoIAlign算法处理获得像素级的特征并匹配SIFT特征点建立空间坐标系统,在空间约束下结合Kalman filtering补偿运动轨迹,通过投影变换矩阵将像素坐标转换为世界坐标。实验表明该方法提高了模型在干扰背景下的鲁棒性,平均误差在8cm以内,实现了在复杂场景下可以获得实时高精度的定位信息。     

基于航迹特征的飞行程序噪声预测研究

针对目前飞行程序减噪设计的需要,研究了民机的航迹特征,选取了声暴露级（SEL）作为单个事件的飞机噪声评价指标,并在研究飞行程序特点的基础上,结合飞机噪声性能（ANP）数据库和NPD噪声计算方法,建立了一套基于航迹特征的离场飞行程序噪声预测方法。以某民用机场的离场程序为例,绘制出噪声等值线图,验证了方法的可行性。实例证明,该方法可以量化预测飞行程序的噪声影响,规范了飞行程序噪声预测的方法,可以为减噪飞行程序设计提供参考。     

基于ADS-B数据的机场场面多目标行为识别

针对机场场面监控视频中存在多个飞机目标,且各种行为轨迹相似,难以通过轨迹进行行为判断的问题,提出了一种基于广播式自动相关监视(automatic dependent surveillance-broadcast,ADS-B)数据的机场场面多目标行为识别.首先,利用ADS-B信息通过透视变换的方法对视频中的所有飞机进行定...     

航空器飞行轨迹表示方法及其应用

航空器飞行轨迹数据的质量和规模是提高民航运行规律分析效率的基础。为了在尽可能保留原始轨迹运动特征的情况下实现对轨迹的规则化表示,减少对内存空间的占用,提出了包括等间隔采样、固定点数采样、自适应采样的重采样方法和基于傅里叶描绘子的轨迹重构方法。通过对比重构轨迹与原始轨迹在运动特征等细节的差异,分析每种方法的优缺点。针对飞行轨迹簇的聚类问题,基于固定点数采样结果,利用层次聚类法实现对重构轨迹的聚类分析。实验结果表明,本文提出方法能够利用小规模数据有效表示航空器的飞行轨迹,并成功应用于轨迹聚类等问题。     

基于贝叶斯网络的机场航班延误因素分析

中国民航业近年来快速发展,航班量增多、航班密度逐步加大,许多资源配置的矛盾也日益凸显出来。机场大面积航班延误难以避免。针对上述问题,在航班延误波及分析的基础上,建立机场航班延误的贝叶斯网络分析模型。通过机场航班数据网络学习和测试,得到了不同因素对机场航班延误的影响程度、不同时间段的延误情况,为机场当局解决大面积航班延误提供决策依据。     

飞机在牵引转弯工况下的运动轨迹仿真与分析

为降低民航飞机在牵引车牵引转弯工况中与机场其他设备发生磕碰的事故率,提高民航牵引安全,基于PRT法(直角坐标-极坐标-切线法)建立了飞机—牵引车系统在牵引转弯工况下的运动学模型,采用MATLAB迭代计算并探究了民航飞机在牵引车牵引转弯工况中的运动轨迹特性及飞机前轮转角变化情况,分析了不同牵引车轴距和抱轮机构位置对于飞机运动轨迹及飞机前轮转角变化情况的影响。结果表明：减小牵引车轴距及前移抱轮机构位置可以有效提高飞机在牵引转弯工况中的转向灵活性和运行安全性,以供在实际生产及设计过程中参考。     

基于恒星敏感器的组合导航技术在极地飞行保障中应用的仿真分析

在民航极地航线的快速发展背景下,针对民航客机极地飞行时存在的导航保障能力不足问题,提出了将基于恒星敏感器的天文导航系统(celestial navigation system,CNS)引入民航中,与现有机载惯导系统(inertial navigation system,INS)和全球卫星导航系统(global navi...     

基于改进卷积网络的终端区4D航迹预测与冲突检测

随着不断扩大的旅客运输量和航线网络规模,采用飞行计划结合空中交通管制的空中管理办法已经不能与当前民航需求和空中交通流量相匹配,直接影响到航班正常率和运行安全。为解决这一问题,国际民航组织(International Civil Aviation Organization, ICAO)提出了基于航迹运行(trajectory based operation, TBO)的下一代空中交通管理运行理念,中国民航也提出了智慧民航的建设方案和目标。其中4D航迹是TBO运行的核心组成部分,也是中国建设智慧民航的重要技术指标,其可以对航空器的运行进行精确地管理和控制。因此,提高4D航迹预测的准确性成为了目前急需解决的核心问题。面向航空器的飞行任务实施阶段,从4D航迹预测和冲突检测两个问题进行了研究。在航迹预测方面,采用了基于卷积神经网络-双向门控循环单元(convolutional neural networks-bidirectional gated recurrent unit, CNN-BiGRU)的模型对航迹进行高精度预测;在冲突检测方面,引入了航迹距离检测函数以检验预测模型生成的两条航迹是否...     

飞机尾流探测技术研究进展及应用前景

 飞机尾流是空气动力飞行器飞行时产生的特有流体力学特征,具有强烈、稳定、持续时间长、空间尺度大等特点,因此可被雷达、激光雷达、声纳等传感器有效探测。飞机尾流的湍流特性使其具有独特的电磁散射特性,尾流的雷达探测技术具有重要的军用和民用价值。本文从尾流的电磁计算与模拟、尾流的测量实验、尾流探测的理论体系3个方面,梳理了尾流探测技术的国内外研究现状,指出该项技术在民航飞行、反隐身探测、雷达抗干扰、航母起降、目标跟踪5个方面具有的应用潜力。尾流探测雷达的研制和原理性验证试验的开展,可进一步推动中国在机场航空、雷达反隐身等领域的发展。