CN110749601A - 一种基于图像的机场跑道灯具检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供的一种基于图像的机场跑道灯具检测系统，包括图像采集装置、处理器和结果输出装置，其中，图像采集装置用于采集跑道区域内所有包含灯具区域的图像，并将所述包含灯具区域的图像发送给处理器；处理器用于实时检测所述包含灯具区域的图像集合中是否存在灯具损坏的图像区域；所述结果输出装置用于输出检测结果。该系统基于图像方式实现机场跑道灯具损坏状态检测，具备实时性与可视化；系统独立于整个灯具系统，因此能够运用于任何过去时间建设完成的灯具系统，具备独立性与普适性；图像采集装置可覆盖多个灯具区域，设备成本低且损坏概率小。

Description

一种基于图像的机场跑道灯具检测系统及方法
技术领域
本发明涉及机场安全技术领域，具体涉及一种基于图像的机场跑道灯具损坏检测系统及方法。
背景技术
目前，机场跑道灯具损坏检测主要采用以下两种方式：1、人工巡检；2、通过监测灯具电压电流的变化实现跑道灯具损坏状态检测。
上述两种方式都相应存在缺陷：人工巡检存在缺乏实时性，不能实时知晓机场跑道灯具的情况；并且，人工巡检方式需要工作人员进入跑道检查，导致跑道利用率降低。通过物理方式监测的传感器虽然具备实时性，但容易出现误报，在误报的情况下同样需要工作人员进入跑道进行确认。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供一种基于图像的机场跑道灯具检测系统及方法，能实时检测机场跑道灯具是否损坏，检测可靠性高、成本低，独立性强。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
第一方面，本发明实施例提供的一种基于图像的机场跑道灯具检测系统，包括图像采集装置、处理器和结果输出装置，其中，
所述图像采集装置采集跑道区域内所有包含灯具区域的图像，并将所述包含灯具区域的图像发送给处理器；
处理器接收所述包含灯具区域的图像集合，并利用所述包含灯具区域的图像集合与检测算法实时检测是否有灯具处于损坏状态；
结果输出装置输出检测结果。
可选地，处理器包括标注模块，所述标注模块用于在初始状态下，预先在所述包含灯具区域的图像中标注出灯具的具体位置，并将所述标注出的灯具位置的图像区域作为样本，所有样本集合构成检测集合S，检测集合S的元素数量大于或等于3。
可选地，处理器包括灯具损坏状态检测模块，所述灯具损坏状态检测模块根据灯具开关状态的图像差异，采用分类算法对所述检测集S中的样本进行分类，分类的结果用集合C0和C1表示，并满足C0∪C1＝S且 灯具损坏状态检测模块分别统计C0和C1的元素个数，根据样本数量足够大的情况下，损坏灯具数量大于正常工作灯具数量的概率接近于0概率事件的先验知识，选择元素个数最少集合作为当前时刻损坏的跑道灯集合D，若集合D为空集，则表示当前时刻无灯具损坏。
可选地，图像采集装置包括摄像机，所述摄像机采集的每个跑道灯具发光形成的光斑在图像中相互分离。
可选地，系统还包括通信模块，所述通信模块用于将检测结果发送到用户终端。
可选地，通信模块为GSM模块。
可选地，通信模块为GPRS模块、3G模块、4G模块或5G模块。
第二方面，本发明实施例提供的一种基于图像的机场跑道灯具检测方法，包括以下步骤：
图像采集装置采集跑道区域内所有包含灯具区域的图像，并将所述包含灯具区域的图像发送给处理器；
处理器接收所述包含灯具区域的图像集合，并利用所述包含灯具区域的图像集合与检测算法实时检测是否有灯具处于损坏状态；
结果输出装置输出检测结果。
可选地，利用包含灯具区域的图像集合与检测算法实时检测是否有灯具处于损坏状态的具体方法包括：
在初始状态下，预先在所述包含灯具区域的图像中标注出灯具的具体位置，并将所述标注出的灯具位置的图像区域作为样本，所有样本集合构成检测集合S，检测集合S的元素数量大于或等于3；
所述灯具损坏状态检测模块根据灯具开关状态的图像差异，采用分类算法对所述检测集S中的样本进行分类，分类的结果用集合C0和C1表示，并满足C0∪C1＝S且灯具损坏状态检测模块分别统计C0和C1的元素个数，根据样本数量足够大的情况下，损坏灯具数量大于正常工作灯具数量的概率接近于0概率事件的先验知识，选择元素个数最少集合作为当前时刻损坏的跑道灯集合D，若集合D为空集，则表示当前时刻无灯具损坏。
可选地，图像采集装置采集的每个跑道灯具发光形成的光斑在图像中相互分离。
本发明的有益效果：
本发明实施例提供的一种基于图像的机场跑道灯具检测系统及方法，该系统基于图像方式实现机场跑道灯具损坏状态检测，具备实时性与可视化；系统独立于整个灯具系统，因此能够运用于任何过去时间建设完成的灯具系统，具备独立性与普适性；图像采集装置可覆盖多个灯具区域，设备成本低且损坏概率小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了本发明第一实施例所提供的一种基于图像的机场跑道灯具检测系统的结构示意图；
图2示出了本发明第二实施例所提供的一种基于图像的机场跑道灯具检测系统的结构示意图；
图3示出了本发明第三实施例所提供的一种基于图像的机场跑道灯具检测系统的结构示意图；
图4示出了本发明第四实施例所提供的一种基于图像的机场跑道灯具检测方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
请参考图1，图1示出了本发明第一实施例所提供的一种基于图像的机场跑道灯具检测系统的结构示意图，该系统包括图像采集装置、处理器和结果输出装置，其中，
所述图像采集装置用于采集跑道区域内所有包含灯具区域的图像，并将所述包含灯具区域的图像发送给处理器；
所述处理器用于实时检测所述包含灯具区域的图像集合中是否存在灯具损坏的图像区域；
所述结果输出装置用于输出检测结果。
本实施例中，图像采集装置设置在跑道附近区域，图像采集装置包括多个摄像机，摄像机采集的每个跑道灯具发光形成的光斑在图像中相互分离。每个光斑区域在图像中的分辨率满足图像检测要求；每个摄像机负责一定范围内跑道灯具的图像采集，摄像机可采用静止或转动扫描方式完成范围内的图像采集，摄像机部署数目应全面覆盖整个跑道区域内的灯具，这样才能实现对整个跑道区域的所有灯具进行图像采集。该系统基于图像方式实现机场跑道灯具损坏状态检测，具备实时性与可视化；系统独立于整个灯具系统，因此能够运用于任何过去时间建设完成的灯具系统，具备独立性与普适性；图像采集装置可覆盖多个灯具区域，设备成本低且损坏概率小。
如图2所示，本发明还提供了一种基于图像的机场跑道灯具检测系统的第二实施例，与第一实施例不同之处在于，处理器包括标注模块和灯具损坏状态检测模块。标注模块用于在初始状态下，预先在所述包含灯具区域的图像中标注出灯具的位置，后期每次灯具损坏检测将基于初始化标注出的所有灯具位置。将所述标注出的灯具位置的图像区域作为样本。所有样本集合构成检测集合S，检测集合S的元素数量大于或等于3。首先，所述灯具损坏状态检测模块根据灯具开关状态的图像差异，采用分类算法对所述检测集S中的样本进行分类，分类的结果用集合C0和C1表示，并满足C0∪C1＝S且然后，检测模块分别统计C0和C1的元素个数，根据样本数量足够大的情况下，损坏灯具数量大于正常工作灯具数量的概率接近于0概率事件的先验知识，选择元素个数最少集合作为当前时刻损坏的跑道灯集合D，若集合D为空集，则表示当前时刻无灯具损坏。
如图3所示，本发明还提供了一种基于图像的机场跑道灯具检测系统的第三实施例，与第二实施例不同之处在于，系统还包括通信模块和显示模块，通信模块用于将检测结果发送到用户终端，显示模块用于显示检测结果，通信模块和显示模块分别与处理器连接。处理器控制显示模块显示检测结果，处理器控制通信模块向用户终端发送检测结果。通信模块为GSM模块、GPRS模块、3G模块、4G模块或5G模块。工作人员可以直接通过显示模块查看灯具检测结果，也可以通过用户终端查看检测结果，实现检测结果可视化，工作人员无需进入现场就可以远程确认灯具损坏情况。
本发明实施例提供的基于图像的机场跑道灯具检测系统，采用图像方式实现机场跑道灯具损坏状态检测，具备实时性与可视化；系统独立于整个灯具系统，因此能够运用于任何过去时间建设完成的灯具系统，具备独立性与普适性；图像采集装置可覆盖多个灯具区域，设备成本低且损坏概率小。
在上述的实施例中，提供了一种基于图像的机场跑道灯具检测系统，与之相对应的，本申请还提供一种基于图像的机场跑道灯具检测方法。请参考图2，其为本发明第四实施例提供的一种基于图像的机场跑道灯具检测方法的流程图。由于方法实施例基本相似于装置实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。下述描述的方法实施例仅仅是示意性的。
如图4所示，示出了本发明第四实施例提供的一种基于图像的机场跑道灯具检测方法的流程图，该方法包括以下步骤：
S1:图像采集装置用于采集跑道区域内所有包含灯具区域的图像，并将所述包含灯具区域的图像发送给处理器。图像采集装置采集的每个跑道灯具发光形成的光斑在图像中相互分离。
S2:处理器接收包含灯具区域的图像，并用于实时检测所述包含灯具区域的图像集合中是否存在灯具损坏的图像区域。
具体地，利用包含灯具区域的图像集合与检测算法实时检测是否有灯具处于损坏状态的具体方法包括：
在初始状态下，预先在所述包含灯具区域的图像中标注出灯具的位置，并将所述标注出的灯具位置的图像区域作为样本，所有样本集合构成检测集合S，检测集合S的元素数量大于或等于3。
首先，所述灯具损坏状态检测模块根据灯具开关状态的图像差异，采用分类算法对所述检测集S中的样本进行分类，分类的结果用集合C0和C1表示，并满足C0∪C1＝S且
Figure BDA0002246402500000071
然后，检测模块分别统计C0和C1的元素个数，根据样本数量足够大的情况下，损坏灯具数量大于正常工作灯具数量的概率接近于0概率事件的先验知识，选择元素个数最少集合作为当前时刻损坏的跑道灯集合D，若集合D为空集，则表示当前时刻无灯具损坏。
S3:结果输出装置输出检测结果。
本发明实施例提供的基于图像的机场跑道灯具检测方法，该方法基于图像方式实现机场跑道灯具损坏状态检测，具备实时性与可视化；系统独立于整个灯具系统，因此能够运用于任何过去时间建设完成的灯具系统，具备独立性与普适性；图像采集装置可覆盖多个灯具区域，设备成本低且损坏概率小。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种基于图像的机场跑道灯具检测系统，其特征在于，包括图像采集装置、处理器和结果输出装置，其中，
所述图像采集装置用于采集跑道区域内所有包含灯具区域的图像，并将所述包含灯具区域的图像发送给处理器；
所述处理器用于实时检测所述包含灯具区域的图像集合中是否存在灯具损坏的图像区域；
所述结果输出装置用于输出检测结果。
2.如权利要求1所述的基于图像的机场跑道灯具检测系统，其特征在于，所述处理器包括标注模块，所述标注模块用于在初始状态下，预先在所述包含灯具区域的图像中标注出灯具的具体位置，并将所述标注出的灯具位置的图像区域作为样本，所有样本集合构成检测集合S，检测集合S的元素数量大于或等于3。
3.如权利要求2所述的基于图像的机场跑道灯具检测系统，其特征在于，所述处理器包括灯具损坏状态检测模块，所述灯具损坏状态检测模块根据灯具开关状态的图像差异，采用分类算法对所述检测集S中的样本进行分类，分类的结果用集合C0和C1表示，并满足C0∪C1＝S且所述灯具损坏状态检测模块分别统计C0和C1的元素个数，根据样本数量足够大的情况下，损坏灯具数量大于正常工作灯具数量的概率接近于0概率事件的先验知识，选择元素个数最少集合作为当前时刻损坏的跑道灯集合D，若集合D为空集，则表示当前时刻无灯具损坏。
4.如权利要求1或3所述的基于图像的机场跑道灯具检测系统，其特征在于，所述图像采集装置包括摄像机，所述摄像机采集的每个跑道灯具发光形成的光斑在图像中相互分离。
5.如权利要求4所述的基于图像的机场跑道灯具检测系统，其特征在于，所述系统还包括通信模块，所述通信模块用于将检测结果发送到用户终端。
6.如权利要求5所述的基于图像的机场跑道灯具检测系统，其特征在于，所述通信模块为GSM模块。
7.如权利要求5所述的基于图像的机场跑道灯具检测系统，其特征在于，所述通信模块为GPRS模块、3G模块、4G模块或5G模块。
8.一种基于图像的机场跑道灯具检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
图像采集装置采集跑道区域内所有包含灯具区域的图像，并将所述包含灯具区域的图像发送给处理器；
处理器接收所述包含灯具区域的图像集合，并利用所述包含灯具区域的图像集合与检测算法实时检测是否有灯具处于损坏状态；
结果输出装置输出检测结果。
9.如权利要求8所述的基于图像的机场跑道灯具检测方法，其特征在于，利用包含灯具区域的图像集合与检测算法实时检测是否有灯具处于损坏状态的具体方法包括：
在初始状态下，预先在所述包含灯具区域的图像中标注出灯具的位置，并将所述标注出的灯具位置的图像区域作为样本，所有样本集合构成检测集合S，检测集合S的元素数量大于或等于3；
根据灯具开关状态的图像差异，采用分类算法对所述检测集S中的样本进行分类，分类的结果用集合C0和C1表示，并满足C0∪C1＝S且
Figure FDA0002246402490000021
灯具损坏状态检测模块分别统计C0和C1的元素个数，根据样本数量足够大的情况下，损坏灯具数量大于正常工作灯具数量的概率接近于0概率事件的先验知识，选择元素个数最少集合作为当前时刻损坏的跑道灯集合D，若集合D为空集，则表示当前时刻无灯具损坏。
10.如权利要求8所述的基于图像的机场跑道灯具检测方法，其特征在于，所述图像采集装置采集的每个跑道灯具发光形成的光斑在图像中相互分离。
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