CN112200847A - 增强飞行视景图像匹配校准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的增强飞行视景图像匹配校准方法，属于图像显示方法的技术领域，解决现有技术的方法飞行视景图像显示精度较低的技术问题。其包括S101:确定增强飞行视景图像的静态偏移，其根据机载系统的增强视景系统俯仰、偏航方向成像偏差，增强视景系统俯仰、偏航方向机械校准残留误差，平显俯仰、偏航方向机械校准残留误差所确定；S102:确定增强飞行视景图像的动态偏移，其根据机载系统的飞机相对标准下滑道的下滑偏差、机场海拔高度、设定的下滑道角度、下滑台坐标、飞机气压高度、增强视景系统机上安装位置和平显机上安装位置所确定；S103:根据S101和S102中的静态偏移和动态偏移对增强视景系统输出的图像进行匹配变换。本发明用以完善机载界面图像显示的精度。

Description

增强飞行视景图像匹配校准方法
技术领域
本发明属于机载图像显示方法的技术领域，涉及一种增强飞行视景图像匹配校准方法。
背景技术
增强飞行视景系统利用图像传感器技术，向飞行员提供机场跑道、周围地形和障碍物特征的实时增强飞行视景图像，图像的显示精度直接影响是否支持飞行员利用增强飞行视景图像提供的等效目视参考替代裸眼目视参考进行进近着陆。
现有技术未考虑机械校准残留误差校正，也未考虑机上安装引起视差的动态处理，精度有限，不适用于未来支持飞行员利用增强飞行视景系统提供的等效目视参考替代裸眼目视参考下降至接地的应用场景。需要综合利用机械校准残留误差、机上安装引起的视差，并进行有针对性的校正，以提高增强飞行视景图像显示精度，增强飞机低能见度起降运行能力。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增强飞行视景图像匹配校准方法，解决现有技术的方法飞行视景图像显示精度较低的技术问题。本案的技术方案有诸多技术有益效果，见下文介绍：
本案提供一种增强飞行视景图像匹配校准方法，所述方法包括：
S101:确定增强飞行视景图像的静态偏移，其根据机载系统的增强视景系统俯仰、偏航方向成像偏差，增强视景系统俯仰、偏航方向机械校准残留误差，平显俯仰、偏航方向机械校准残留误差所确定；
S102:确定增强飞行视景图像的动态偏移，其根据机载系统的飞机相对标准下滑道的下滑偏差、机场海拔高度、设定的下滑道角度、下滑台坐标、飞机气压高度、增强视景系统机上安装位置和平显机上安装位置所确定；
S103:根据S101和S102中的静态偏移和动态偏移对增强视景系统输出的图像进行匹配变换。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案包括以下有益效果：
综合利用机械校准残留误差、机上安装引起的视差，并进行有针对性的校正，提高了增强飞行视景图像显示精度，增强飞机低能见度起降运行能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明增强飞行视景图像匹配校准方法的原理示意图；
图2是本发明实施例中增强飞行视景图像匹配校准方法的流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本发明，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践方面。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1所示的增强飞行视景图像匹配校准方法，所述方法包括：
S101:确定增强飞行视景图像的静态偏移，其根据机载系统的增强视景系统俯仰、偏航方向成像偏差，增强视景系统俯仰、偏航方向机械校准残留误差，平显俯仰、偏航方向机械校准残留误差所确定；
S102:确定增强飞行视景图像的动态偏移，其根据机载系统的飞机相对标准下滑道的下滑偏差、机场海拔高度、设定的下滑道角度、下滑台坐标、飞机气压高度、增强视景系统机上安装位置和平显机上安装位置所确定；
S103:根据S101和S102中的静态偏移和动态偏移对增强视景系统输出的图像进行匹配变换。
优选的，所述S101的中方法包括：
获取增强视景系统俯仰方向成像偏差Xbor_evs、增强视景系统偏航方向成像偏差Ybor_evs、增强视景系统俯仰方向机械校准残留误差Xpitch_evs、增强视景系统偏航方向机械校准残留误差Ypitch_evs、平显俯仰方向机械校准残留误差Xpitch_hud、平显偏航方向机械校准残留误差Ypitch_hud,获得增强飞行视景图像静态偏移Xevs、Yevs，以满足：
Xevs＝Xbor_evs+Xpitch_evs+Xpitch_hud
Yevs＝Ybor_evs+Ypitch_evs+Ypitch_hud。
优选的，机载装有增强飞行视景系统个性化存储模块，用于获取所述增强视景系统俯仰方向成像偏差、增强视景系统偏航方向成像偏差、增强视景系统俯仰方向机械校准残留误差、增强视景系统偏航方向机械校准残留误差、平显俯仰方向机械校准残留误差、平显偏航方向机械校准残留误差。
优选的，所述S102的中方法包括：从增强飞行视景系统个性化存储模块获取增强视景系统探测器中心在机体坐标系下的坐标xevs_det、yevs_det、zevs_det，平显画面物理中心在机体坐标系下的坐标xhud_det、yhud_det、zhud_det，从飞行管理系统获取机场海拔高度hR、、下滑道设定角度Ω、下滑台坐标lGS，从多模接收机获取飞机相对标准下滑道的下滑偏差ΓGS，从大气数据计算机获取飞机大气高度hA，计算偏航方向的增强飞行视景图像动态偏移Xevs_dyn，俯仰方向的增强飞行视景图像动态偏移Yevs_dyn，
Figure BDA0002750663440000061
Figure BDA0002750663440000062
进一步的，机载装载有飞行管理系统和安装有多模接收机，其中：
个性化存储模块，用于获取增强视景系统探测器中心在机体坐标系下的坐标和平显画面物理中心在机体坐标系下的坐标；
所述飞行管理系统，用以实时获取机场海拔高度、下滑道设定角度和下滑台坐标；
所述多模接收机，用于获取飞机大气高度从大气数据计算机获得和飞机相对标准下滑道的下滑偏差。
优选的，所述S103的中方法包括，
获取平显水平视场角αhor_hud、平显垂直视场角βver_hud、增强视景系统水平视场角αhor_evs、增强视景系统垂直视场角βver_evs；
利用预先存储的平显水平视场分辨率Xhud_pixel、平显垂直视场分辨率Yhud_pixel、增强视景图像水平方向像素数Xevs_pixel、增强视景图像垂直方向像素数Yevs_pixel，计算增强视景系统输图像在偏航、俯仰方向的匹配系数Kevs_x、Kevs_y，满足：
Figure BDA0002750663440000063
Figure BDA0002750663440000064
获取增强视景图像水平方向像素数Xevs_pixel、增强视景图像垂直方向像素数Yevs_pixel，增强视景系统输图像在偏航、俯仰方向的匹配系数Kevs_x、Kevs_y；
利用双线性插值法，获得物理空间匹配后的增强飞行视景图像；
根据增强飞行视景图像的所述静态偏移Xevs、Yevs和动态偏移Xevs_dyn、Yevs_dyn，调整飞行视景的实时图像并在显示界面进行显示。
本实施例综合利用机械校准残留误差、机上安装引起的视差，并进行有针对性的校正，提高了增强飞行视景图像显示精度，增强飞机低能见度起降运行能力。
原理为：
首先采集增强视景系统俯仰、偏航方向成像偏差，增强视景系统俯仰、偏航方向机械校准残留误差，平显俯仰、偏航方向机械校准残留误差，计算增强飞行视景图像静态偏移，再依据飞机相对标准下滑道的下滑偏差、机场海拔高度、设定的下滑道角度、下滑台坐标、飞机气压高度、增强视景系统机上安装位置、平显机上安装位置，计算增强飞行视景图像动态偏移，以抵消由机上安装引起的视差；最后采集平显水平视场角、平显垂直视场角、增强视景系统水平视场角、增强视景系统垂直视场角、平显水平视场分辨率、平显垂直视场分辨率、增强视景图像水平方向像素数、增强视景图像垂直方向像素数、增强飞行视景图像静态偏移、增强飞行视景图像动态偏移，对增强视景系统输出的图像进行匹配变换。本发明的增强飞行视景图像匹配校准方法，提高了增强飞行视景图像在平显上的显示精度，支持飞行员利用增强飞行视景系统提供的等效目视参考替代目视参考下降至接地，增强飞机低能见度起降运行能力。
以上对本发明所提供的产品进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离发明创造原理的前提下，还可以对发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入发明权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种增强飞行视景图像匹配校准方法，其特征在于，所述方法包括：
S101:确定增强飞行视景图像的静态偏移，其根据机载系统的增强视景系统俯仰、偏航方向成像偏差，增强视景系统俯仰、偏航方向机械校准残留误差，平显俯仰、偏航方向机械校准残留误差所确定；
S102:确定增强飞行视景图像的动态偏移，其根据机载系统的飞机相对标准下滑道的下滑偏差、机场海拔高度、设定的下滑道角度、下滑台坐标、飞机气压高度、增强视景系统机上安装位置和平显机上安装位置所确定；
S103:根据S101和S102中的静态偏移和动态偏移对增强视景系统输出的图像进行匹配变换。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S101的中方法包括：
获取增强视景系统俯仰方向成像偏差Xbor_evs、增强视景系统偏航方向成像偏差Ybor_evs、增强视景系统俯仰方向机械校准残留误差Xpitch_evs、增强视景系统偏航方向机械校准残留误差Ypitch_evs、平显俯仰方向机械校准残留误差Xpitch_hud、平显偏航方向机械校准残留误差Ypitch_hud,获得增强飞行视景图像静态偏移Xevs、Yevs，以满足：
Xevs＝Xbor_evs+Xpitch_evs+Xpitch_hud
Yevs＝Ybor_evs+Ypitch_evs+Ypitch_hud。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，机载装有增强飞行视景系统个性化存储模块，用于获取所述增强视景系统俯仰方向成像偏差、增强视景系统偏航方向成像偏差，增强视景系统俯仰方向机械校准残留误差、增强视景系统偏航方向机械校准残留误差，平显俯仰方向机械校准残留误差、平显偏航方向机械校准残留误差。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S102的中方法包括：获取增强视景系统探测器中心在机体坐标系下的坐标xevs_det、yevs_det、zevs_det，平显画面物理中心在机体坐标系下的坐标xhud_det、yhud_det、zhud_det，机场海拔高度hR，飞机大气高度hA，飞机相对标准下滑道的下滑偏差ΓGS和下滑道设定角度Ω、下滑台坐标lGS，用以计算偏航方向的增强飞行视景图像动态偏移Xevs_dyn和Yevs_dyn，其满足：
Figure FDA0002750663430000021
Figure FDA0002750663430000022
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，机载装载有飞行管理系统和安装有多模接收机，其中：
个性化存储模块，用于获取增强视景系统探测器中心在机体坐标系下的坐标和平显画面物理中心在机体坐标系下的坐标；
所述飞行管理系统，用以实时获取机场海拔高度、下滑道设定角度和下滑台坐标；
所述多模接收机，用于获取飞机大气高度从大气数据计算机获得和飞机相对标准下滑道的下滑偏差。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S103的中方法包括，
获取平显水平视场角αhor_hud、平显垂直视场角βver_hud、增强视景系统水平视场角αhor_evs、增强视景系统垂直视场角βver_evs；
利用预先存储的平显水平视场分辨率Xhud_pixel、平显垂直视场分辨率Yhud_pixel、增强视景图像水平方向像素数Xevs_pixel、增强视景图像垂直方向像素数Yevs_pixel，计算增强视景系统输图像在偏航、俯仰方向的匹配系数Kevs_x、Kevs_y，满足：
Figure FDA0002750663430000031
Figure FDA0002750663430000032
获取增强视景图像水平方向像素数Xevs_pixel、增强视景图像垂直方向像素数Yevs_pixel，增强视景系统输图像在偏航、俯仰方向的匹配系数Kevs_x、Kevs_y；
利用双线性插值法，获得物理空间匹配后的增强飞行视景图像；
根据增强飞行视景图像的所述静态偏移Xevs、Yevs和动态偏移Xevs_dyn、Yevs_dyn，调整飞行视景的实时图像并在显示界面进行显示。
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