CN114912755A - 一种机场飞行区全天候综合预警监测方法、系统及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机场飞行区全天候综合预警监测方法、系统及装置，监测方法包括对机场飞行区进行监测，获取不同角度下的初始图像；对不同角度下的初始图像进行全景拼接，得到全景图像；在全景图像上对各目标进行分析检测，识别目标属性，确定非法闯入目标；对非法闯入目标进行定位并标记其轨迹信息。通过将不同角度下获取的图像信息进行拼接，得到全景图像，在全景图像上检测非法闯入目标，并叠加目标的位置信息和运动轨迹，提高实际景物的一致性，给与监测用户较强的现场感。

Description

一种机场飞行区全天候综合预警监测方法、系统及装置
技术领域
本发明属于机场安全防护领域，涉及一种机场飞行区全天候综合预警监测方法、系统及装置。
背景技术
机场的安全事故时有发生，在飞行区域经常会有非法车辆、行人闯入的现象，以及飞机在起飞时没有及时将起落架收起或者在降落时没有及时将起落架放下的事故。对于非法闯入的监测，现有的系统是以在跑道周边假设多台可见光或者红外热成像枪机，通过网络传输到监控中心，采用基于视频动目标检测的周界分析技术，实现危险目标的自动检测和报警，但是由多枪机组成的报警系统会将完整的监控区域割裂成多幅画面，无法形成全景视频，无法给监测用户很强的现场感。此外，在目标属性判断上，受到传统基于动目标检测算法的局限，无法对人、车和飞机等目标进行较好的区分，检测到飞机时也会报警，造成了较高的虚警率。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种机场飞行区全天候综合预警监测方法、系统及装置。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种机场飞行区全天候综合预警监测方法，包括以下步骤：
对机场飞行区进行监测，获取不同角度下的初始图像；
对初始图像进行全景拼接，得到全景图像；
在全景图像上对各目标进行分析检测，识别目标属性，确定非法闯入目标；
对非法闯入目标进行定位并标记其轨迹信息。
所述全景拼接包括以下步骤：
图像的校正，根据径向畸变的原理对初始图像进行校正；
图像的投影变换，对校正后的图像进行柱面投影变换；
图像的配准，根据几何运动模型，将经过柱面投影变换后的图像注册到同一坐标系中；
图像的融合，将配准后的图像合成为全景拼接图像。
所述识别目标属性采用监督学习的方法，包括以下步骤：
采集机场飞行区不少于一万张的实际环境图像；
对实际环境图像中的车辆、行人和飞机进行标定；
通过机器识别标定后的实际环境图像；
将机器识别错误的实际环境图像作为样本数据；
对样本数据进行单独标定；
对标定后的样本再次进行训练。
所述目标定位采用DEM数据定位方法。
一种机场飞行区全天候综合预警监测系统，包括：
图像采集模块，所述图像采集模块用于对机场飞行区进行监测，获取不同角度下的初始图像；
图像拼接模块，所述图像拼接模块用于对初始图像进行全景拼接，得到全景图像；
图像检测模块，所述图像检测模块用于在全景图像上对各目标进行检测，识别目标属性，确定非法闯入目标；
目标定位模块，所述目标定位模块用于对非法闯入目标进行定位并标记其轨迹信息。
一种机场飞行区全天候综合预警监测装置，包括图像采集设备、图像传输设备、图像显示设备、分析报警设备和图像存储设备；
图像采集设备，用于对机场飞行区中的各场景图像进行采集；
图像传输设备，用于接收采集到的各场景图像，并将其传送至图像显示设备和分析报警设备；
图像显示设备，用于对采集到的各场景图像进行全景拼接，并与用户进行交互；
分析报警设备，用于对全景图像上的各目标检测，识别目标属性，确定非法闯入目标，并进行报警提示；
图像存储设备，用于对包含非法闯入目标的全景图像进行存储。
所述图像采集设备包括若干台红外热像仪和长焦跟踪云台，所述红外热像仪用于采集机场飞行区的各场景图像，所述长焦跟踪云台用于对非法闯入目标进行高清拍摄。
所述图像传输设备为千兆交换机。
所述图像显示设备包括若干台计算机。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
通过一种机场飞行区全天候综合预警监测方法，首先对机场的飞行区进行监测，获取初始图像；其次对不同角度下的初始图像进行全景拼接，得到全景图像；然后在全景图像上对各目标进行分析检测，识别目标属性，确定非法闯入目标；最后对非法闯入目标进行定位并标记其轨迹信息。通过将不同角度下获取的图像信息进行拼接，得到全景图像，在全景图像上检测非法闯入目标，并叠加目标的位置信息和运动轨迹，提高实际景物的一致性，给与监测用户较强的现场感。
进一步的，通过采用监督学习的目标属性识别方法，针对机场飞行区的实际环境图像，对大量的图像数据进行标定，对场景中的车辆、行人和飞机等目标进行标定，在机器识别一段时间后，将识别错误的图片作为样本，进行单独标定，将标定的结果再次进行训练，通过标定，能够大幅度的提高算法识别的准确率，能够对人、车和飞机等目标进行较好的区分，降低了检测到飞机时也会产生报警的次数。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明的综合预警监测方法流程图；
图2为本发明的综合预警监测系统示意图；
图3为本发明的综合预警监测装置示意图；
图4为本发明的系统配置流程图；
图5为本发明的检测告警流程图；
图6为全景拼接过程示意图；
图7为机场飞行区检测到的非法闯入目标；
图8为机场飞行区检测到的飞机；
图9为DEM数据定位原理示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，为本发明中机场飞行区全天候综合预警监测方法的流程图，包括以下步骤：
S1，对机场飞行区进行监测，获取不同角度下的初始图像；
S2，对初始图像进行全景拼接，得到全景图像；
S2.1，图像的校正，根据径向畸变的原理对初始图像进行校正；
S2.2，图像的投影变换，对校正的图像进行柱面投影变换；
S2.3，图像的配准，根据几何运动模型，将经过柱面投影变换后的图像注册到同一坐标系中；
S2.4，图像的融合，将配准后的图像合成为全景拼接图像。
S3，在全景图像上对各目标进行分析检测，通过监督学习的方法对目标属性进行识别，确定非法闯入目标；
S3.1，采集机场飞行区不少于一万张的实际环境图像；
S3.2，对实际环境图像中的车辆、行人和飞机进行标定；
S3.3，通过机器识别标定后的实际环境图像；
S3.4，将机器识别错误的实际环境图像作为样本数据；
S3.5，对样本数据进行单独标定；
S3.6，对标定后的样本再次进行训练。
S4，对非法闯入目标进行定位并标记其轨迹信息。
参见图2，为本发明中机场飞行区全天候综合预警监测系统示意图，包括图像采集模块、图像拼接模块、图像检测模块和目标定位模块。图像采集模块对机场飞行区进行监测，获取初始图像；图像拼接模块对不同角度下的初始图像进行全景拼接，得到机场飞行区的全景图像；图像检测模块对全景图像上的各目标进行检测，识别目标属性，确定非法闯入目标；由目标定位模块对非法闯入目标进行定位并标记其轨迹信息。对于目标的检测和跟踪采用智能图像分析算法，基于目标来探测威胁，所分析的对象是目标，具有自学习、自适应和自调节的能力，具备良好的环境适应性，能够在如表1所示的环境下，达到很好的检测效果。
表1.智能图像分析算法所适应的环境
Figure BDA0003595035170000061
Figure BDA0003595035170000071
参见图3，为本发明中机场飞行区全天候综合预警监测装置示意图，包括图像采集设备、图像传输设备、图像显示设备、分析报警设备和图像存储设备。图像采集设备包括若干台红外热像仪和长焦跟踪云台，红外热像仪用于采集机场飞行区的各场景图像，长焦跟踪云台用于对目标进行跟踪并且能够放大目标高清拍摄；图像传输设备为千兆交换机，用于将红外热像仪和长焦跟踪云台所采集到的图像数据传输至图像显示设备和分析报警设备；图像显示设备包括若干台计算机，对采集到的各场景图像进行全景拼接，用于系统与用户之间的交互；分析报警模块包括若干台智能告警服务器，用于接收图像信息并对其进行分析检测，识别目标属性，确定非法闯入目标后，驱动长焦跟踪云台对该目标追踪并放大目标将其高清显示在计算机上，同时对计算机发出报警信号，将对应的视频图像存储至图像存储设备。参见图6，为全景拼接示意图，全景拼接包括图像的畸变校正、图像的柱面投影、图像的配准和图像的融合，根据径向畸变产生的机理，对图像进行校正；由于每幅图像是在不同的角度下拍摄得到的，所以这些图像并不在同一投影面上，如果对重叠的图像直接进行无缝拼接，会破坏实际景物的视觉一致性，所以需要先对图像进行投影变换，再进行拼接；图像的配准是根据几何运动模型，将图像注册到同一个坐标系中；图像的融合是将配准后的图像合成为一张大的拼接图像。参见图7，在机场飞行区检测到非法闯入车辆时，对车辆的位置及行驶轨迹进行追踪，同时进行报警提醒。参见图8，在机场飞行区检测到飞机时，不会进行报警提示。通过DEM数据定位方法对目标进行定位，参见图9，为其定位原理，通过解算出目标的坐标(包括经纬度和海拔等)，在电子地图中标记出目标的位置和其运动轨迹。
参见图4和图5，为本发明的系统配置流程图和检测告警流程图，首先对机场飞行区的电子地图进行配置，标记系统中各个设备的位置坐标，同时对图像采集设备进行设置，包括配置红外热像仪的检测区域和长焦跟踪云台的预置位、停留时间及检测区域；然后对每个报警区域进行目标标定，区分人、车和飞机；最后对每天检测的时间段进行计划布防。到布防时间后，系统启动检测，检测到目标后，对各目标进行类型过滤，检测到人或车等非法闯入目标时，进行告警联动，使用户及时对非法闯入目标进行处理。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种机场飞行区全天候综合预警监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
对机场飞行区进行监测，获取不同角度下的初始图像；
对初始图像进行全景拼接，得到全景图像；
在全景图像上对各目标进行分析检测，识别目标属性，确定非法闯入目标；
对非法闯入目标进行定位并标记其轨迹信息。
2.如权利要求1所述的一种机场飞行区全天候综合预警监测方法，其特征在于，所述全景拼接包括以下步骤：
图像的校正，根据径向畸变的原理对初始图像进行校正；
图像的投影变换，对校正后的图像进行柱面投影变换；
图像的配准，根据几何运动模型，将经过柱面投影变换后的图像注册到同一坐标系中；
图像的融合，将配准后的图像合成为全景拼接图像。
3.如权利要求1所述的一种机场飞行区全天候综合预警监测方法，其特征在于，所述识别目标属性采用监督学习的方法，包括以下步骤：
采集机场飞行区不少于一万张的实际环境图像；
对实际环境图像中的车辆、行人和飞机进行标定；
通过机器识别标定后的实际环境图像；
将机器识别错误的实际环境图像作为样本数据；
对样本数据进行单独标定；
对标定后的样本再次进行训练。
4.如权利要求1所述的一种机场飞行区全天候综合预警监测方法，其特征在于，所述目标定位采用DEM数据定位方法。
5.一种机场飞行区全天候综合预警监测系统，其特征在于，包括：
图像采集模块，所述图像采集模块用于对机场飞行区进行监测，获取不同角度下的初始图像；
图像拼接模块，所述图像拼接模块用于对初始图像进行全景拼接，得到全景图像；
图像检测模块，所述图像检测模块用于在全景图像上对各目标进行检测，识别目标属性，确定非法闯入目标；
目标定位模块，所述目标定位模块用于对非法闯入目标进行定位并标记其轨迹信息。
6.一种机场飞行区全天候综合预警监测装置，其特征在于，包括图像采集设备、图像传输设备、图像显示设备、分析报警设备和图像存储设备；
图像采集设备，用于对机场飞行区中的各场景图像进行采集；
图像传输设备，用于接收采集到的各场景图像，并将其传送至图像显示设备和分析报警设备；
图像显示设备，用于对采集到的各场景图像进行全景拼接，并与用户进行交互；
分析报警设备，用于对全景图像上的各目标检测，识别目标属性，确定非法闯入目标，并进行报警提示；
图像存储设备，用于对包含非法闯入目标的全景图像进行存储。
7.如权利要求6所述的一种机场飞行区全天候综合预警监测装置，其特征在于，所述图像采集设备包括若干台红外热像仪和长焦跟踪云台，所述红外热像仪用于采集机场飞行区的各场景图像，所述长焦跟踪云台用于对非法闯入目标进行高清拍摄。
8.如权利要求6所述的一种机场飞行区全天候综合预警监测装置，其特征在于，所述图像传输设备为千兆交换机。
9.如权利要求6所述的一种机场飞行区全天候综合预警监测装置，其特征在于，所述图像显示设备包括若干台计算机。
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