计算机与现代化 2018年第8期
JISUANJI YU XIANDAIHUA 总第276期
文章编号：1006-2475（2018）08-0051-06收稿日期：2018-01-08
基金项目：天津市大学生创新创业训练计划项目（201710059089）
作者简介：马云龙（1995-）,男,甘肃平凉人,中国民航大学电子信息与自动化学院本科生,研究方向：机器人视觉；通信作者：高云玲（1996-）,男,湖南益阳人,本科生,研究方向：图像处理；卿黎飞（1996-）,男,湖南永州人,本科生,研究方向：自主导航；熊悠然（1996-）,男,重庆人,中国民航大学计算机科学与技术学院本科生,研究方向：软件工程。基于单目视觉的助航灯具定位及发光口识别
马云龙1,高云玲1,卿黎飞1,熊悠然2
（1.中国民航大学电子信息与自动化学院,天津300300；2.中国民航大学计算机科学与技术学院,天津300300）摘要：为实现助航灯具的自动清洗,本文提出一种基于单目视觉的助航灯具及其发光口的定位和识别方法。通过提取摄像机画面中的灯具轮廓,采用最小二乘法拟合灯具不发光状态下的椭圆模型,得出灯具中心的像素坐标,采用质心法计算发光状态下光源中心的像素坐标。通过对摄像机的标定,建立地面约束坐标系,实现灯具像素坐标到世界坐标的转换,得到摄像机与灯具的相对位置。
关键词：单目视觉；轮廓提取；最小二乘法；质心定位；坐标转换
中图分类号：TP 391.41 文献标识码：A doi ：10.3969／j .issn .1006-2475.2018.08.010
Location and Identification of Navigation Lights and Light -emitting Ports Based on Monocular Vision
MA Yun -long 1,GAO Yun -ling 1,QING Li -fei 1,XIONG You -ran 2
（1.College of Electronic Information and Automation ,Civil Aviation University of China ,Tianjin 300300,China ；
2.College of Computer Science and Technology ,Civil Aviation University of China ,Tianjin 300300,China ）
Abstract ：In order to realize the automatic cleaning of navigation lights ,a method based on monocular vision is proposed to locate and identify the navigation lighting and its light -emitting ports .By extracting the outline of the lamp in the camera image ,the least squares method is used to fit the ellipse model of the lamp without lighting ,and the pixel coordinates of the center of the lamp are obtained .The centroid method is used to calculate the pixel coordinates of the light source center in the light emitting state .Through the calibration of the camera ,the ground constraint coordinate system is established to achieve the conversion from pixel coordinates to world coordinates ,and the relative position between the camera and lamps is obtained .Key words ：monocular vision ；contour extraction ；least squares method ；centroid positioning ；coordinate transformation 0 引 言
由于飞机起降时轮胎摩擦产生的橡胶附着、恶劣
天气、天然灰尘沉积等原因,机场助航灯发光口会受
到污染,使其发光强度降低,影响飞行员的视觉判断,
危及航空安全。目前,助航灯清洗普遍采用的是在夜
间休航时人工清洗。随着民航业的发展和机场规模
的扩大,人工清洗效率低、成本高。实现灯具自动清
洗的关键是对灯具进行精确定位,普遍使用的定位方
法有GPS 定位、射频RFID 定位[1]、金属探测定位[2]、
超声波定位[3]和计算机视觉定位[4]。GPS 定位精度
最高可达2cm 左右,但费用高；RFID 技术需要完成所有目标的信号标签布置和定位,工程量大；金属探测技术是通过检测目标在交变磁场中产生的涡电流所激发的磁场来实现定位的,需要探测设备距离灯具足够近才有效；超声波定位法通过检测声波经过目标的反射波来定位,而嵌入式助航灯一般高出地面12mm 左右,无法反射足够强度的回波,且机场环境复杂,回波干扰较大；相比之下,计算机视觉定位可利用摄像机取得的画面获取灯具位置信息,成本低、效率和精度高、实时性好。基于视觉的定位方法分为单目视觉定位、双目视觉定位、多目视觉定位[5]3种。双目视觉定位采用2个摄像机完成目标定位,可以实现单帧单目标点定
万方数据