一種基於圖像分析的機場助航燈監測系統的製作方法

2023-05-16 10:27:21 2

本實用新型涉及機場助航燈監測裝置，特別是一種基於圖像分析的機場助航燈監測系統。

背景技術：

現有機場助航燈檢測系統多使用傳感器檢測方法，具有的問題：傳感點數量大，每個燈加裝傳感裝置，必然成本高；施工複雜，必須在跑道停用的絕對安全的前提下，才可實施施工，效率必然很低，且牽扯部門多；可靠性低，檢測點數量大，則根據可靠性分析的基本原理必然造成可靠性降低。由於跑道的惡劣環境，抗震動、防酸雨以及溫差適應等方面的指標，必然要求非常苛刻。另外，由於施工過程對原照明燈設備進行了改造，必會大大引起照明燈本身的故障率的提高；檢修困難，由於傳感器安裝在每個燈罩內，當發現傳感點故障後，未必能及時排除故障，必須在跑道停航後才可前去檢修，這也相應地增加了維護成本。

技術實現要素：

本實用新型的發明目的在於：針對現有助航燈檢測系統施工複雜、可靠性低、成本高等問題，提出了一種基於圖像分析的機場助航燈監測系統。

為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案為：

一種基於圖像分析的機場助航燈監測系統，包括前端信息採集系統和後端計算機系統，所述前端信息採集系統包括CCD圖像採集單元，圖像分析單元，圖像壓縮單元；其中，

所述CCD圖像採集單元分別與圖像分析單元和圖像壓縮單元相連，所述CCD圖像採集單元採集跑道助航燈狀態圖像，並將其分別發送到圖像分析單元和圖像壓縮單元；

所述圖像分析單元與圖像壓縮單元連接，所述圖像分析單元對所述助航燈狀態圖像進行模式識別，以檢測助航燈的燈光狀態信息，並將所述燈光狀態信息發送到圖像壓縮單元；

所述圖像壓縮單元與後端計算機系統連接，所述圖像壓縮單元具有圖像壓縮模塊和嵌入式處理模塊，所述圖像壓縮模塊將所述助航燈狀態圖像按照H.265壓縮標準進行壓縮處理，並將其發送到後端計算機系統；並且所述圖像壓縮單元將所述燈光狀態信息發送到後端計算機系統；所述嵌入式處理模塊用於設置系統參數和對圖像數據流程進行調度；

所述後端計算機系統，用於顯示助航燈狀態圖像，並將所述助航燈的燈光狀態信息與標準助航燈燈光狀態信息進行對比，判斷助航燈否異常工作，當有助航燈異常工作時，發出報警信息。

作為本實用新型的優選方案，所述嵌入式處理模塊設置系統參數，包括配置圖像數據壓縮參數，配置系統網絡參數。

作為本實用新型的優選方案，還包括FPGA圖像預處理單元，所述FPGA圖像預處理單元分別與CCD圖像採集單元、圖像分析單元以及圖像壓縮單元連接，所述FPGA圖像預處理單元接收所述助航燈狀態圖像，並對其進行至少包括降噪、增強、去抖和去霧的預處理。

作為本實用新型的優選方案，所述圖像分析單元為高性能DSP。

作為本實用新型的優選方案，還包括與圖像壓縮單元連接的PHY控制器，所述PHY控制器對所述助航燈狀態圖像和所述助航燈的燈光狀態信息進行處理，並將其通過乙太網絡發送到後端計算機系統。

作為本實用新型的優選方案，所述CCD圖像採集單元為低照度CCD圖像採集單元，並且所述低照度CCD圖像採集單元具有大靶面的1/2」CCD傳感器晶片。

作為本實用新型的優選方案，所述圖像壓縮單元為ARM+DSP架構的SOC晶片。

作為本實用新型的優選方案，還包括電源轉換單元，所述電源轉換單元的輸入端與外部電源連接，所述電源轉換單元的輸出端分別與CCD圖像採集單元、圖像預處理單元、FPGA圖像分析單元以及圖像壓縮單元連接，所述外部電源通過電源轉換單元對各單元進行供電。

綜上所述，由於採用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是：本實用新型採用CCD圖像採集單元，圖像分析單元，圖像壓縮單元組成了前端信息採集系統，本實用新型採集圖像信息範圍廣，實現了非接觸式的監測系統，技術先進，設備簡單可靠和布設施工靈活。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型優選的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本實用新型作詳細的說明。

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

一種基於圖像分析的機場助航燈監測系統，包括前端信息採集系統和後端計算機系統，所述前端信息採集系統包括CCD圖像採集單元，圖像分析單元，圖像壓縮單元。

在實際應用中，按平均每個機場跑道4000m計算，每隔500m安裝一臺前端信息採集系統，一個跑道需要8臺設備，在每處攝像頭固定好後，在跑道助航燈全部正常工作時進行一次攝像採集，對採集到的圖像進行分析，將助航燈在圖像中的位置加以確認。所述CCD圖像採集單元分別與圖像分析單元和圖像壓縮單元相連，在監測時，所述CCD圖像採集單元採集跑道助航燈狀態圖像，並將其分別發送到圖像分析單元和圖像壓縮單元。

所述圖像分析單元與圖像壓縮單元連接，所述圖像分析單元對所述助航燈狀態圖像進行模式識別，先將採集到的助航燈狀態圖像轉換為灰度圖像，再對圖像進行分割，將圖像中的助航燈圖像(亮像素)與背景圖像(暗像素)完全分離，再檢測助航燈所在區域中亮像素所佔的比重，得到助航燈的燈光狀態信息，並將所述燈光狀態信息發送到圖像壓縮單元。

所述圖像壓縮單元與後端計算機系統連接，所述圖像壓縮單元具有圖像壓縮模塊和嵌入式處理模塊，所述圖像壓縮模塊將所述助航燈狀態圖像按照H.265壓縮標準進行壓縮處理，並將其發送到後端計算機系統；並且所述圖像壓縮單元將所述燈光狀態信息發送到後端計算機系統；所述嵌入式處理模塊用於設置系統參數，配置系統網絡參數，如IP位址，網關等；並對圖像數據流程進行調度。

所述後端計算機系統，用於顯示助航燈狀態圖像，並將所述助航燈的燈光狀態信息與標準助航燈燈光狀態信息進行對比，判斷助航燈否異常工作，當有助航燈異常工作時，發出報警信息。

具體的，還包括FPGA圖像預處理單元，所述FPGA圖像預處理單元分別與CCD圖像採集單元、圖像分析單元以及圖像壓縮單元連接，所述FPGA圖像預處理單元接收所述助航燈狀態圖像，並對其進行至少包括降噪、增強、去抖和去霧的預處理。

具體的，所述CCD圖像採集單元為低照度CCD圖像採集單元，並且所述低照度CCD圖像採集單元具有靶面尺寸為1/2英寸的CCD傳感器晶片，以便提高圖像在低照度環境下的圖像質量，提高圖像分析的準確率。

具體的，所述圖像壓縮單元為ARM+DSP架構的SOC晶片，所述嵌入式處理模塊採用ARM Cotex A9的嵌入式硬體處理構架，其中採用高性能浮點型DSP完成圖像壓縮，用以實現對採集的原始圖像編碼壓縮傳輸，其中ARM處理器完成壓縮數據流程控制、系統參數配置、網絡數據傳輸控制。

具體的，所述圖像分析單元為高性能DSP，對圖像數據接收及傳輸、助航燈圖像分析。其它硬體設計主要內容有：完成存儲器擴展外圍電路、DSP復位及時鐘電路、串行口等接口電路。

具體的，還包括與圖像壓縮單元連接的PHY控制器，所述PHY控制器對所述助航燈狀態圖像和所述助航燈的燈光狀態信息進行處理，並將其通過乙太網絡發送到後端計算機系統。

具體的，還包括電源轉換單元，所述電源轉換單元的輸入端與外部電源連接，所述電源轉換單元的輸出端分別與CCD圖像採集單元、FPGA圖像預處理單元、圖像分析單元以及圖像壓縮單元連接，所述外部電源通過電源轉換單元對各單元進行供電，電源轉換單元接收外部電源設備提供的12V電源，變換成系統內部所需要的3.3V、2.5V、1.8V、1.1V電源，完成對各組電源的上電時序的管理和控制。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。