一种混凝土材质飞机跑道路面的胶印识别方法
【技术领域】
[0001]本发明属于数字图像识别技术领域，特别是涉及一种混凝土材质飞机跑道路面的胶印识别方法。
【背景技术】
[0002]随着民航运输业的繁荣发展，机场跑道上飞机起降变得日益密集，因此跑道着陆区路面上附着的黑色胶印也日益增厚，这些黑色胶印不仅会降低飞机轮胎与跑道之间的摩擦系数，而且会影响飞机起降安全。当前，国内外的跑道胶印清洗设备主要包括高压清洗机、地面铣刨机、移动式抛丸机等。然而，相对于大面积的飞机跑道，这类设备仍然效率低下，为了尽快完成跑道的除胶工作，同时也不影响航班的正常起降，除胶工作人员通常需要在夜间机场关闭以后，先通过肉眼在跑道路面上找到胶印，再利用这些操作除胶设备采用高压水冲洗、机械刷打磨、化学药剂清洗等方法清除胶印。
[0003]由于上述的除胶方式受人力限制比较严重，不仅影响了飞机跑道除胶工作的效率，也与当前特种设备大型化、高效化的发展方向不符，因此国内外开始研发大型的车载移动式跑道除胶车，然而这类大型除胶车不仅价格昂贵，而且需要驾驶员进行现场操作，这些操作包括控制除胶车的行驶方向、确定跑道路面上的胶印位置、操作除胶车的除胶机构工作等，这类设备仍旧需要操作人员在现场进行工作的监控，特别是冬季寒冷的晚上，将给现场操作人员带来一定的不便。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够提高自动化程度和工作高效、并降低对人工依赖性的混凝土材质飞机跑道路面的胶印识别方法。
[0005]为了达到上述目的，本发明提供的混凝土材质飞机跑道路面的胶印识别方法包括按顺序进行的下列步骤:
[0006]I)利用摄像头对机场道面进行拍摄以获得图像；
[0007]2)将上述拍摄的图像分割成三个区域:左无效区域、右无效区域和胶印识别区域，其中胶印识别区域为下底与图像底边宽度相同，上底与图像顶边重合的等腰梯形，该区域与车载式除胶设备即将清除的区域对应；左无效区域和右无效区域为图像中扣除胶印识别区域后余下的两个直角三角形；
[0008]3)对上述胶印识别区域的图像中各像素点数据进行灰度化后再二值化处理；
[0009]4)对上述二值化后的图像数据进行中值滤波，以消除孤立的噪声点；
[0010]5)从上述去噪后的二值化图像数据中统计出像素值为O和255的像素点个数nl和n2 ；
[0011]6)将像素值为O的像素点视为胶印对应的点，则像素值为O的像素点占像素值为O和255的总像素点的比值q = nl/(nl+n2)就等于当前胶印识别区域202内胶印所占的面积比，输出该比值q。
[0012]所述的混凝土材质飞机跑道路面的胶印识别方法还包括将上述胶印的比值q与设定阈值Q进行比较，如果该比值q超过设定阈值Q，则认为该胶印识别区域202内的胶印需要被清除的步骤。
[0013]在步骤I)中，所述的摄像头安装于车载式除胶设备前端的中间位置，并且摄像头的安装高度调整至其拍摄的图像中底边的宽度与车载式除胶设备的实际工作宽度一致。
[0014]在步骤3)中，所述的对上述胶印识别区域202的图像中各像素点数据进行灰度化后再二值化处理的具体过程为:对每一点的RGB颜色数据根据Gray = 0.11B+0.59G+0.3R进行灰度化，灰度化完成后的图像数据均在O?255之间，根据众多这类灰度化后的跑道路面图片的数据，利用统计学分别统计出路面上有胶印位置和没有胶印位置上对应像素点的灰度值Grayl和Gray2，接着以Grayl和Gray2的平均值为图像二值化的阈值对图像进行二值化。
[0015]在步骤4)中，所述的中值滤波方法为:在二值化后的图像中，取一点的nXn相邻区域为采样窗口，对该窗口内奇数个像素点进行统计，该奇数为不大于η X η且最接近η X η的整数，分别统计出像素值为O和255的个数kl和k2，将kl，k2较大者对应的像素值赋值给该点的像素值；依此算法对整幅图像进行滤波。
[0016]本发明提供的混凝土材质飞机跑道路面的胶印识别方法可以较为准确地实现混凝土材质跑道路面上橡胶印的自动识别，为自动除胶车的胶印识别装置提供了一种可行的参考方法。利用以上胶印识别方法，将能实现飞机跑道除胶设备对橡胶胶印的自动查找过程，从而不再需要人工现场查找胶印，在车载式除胶设备装有自主导航设备的条件下，其将不再需要驾驭室这一结构。这样不受驾驶员工作时间、安全、舒适等因素限制的车载式除胶设备将会解决该类设备价格昂贵、效率受限的问题。
【附图说明】
[0017]图1是本发明提供的混凝土材质飞机跑道路面的胶印识别方法流程图；
[0018]图2是本发明提供的混凝土材质飞机跑道路面的胶印识别方法中分割图像区域示意图。
【具体实施方式】
[0019]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0020]如图1所示，本发明提供的混凝土材质飞机跑道路面的胶印识别方法包括按顺序进行的下列步骤:
[0021]I)利用摄像头对机场道面进行拍摄以获得图像；
[0022]将摄像头安装于车载式除胶设备前端的中间位置，并且调整摄像头的安装高度，以使该摄像头拍摄的图像中底边的宽度与车载式除胶设备的实际工作宽度一致；
[0023]2)将上述拍摄的图像分割成如图2所示的三个区域:左无效区域201、右无效区域203和胶印识别区域202，其中胶印识别区域202为下底与图像底边宽度相同，上底与图像顶边重合的等腰梯形，该区域与车载式除胶设备即将清除的区域对应；左无效区域201和右无效区域203为图像中扣除胶印识别区域202后余下的两个直角三角形，这两个区域是除胶设备无需清除的区域，后面的步骤将不对这两个区域内的像素点数据做任何处理；
[0024]3)对上述胶印识别区域202的图像中各像素点数据进行灰度化后再二值化处理；具体处理过程为，对每一点的RGB颜色数据根据Gray = 0.11B+0.59G+0.3R进行灰度化，灰度化完成后的图像数据均在O?255之间，根据众多这类灰度化后的跑道路面图片的数据，利用统计学分别统计出路面上有胶印位置和没有胶印位置上对应像素点的灰度值Grayl和Gray2，接着以Grayl和Gray2的平均值为图像二值化的阈值对图像进行二值化；
[0025]4)对上述二值化后的图像数据进行中值滤波，以消除孤立的噪声点；具体的中值滤波方法为，在二值化后的图像中，取一点的η X η相邻区域为采样窗口，对该窗口内奇数个像素点进行统计，该奇数为不大于nXn且最接近nXn的整数，分别统计出像素值为O和255的个数kl和k2，将kl，k2较大者对应的像素值赋值给该点的像素值；依此算法对整幅图像进行滤波；
[0026]5)从上述去噪后的二值化图像数据中统计出像素值为O和255的像素点个数nl和n2 ；
[0027]6)将像素值为O的像素点视为胶印对应的点，则像素值为O的像素点占像素值为O和255的总像素点的比值q = nl/(nl+n2)就等于当前胶印识别区域202内胶印所占的面积比，输出该比值q。
[0028]所述的混凝土材质飞机跑道路面的胶印识别方法还包括将上述胶印的比值q与设定阈值Q进行比较，如果该比值q超过设定阈值Q，则认为该胶印识别区域202内的胶印需要被清除的步骤。
[0029]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种混凝土材质飞机跑道路面的胶印识别方法，其特征在于:其包括按顺序进行的下列步骤: 1)利用摄像头对机场道面进行拍摄以获得图像； 2)将上述拍摄的图像分割成三个区域:左无效区域(201)、右无效区域(203)和胶印识别区域(202)，其中胶印识别区域(202)为下底与图像底边宽度相同，上底与图像顶边重合的等腰梯形，该区域与车载式除胶设备即将清除的区域对应；左无效区域(201)和右无效区域(203)为图像中扣除胶印识别区域(202)后余下的两个直角三角形； 3)对上述胶印识别区域(202)的图像中各像素点数据进行灰度化后再二值化处理； 4)对上述二值化后的图像数据进行中值滤波，以消除孤立的噪声点； 5)从上述去噪后的二值化图像数据中统计出像素值为O和255的像素点个数nl和n2 ； 6)将像素值为O的像素点视为胶印对应的点，则像素值为O的像素点占像素值为O和255的总像素点的比值q = nl/(nl+n2)就等于当前胶印识别区域202内胶印所占的面积比，输出该比值q。
2.根据权利要求1所述的混凝土材质飞机跑道路面的胶印识别方法，其特征在于:所述的混凝土材质飞机跑道路面的胶印识别方法还包括将上述胶印的比值q与设定阈值Q进行比较，如果该比值q超过设定阈值Q，则认为该胶印识别区域202内的胶印需要被清除的步骤。
3.根据权利要求1所述的混凝土材质飞机跑道路面的胶印识别方法，其特征在于:在步骤I)中，所述的摄像头安装于车载式除胶设备前端的中间位置，并且摄像头的安装高度调整至其拍摄的图像中底边的宽度与车载式除胶设备的实际工作宽度一致。
4.根据权利要求1所述的混凝土材质飞机跑道路面的胶印识别方法，其特征在于:在步骤3)中，所述的对上述胶印识别区域202的图像中各像素点数据进行灰度化后再二值化处理的具体过程为:对每一点的RGB颜色数据根据Gray = 0.11B+0.59G+0.3R进行灰度化，灰度化完成后的图像数据均在O?255之间，根据众多这类灰度化后的跑道路面图片的数据，利用统计学分别统计出路面上有胶印位置和没有胶印位置上对应像素点的灰度值Grayl和Gray2，接着以Grayl和Gray2的平均值为图像二值化的阈值对图像进行二值化。
5.根据权利要求1所述的混凝土材质飞机跑道路面的胶印识别方法，其特征在于:在步骤4)中，所述的中值滤波方法为:在二值化后的图像中，取一点的nXn相邻区域为采样窗口，对该窗口内奇数个像素点进行统计，该奇数为不大于ηΧη且最接近ηΧη的整数，分别统计出像素值为O和255的个数kl和k2，将kl，k2较大者对应的像素值赋值给该点的像素值；依此算法对整幅图像进行滤波。
【专利摘要】一种混凝土材质飞机跑道路面的胶印识别方法。其包括对机场道面进行拍摄以获得图像；将图像分割成三区域；对图像中各像素点数据进行灰度化后再二值化处理；对二值化后的图像数据进行中值滤波；从去噪后的二值化图像数据中统计出像素值为0和255的像素点个数n1和n2；将像素值为0的像素点视为胶印对应的点，则像素值为0的像素点占像素值为0和255的总像素点的比值q＝n1/(n1+n2)就等于当前胶印识别区域202内胶印所占的面积比，输出该比值q等步骤。本发明提供的混凝土材质飞机跑道路面的胶印识别方法可以较为准确地实现混凝土材质跑道路面上橡胶印的自动识别，为自动除胶车的胶印识别装置提供了一种可行的参考方法。
【IPC分类】G06T7-00
【公开号】CN104616314
【申请号】CN201510096037
【发明人】刘晓琳, 郭双, 袁昆
【申请人】中国民航大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年3月4日