[发明专利]一种基于结构光的机场跑道异物检测系统

说明书

本发明公开一种基于结构光的机场跑道异物检测系统，所述系统包括检测车和安装于检测车上的线激光器模块、图像采集模块、计算机控制与处理模块，线激光器模块安装于检测车后端，以一定姿态将结构光平面投射到跑道路面上形成结构光光条；图像采集模块位于检测车后端，与线激光器模块位于垂直于跑道路面的同一平面上，以一定姿态采集跑道路面的光条图像，然后将光条图像数据传输到计算机中；计算机控制与处理模块位于检测车内部，控制图像采集模块采集跑道路面的光条图像，同时通过相关软件实时处理光条图像数据，判断跑道上是否存在异物。

技术领域

本发明提供了一种检测系统，涉及基于结构光的机场跑道异物检测系统，属于基于计算机视觉的机场跑道异物检测技术领域。

背景技术

机场跑道异物(Foreign Object Debris，FOD)指的是外来物，即可能损伤或破坏航空器或系统的某种外来的物质、碎屑或物体。FOD对飞机起飞和降落的安全造成了严重的威胁。很多案例都表明，飞机的发动机很容易吸入机场跑道上的外来物，一小块塑料布或一只小鸟吸入发动机都可能引起空停，一个小螺钉或金属片等尖锐物品都可能扎破轮胎引起爆破，而产生的橡胶碎片可能击伤飞机机体或重要部件，如油箱、液压管等。据保守估计，每年全球因FOD造成的损失至少30-40亿美元。

自2000年法航协和号飞机悲剧发生后，各国纷纷开始FOD探测系统的研究与开发，目前世界上较为典型的4种系统，它们分别是英国的Tarsier系统、以色列的FODetect系统、美国的FODFinder系统和新加坡的iFerret系统。

(1)Tarsier系统

Tarsier系统使用的探测传感器为毫米波雷达。该系统具有探测距离长、高分辨率的特点，能够对目标进行实时自动探测、识别和定位。

(2)FODetect系统

FODetect系统使用的探测传感器为毫米波雷达和光学摄像设备。该系统是由多个安装于跑道边灯上的检测单元所组成，对跑道中线附近的区域进行检测，发现FOD后，可立即报警、定位并提供FOD的视频图像，在夜间还可使用激光指示器协助将碎片取出。

(3)FODFinder系统

FODFinder系统是一套移动式FOD监控系统，使用的探测传感器是由毫米波雷达、光学摄像设备和高精度GPS定位系统组成，安装在监测车顶部，这套系统的独特之处在于其是可移动的。

(4)iFerret系统

iFerret系统使用的探测传感器为光学摄像设备，通过在跑道上每隔一定间距装置先进的高分辨率功能的摄像机，自动探测和辨认跑道上的障碍物。但是该系统在能见度低的情况下具有很多局限性，性能易受到黑夜和阴雨天气环境的影响和制约。

综上所述，现有机场跑道异物检测系统所用的探测传感器主要分为毫米波雷达、可见光及红外摄像机。它们各有优缺点：毫米波雷达具有高精度测角和测距等优点，但信号处理复杂，目标特征信息较少。可见光摄像机的图像细节信息丰富，对目标特征的描述准确，但也易受背景环境及天气的影响。红外摄像机可以测得目标的红外图像信息，在夜晚有很大优势，具有测角精度高、测量连续，干扰较少等优点，但测距距离有限，硬件成本较高。

授权公告号为CN202583489U、授权公告日为2012年12月5日的中国实用新型专利公开了一种机场跑道异物检测装置。该系统在机场跑道的同一侧放置两个塔台，在每个塔台上设有雷达和摄像设备，利用雷达、摄像设备实现交互检测。该系统的缺点在于由雷达和摄像设备构建了两套相互独立又能相互验证的异物检测系统，系统复杂度高且成本较高。