基于图像处理技术的机场跑道检测车定位方法研究

论文摘要

随着计算机、通信、数字图像处理以及光电技术的发展,机场道面检测系统已经发展为集成图像处理、激光测量、GPS定位、数据库和网络等技术的智能系统,其中GPS主要用于检测系统的自身定位。对于机场跑道来说,定期、精确的检测跑道道面显得格外重要,但是在战时或者特殊环境下对军用机场跑道进行检测时不能应用GPS定位,因此探索一种利用跑道自身的特点进行检测车定位的方法是非常必要的。本课题针对机场跑道有道缝的特点提出了以道缝为参考的定位方法。该方法基于图像处理技术在采集的跑道图像上提取出道缝十字叉,根据十字叉位置和方向的变化来确定检测车在跑道上移动的距离和偏转角度,从而实现机场跑道检测车的自身定位。论文首先对定位系统的硬件部分进行了设计,主要包括CCD数字相机、广角镜头和IEEE1394图像采集卡的选取,解决了相机在检测车行进过程中拍摄较宽道面的问题。其次,基于LabVIEW和IMAQ Vision平台设计了图像采集、压缩、校正、滤波、Canny边缘检测以及Hough变换等图像处理算法,实现了道缝十字叉的有效提取,并且编写距离和道块判定、车身位置预判程序计算出检测车在跑道上的位置坐标和车身朝向角,完成了检测车的自身定位。最后,利用LabVIEW中VISA和TCP函数,分别设计了串口和TCP两种数据传输方式的发送和接收程序,实现了定位数据的实时上传。通过对实验数据的分析得出,以道缝为参考的定位方法的程序定位周期为125ms,定位误差小于0.5m,满足系统定位的要求,证明了该方法用于检测车自身定位是可行的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 机场道面检测系统的国内外发展现状
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 第二章 定位系统方案设计
• 2.1 定位方法设计
• 2.1.1 以道缝为参考的定位方法原理
• 2.1.2 定位方法总体结构流程
• 2.2 定位系统设计原则
• 2.3 定位系统硬件选取
• 2.3.1 数字相机的选取
• 2.3.2 镜头的选取
• 2.3.3 图像采集卡的选取
• 2.4 软件开发平台选取
• 2.5 总结
• 第三章 以道缝为参考的定位方法关键技术研究
• 3.1 以道缝为参考的定位方法的总体实现及要求
• 3.2 图像采集
• 3.2.1 LabVIEW实现图像采集
• 3.2.2 图像压缩
• 3.3 图像预处理
• 3.3.1 图像校正
• 3.3.2 滤波
• 3.4 道缝十字叉提取
• 3.4.1 模板匹配
• 3.4.2 图像分割
• 3.4.3 道缝十字叉提取的LabVIEW实现
• 3.4.4 时间及误差分析
• 3.5 车身位置解算
• 3.5.1 距离与道块判定
• 3.5.2 连续定位的算法实现
• 3.5.3 车身位置预判
• 3.6 总结
• 第四章 定位数据分析
• 4.1 相机抖动对定位精度的影响
• 4.1.1 垂直方向（上下）抖动
• 4.1.2 相机摆动
• 4.1.3 水平方向抖动
• 4.2 定位数据分析
• 4.2.1 定位程序实验验证方案设计
• 4.2.2 定位数据分析
• 4.3 总结
• 第五章 定位数据传输
• 5.1 串口传输
• 5.1.1 串口简介
• 5.1.2 串行通信的LabVIEW实现
• 5.2 网络传输
• 5.2.1 TCP/IP协议简介
• 5.2.2 TCP数据传输的LabVIEW实现
• 5.3 总结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果
• 附录 定位程序界面