一種多通道fod自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1機(jī)場(chǎng)跑道異物檢測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)fod是指任何不屬于機(jī)場(chǎng)的東西，但可能對(duì)機(jī)場(chǎng)造成損失或飛機(jī)損壞的第三方。典型的FOD目標(biāo)有:混凝土瀝青碎塊、金屬器件、橡膠碎片、塑料制品、動(dòng)植物。目前,國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)跑道監(jiān)察工作主要靠道面巡查人員每天四次步行檢查完成,在道面巡查時(shí)將關(guān)閉跑道,這使得航班通行能力大大降低。隨著實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)日益成熟,開(kāi)發(fā)自動(dòng)化的機(jī)場(chǎng)跑道異物檢測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)成為可能。為了快速檢測(cè)并清除機(jī)場(chǎng)跑道異物,文中提出了一種全天時(shí)、全天候、全自動(dòng)、高檢測(cè)率的機(jī)場(chǎng)跑道異物檢測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)包括由毫米波雷達(dá)、可見(jiàn)光攝像機(jī)、紅外熱成像攝像機(jī)組成的探測(cè)傳感器和在機(jī)場(chǎng)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)下構(gòu)建的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)及FOD實(shí)時(shí)告警系統(tǒng),采用毫米波雷達(dá)信息,可見(jiàn)光、紅外圖像信息多源數(shù)據(jù)融合的目標(biāo)識(shí)別分類(lèi)處理算法。2自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備主要用于型地面采空車(chē)2000年7月,法航協(xié)和號(hào)飛機(jī)失事后,各國(guó)開(kāi)始了對(duì)FOD探測(cè)系統(tǒng)的研制,比較典型的有英國(guó)開(kāi)發(fā)的TarsierRadar系統(tǒng)、以色列開(kāi)發(fā)的FODetect系統(tǒng)、美國(guó)開(kāi)發(fā)的FODFinder系統(tǒng)和新加坡開(kāi)發(fā)的iFerret系統(tǒng)。各系統(tǒng)的特點(diǎn)如表1所示。美國(guó)的FODFinder系統(tǒng)主打車(chē)載式移動(dòng)探測(cè)平臺(tái),這種方式?jīng)]有根本改變需要人為參加FOD檢測(cè)的模式,而僅僅是使得檢測(cè)清理過(guò)程機(jī)械化,這一系統(tǒng)比較適合小型機(jī)場(chǎng)。以色列的FODetect系統(tǒng),產(chǎn)品體積較小,安裝在跑道邊燈,由120套子探測(cè)器覆蓋整個(gè)機(jī)場(chǎng)跑道,這種模式可以有效的避免跑道邊燈對(duì)探測(cè)系統(tǒng)的影響,但其工作環(huán)境緊鄰飛機(jī),受強(qiáng)風(fēng),油污侵蝕嚴(yán)重。同時(shí)子探測(cè)器規(guī)模龐大,系統(tǒng)的開(kāi)發(fā),維護(hù)成本較高。新加坡的iFerret智能檢測(cè)系統(tǒng)使用了星光級(jí)攝像設(shè)備,攝像系統(tǒng)24h對(duì)機(jī)場(chǎng)跑道進(jìn)行拍攝以獲取目標(biāo),這種工作模式圖像處理數(shù)據(jù)量大,過(guò)程復(fù)雜,致命的缺點(diǎn)是可見(jiàn)光攝像機(jī)受光照影響很大,在跑道積水和黑夜的條件下檢測(cè)效率低。英國(guó)的TarsierRadar系統(tǒng)是目前較成熟的FOD檢測(cè)系統(tǒng),在多個(gè)國(guó)家的機(jī)場(chǎng)安裝,其第一代產(chǎn)品只有毫米波雷達(dá),安裝在跑道一側(cè),其后產(chǎn)品又加入了可見(jiàn)光及紅外燈光學(xué)攝像設(shè)備。TarsierRadar系統(tǒng)雖然加裝了光學(xué)攝像機(jī),但其僅只是方便工作人員對(duì)FOD進(jìn)行人工識(shí)別,TarsierRadar系統(tǒng)仍然沒(méi)有脫離需要人工判斷FOD這種模式。隨著可見(jiàn)光、紅外圖像融合識(shí)別技術(shù)的發(fā)展和紅外熱成像設(shè)備成本的降低,使用可見(jiàn)光攝像機(jī)與紅外熱成像攝像機(jī)對(duì)FOD目標(biāo)采集圖像并進(jìn)行圖像融合檢測(cè)與識(shí)別,可實(shí)現(xiàn)FOD檢測(cè)系統(tǒng)的全天候、全天時(shí)與全自動(dòng)。3系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究3.1監(jiān)視與測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)2009年FAA咨詢(xún)公告中給出的參考,提出了FOD系統(tǒng)應(yīng)具備的基本功能要求:①在各種環(huán)境條件下24h對(duì)跑道進(jìn)行監(jiān)視;②同時(shí)對(duì)多個(gè)FOD目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)與識(shí)別并給出不同級(jí)別的告警信號(hào);③建立FOD數(shù)據(jù)庫(kù)記錄詳細(xì)的FOD信息以便后期調(diào)查分析。相應(yīng)的系統(tǒng)基本性能指標(biāo):①1.2km外能探測(cè)到直徑3cm的未經(jīng)涂色的球體;②可以分辨出相距3m的兩個(gè)FOD;③在4min以?xún)?nèi)完成從FOD發(fā)現(xiàn)到識(shí)別與告警。3.2基于式監(jiān)控的機(jī)場(chǎng)異物檢測(cè)系統(tǒng)方案b機(jī)場(chǎng)跑道異物檢測(cè)系統(tǒng)方案:由毫米波雷達(dá)實(shí)時(shí)掃描跑道檢測(cè)FOD目標(biāo),光學(xué)攝像機(jī)拍攝FOD目標(biāo),使用終端數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)對(duì)毫米波雷達(dá)信息,可見(jiàn)光、紅外圖像信息進(jìn)行綜合處理,通過(guò)機(jī)場(chǎng)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)發(fā)出FOD威脅告警并將識(shí)別結(jié)果及其他信息告知監(jiān)控中心和清理站,再完成處理后FOD數(shù)據(jù)庫(kù)記錄目標(biāo)信息。毫米波雷達(dá)作為現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要組成部分,其高分辨率的探測(cè)能力可以精確的檢測(cè)到跑道道面上的微小異物。為了能快速地提取FOD目標(biāo)的各種特征,判斷其對(duì)機(jī)場(chǎng)跑道的威脅等級(jí),及時(shí)報(bào)警,加入可見(jiàn)光攝像機(jī)系統(tǒng)對(duì)FOD目標(biāo)拍照分析。而可見(jiàn)光視頻系統(tǒng)受光照,天氣等因素的影響較大,因此引入紅外熱成像攝像機(jī)系統(tǒng)輔助對(duì)跑道異物目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和識(shí)別。系統(tǒng)由3個(gè)工作平臺(tái)構(gòu)成:監(jiān)控塔,監(jiān)控中心,FOD清理工作站。三個(gè)工作平臺(tái)通過(guò)機(jī)場(chǎng)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與通訊。探測(cè)傳感器安裝于監(jiān)控塔上,監(jiān)控塔安裝在距跑道200m處,高度7m。傳感器塔架安裝模式有很多優(yōu)點(diǎn),單一的塔架上空間充足,可以配置體積稍大的探測(cè)器提高其性能,可以配置探測(cè)器保護(hù)裝置保護(hù)設(shè)備,同時(shí)各傳感器安裝比較集中,可使用同一個(gè)終端信息計(jì)算機(jī)及時(shí)分析處理與傳輸數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的物理分布方案如圖1所示,圖中包含監(jiān)控塔、監(jiān)控中心、FOD清理工作站3個(gè)主要的工作平臺(tái)。表2為3個(gè)系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的機(jī)場(chǎng)設(shè)施以及各個(gè)機(jī)場(chǎng)設(shè)施包含的硬件。檢測(cè)系統(tǒng)的主要工作流程如下:Step1系統(tǒng)啟動(dòng),工作人員就位,硬件系統(tǒng)啟動(dòng),軟件系統(tǒng)自檢。Step2監(jiān)控塔毫米波雷達(dá)開(kāi)始對(duì)機(jī)場(chǎng)跑道進(jìn)行不間斷掃描。Step3當(dāng)雷達(dá)檢測(cè)到異物時(shí),啟動(dòng)實(shí)時(shí)警報(bào),并將FOD目標(biāo)距離位置信息發(fā)給光學(xué)攝像機(jī)。光學(xué)攝像機(jī)對(duì)FOD進(jìn)行拍照,根據(jù)光學(xué)圖像對(duì)FOD目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別并給出威脅等級(jí)。Step4監(jiān)控塔將FOD完成識(shí)別的數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控中心,監(jiān)控中心做出決定是否需要清理,如果光學(xué)相機(jī)未能完成FOD識(shí)別,則監(jiān)控中心可手動(dòng)操控雷達(dá)和光學(xué)相機(jī)對(duì)FOD目標(biāo)進(jìn)行人工驗(yàn)證與確認(rèn)。Step5收到監(jiān)控中心清除FOD指令后,清理工作站派出工作人員回收FOD,并把清理信息與FOD現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)上傳監(jiān)控中心,監(jiān)控中心整理數(shù)據(jù)并保存。系統(tǒng)工作流程圖如圖2所示。根據(jù)智能機(jī)場(chǎng)異物檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)施及設(shè)備表,設(shè)計(jì)了該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)采用星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)慕橘|(zhì)根據(jù)監(jiān)控塔與機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)控制中心的距離遠(yuǎn)近,使用光纖或是其他傳輸介質(zhì)。數(shù)據(jù)處理終端處理雷達(dá)、可見(jiàn)光、紅外圖像和視頻信息,并將FOD自動(dòng)識(shí)別的結(jié)果進(jìn)行集成發(fā)送給FOD數(shù)據(jù)處理中心。FOD數(shù)據(jù)處理中心接收數(shù)據(jù)信息及時(shí)顯示,并進(jìn)行數(shù)據(jù)二次處理并存儲(chǔ),同時(shí)系統(tǒng)服務(wù)器提供傳感器的控制功能,方便機(jī)場(chǎng)監(jiān)控人員控制各個(gè)傳感器或監(jiān)視其的工作狀態(tài)。數(shù)據(jù)備份服務(wù)器用于實(shí)時(shí)存儲(chǔ)當(dāng)前的機(jī)場(chǎng)跑道路FOD信息,監(jiān)控中心將FOD信息傳送給跑道清理人員,指導(dǎo)清理人員快速清理FOD。整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。3.3勘探系統(tǒng)3.3.1低分辨率散射面積的fod目標(biāo)毫米波雷達(dá)相對(duì)于微波雷達(dá)天線(xiàn)和微波元器件較小,很適合安裝在機(jī)場(chǎng)跑道附近。毫米波雷達(dá)主要功能是在自動(dòng)巡視狀態(tài)下全天不間斷的對(duì)跑道進(jìn)行掃描,檢測(cè)到FOD時(shí)觸發(fā)警告,繪制FOD機(jī)場(chǎng)位置圖,將FOD的距離和坐標(biāo)信息發(fā)送給光學(xué)攝像機(jī)。在手動(dòng)操作時(shí),響應(yīng)FOD監(jiān)控中心進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。毫米波雷達(dá)測(cè)量的距離分辨率和測(cè)量距離的兩個(gè)重要性能指標(biāo)。雷達(dá)的距離分辨率正比于匹配濾波后的接受脈沖寬度,反比于帶寬,公式為:ΔR=cΔτ2(1)ΔR=c2B(2)ΔR=cΔτ2(1)ΔR=c2B(2)式中,ΔR為距離單元長(zhǎng)度;c為光速;Δτ為匹配接受的脈沖寬度;B=1/Δτ為發(fā)射信號(hào)的帶寬。實(shí)際雷達(dá)需要的距離分辨率的高低是相對(duì)于目標(biāo)的。當(dāng)FOD目標(biāo)沿雷達(dá)視線(xiàn)方向的尺寸L大于等于ΔR時(shí),雷達(dá)即可分辨,并將其視為一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)或面目標(biāo)。毫米波雷達(dá)系統(tǒng)采用收發(fā)公用一臺(tái)天線(xiàn),下式為雷達(dá)的探測(cè)距離的估算公式:Rmax=[ΡtA2rσ4πλ2Simin]14(3)Rmax=[ΡtG2rλ2σ(4π)3Simin]14(4)Rmax=[PtA2rσ4πλ2Simin]14(3)Rmax=[PtG2rλ2σ(4π)3Simin]14(4)式中,Rmax為雷達(dá)探測(cè)的最遠(yuǎn)距離;σ為目標(biāo)散射面積(RCS);Pt為雷達(dá)發(fā)射功率;At為接受天線(xiàn)的有效面積;G為天線(xiàn)增益;Simin為雷達(dá)可檢測(cè)到的最小回收信號(hào)功率。兩公式可通過(guò)天線(xiàn)增益和有效面積之間的關(guān)系G=4πA/λ2來(lái)轉(zhuǎn)換,而且公式未考慮設(shè)備的實(shí)際損耗,環(huán)境噪聲等因素,方程中目標(biāo)有效散射面積σ和最小可檢測(cè)信號(hào)Simin可通過(guò)大量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)求得經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。式(3)、式(4)中除了σ散射面積其他參數(shù)均與雷達(dá)有關(guān),FOD目標(biāo)種類(lèi)繁多,不同屬性的FOD目標(biāo),其散射面積σ計(jì)算方法不同而且比較復(fù)雜,但典型的FOD目標(biāo)是厘米級(jí)的物體,尺寸遠(yuǎn)大于毫米波雷達(dá)的波長(zhǎng),處在光學(xué)區(qū),其散射面積就是其幾何光學(xué)投影面積。毫米波雷達(dá)根據(jù)自身探測(cè)性能和探測(cè)的目標(biāo)需要配備相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)。處在自動(dòng)工作模式時(shí),毫米波雷達(dá)全天對(duì)跑道進(jìn)行掃描檢測(cè),為了保證飛機(jī)在跑道上的安全,毫米波雷達(dá)對(duì)整個(gè)跑道的掃描時(shí)間應(yīng)該低于兩架次飛機(jī)通過(guò)跑道的時(shí)間。根據(jù)不同機(jī)場(chǎng)航班起降的頻繁程度可調(diào)整雷達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。雷達(dá)掃描速度的公式為:轉(zhuǎn)動(dòng)掃描速度=航班起降間隔時(shí)間180°(5)=航班起降間隔時(shí)間180°(5)3.3.2外熱成像攝像機(jī)fod目標(biāo)識(shí)別光學(xué)攝像機(jī)系統(tǒng)由可見(jiàn)光攝像機(jī)與紅外攝像機(jī)組成,主要功能是在接收到毫米波雷達(dá)系統(tǒng)給出的FOD目標(biāo)距離坐標(biāo)信號(hào)后對(duì)FOD目標(biāo)進(jìn)行拍攝?？梢?jiàn)光攝像機(jī)主要用于光照和天氣條件較好的環(huán)境下拍攝。FOD目標(biāo)環(huán)境圖像、FOD目標(biāo)精確圖像對(duì)后期FOD目標(biāo)的檢測(cè)和識(shí)別有很重要的作用,因此可見(jiàn)光攝像機(jī)具備同時(shí)拍攝廣角整體場(chǎng)景圖像和窄角局部精細(xì)圖像的能力,選用變焦能力較強(qiáng)的鏡頭即可滿(mǎn)足要求。鏡頭焦距與鏡頭視場(chǎng)角的關(guān)系為:鏡頭焦距越長(zhǎng),其鏡頭的視場(chǎng)角就越小。在鏡頭焦距一定的情況下,鏡頭規(guī)格與鏡頭視場(chǎng)角的關(guān)系為:鏡頭規(guī)格越大,其鏡頭的視場(chǎng)角也越大。因此在鏡頭物距一定的情況下,隨著鏡頭焦距的變大,拍攝到的畫(huà)面范圍就越小,但畫(huà)面細(xì)節(jié)越來(lái)越清晰,反之亦然。根據(jù)機(jī)場(chǎng)跑道背景相對(duì)簡(jiǎn)單的特點(diǎn),根據(jù)經(jīng)驗(yàn)信息要實(shí)現(xiàn)FOD目標(biāo)3cm×3cm大小物體在可見(jiàn)光圖像中的檢測(cè),一般來(lái)說(shuō)需要4×4像素,而要達(dá)到目標(biāo)識(shí)別,需要15×15像素?？臻g分辨率是一個(gè)相機(jī)所能分辨的最小角尺度,它對(duì)相機(jī)的探測(cè)能力極為重要,可以通過(guò)下式得出空間分辨率:α=df(6)α=df(6)式中,α為相機(jī)某一方向上的空間分辨率(mrad);d為探測(cè)器與α同一方向上的像元尺寸(μm);f為相機(jī)鏡頭的焦距(mm)。而相機(jī)某一方向上的像元尺寸又與所選相機(jī)的成像CCD靶面尺寸和相機(jī)成像像素有關(guān):d=WΝ1(7)d=ΗΝ2(8)式中,d為探測(cè)器與α同一方向上的像元尺寸(μm);W,H為相機(jī)CCD靶面尺寸(μm);N1,N2為相機(jī)成像的像素。根據(jù)相機(jī)常用的探測(cè)和識(shí)別能力判定準(zhǔn)則,在目標(biāo)圖像有足夠?qū)Ρ榷鹊那闆r下,可以由下式得出相機(jī)對(duì)特定目標(biāo)的探測(cè)和識(shí)別距離。L=√abαβn1n2(9)式中,L為相機(jī)的作用距離(km);a,b為目標(biāo)的水平、垂直尺寸(m);α,β為相機(jī)的水平、垂直空間分辨率(mrad);n1,n2為目標(biāo)的水平、垂直像素?cái)?shù)。由式(9)可以得出FOD目標(biāo)成像像素?cái)?shù)與攝像機(jī)參數(shù),目標(biāo)自身參數(shù)的公式:n1n2=Ν1Ν2f2WΗ?abL2(10)公式的右邊第一項(xiàng)是攝像機(jī)相關(guān)參數(shù),右邊第二項(xiàng)是目標(biāo)相關(guān)參數(shù)。例如采用2000mm焦距鏡頭,4.8mm×3.6mm成像CCD,1600×1200像素的光學(xué)攝像機(jī)在1.2km外檢測(cè)3cm×3cm大小的FOD目標(biāo)成像像素為277,可以達(dá)到FOD的檢測(cè)與識(shí)別。紅外熱成像攝像機(jī)是被動(dòng)接受目標(biāo)自身的紅外熱輻射,與氣候條件無(wú)關(guān),無(wú)論白天黑夜均可以正常工作,紅外線(xiàn)的波長(zhǎng)較長(zhǎng),克服雨、雪、霧的能力較高。在完全無(wú)光時(shí)對(duì)物體成像,也可以在濃厚的煙幕、云霧中探測(cè)FOD目標(biāo)。在可見(jiàn)光圖像中類(lèi)似瀝青碎塊等FOD目標(biāo)與背景跑道幾乎沒(méi)有差別,單一可見(jiàn)光探測(cè)器將會(huì)很難完成檢測(cè)和識(shí)別任務(wù),而在熱成像攝像機(jī)中分辨的是FOD目標(biāo)與跑道的熱輻射差異,因此紅外圖像中很容易從跑道背景檢測(cè)出目標(biāo)。熱成像相機(jī)中依然要考慮鏡頭、CCD尺寸、成像像素等因素,選擇的依據(jù)與可見(jiàn)光相機(jī)的相同,一般情況,熱成像相機(jī)的CCD像元較大。對(duì)于單一的熱成像紅外圖像,目標(biāo)成像2×2像素以上即可判為可以檢測(cè),成像5×5像素即可判為可以識(shí)別。光學(xué)攝像機(jī)配備特制的轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái),攝像機(jī)在毫米波雷達(dá)檢測(cè)到FOD目標(biāo)后對(duì)其瞄準(zhǔn)拍照。為了后期的FOD目標(biāo)識(shí)別算法及信息綜合處理能有充裕時(shí)間,需加速光學(xué)攝像機(jī)云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。毫米波雷達(dá)可以精確的測(cè)量FOD目標(biāo)的距離和坐標(biāo)信息,因此預(yù)先在系統(tǒng)中建立一個(gè)雷達(dá)位置坐標(biāo)(X,Y)與光學(xué)攝像機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)俯仰水平角度(θ,φ)的函數(shù)表,同時(shí)也建立一個(gè)雷達(dá)探測(cè)距離l與相機(jī)焦距f的函數(shù)表,使用查找法快速瞄準(zhǔn)和聚焦拍攝FOD。同時(shí)考慮到在一次雷達(dá)掃描過(guò)程中,可能檢測(cè)到多個(gè)FOD,光學(xué)攝像機(jī)將對(duì)這些目標(biāo)進(jìn)行逐一拍攝,然而跑道上不同位置的FOD其威脅等級(jí)也是不同的。對(duì)于處在高威脅區(qū)域的FOD應(yīng)該優(yōu)先處理。光學(xué)攝像機(jī)云臺(tái)控制系統(tǒng)建立一個(gè)待拍攝FOD的隊(duì)列,每次有新的拍攝任務(wù)時(shí),預(yù)先對(duì)新FOD的位置信息進(jìn)行預(yù)判,如果位置威脅等級(jí)高,則插入到隊(duì)列頭,光學(xué)攝像機(jī)中斷當(dāng)前拍攝優(yōu)先拍攝高威脅區(qū)域的FOD。3.4數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3.4.1融合識(shí)別算法目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別算法是機(jī)場(chǎng)跑道異物檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的核心,在總體方案設(shè)計(jì)時(shí)為了能在各種光照和天氣條件下檢測(cè)和識(shí)別目標(biāo),使用了可見(jiàn)光攝像機(jī)和熱成像相機(jī)兩套獨(dú)立的傳感器。然而機(jī)場(chǎng)跑道異物檢測(cè)系統(tǒng)有明確的時(shí)間性能要求,因此融合識(shí)別的算法必需綜合考慮算法識(shí)別概率與算法識(shí)別速度,現(xiàn)提出融合算法策略如圖4所示。白天使用可見(jiàn)光圖像信息識(shí)別,黑夜使用紅外圖像信息識(shí)別,當(dāng)單傳感器信息拒絕給出識(shí)別結(jié)果時(shí),使用融合識(shí)別。其中單傳感器的識(shí)別算法使用有監(jiān)督的機(jī)器學(xué)習(xí)機(jī)制的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。利用大量的FOD目標(biāo)樣本圖像對(duì)識(shí)別算法進(jìn)行訓(xùn)練,還可將在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的FOD目標(biāo)對(duì)分類(lèi)器進(jìn)行再學(xué)習(xí)?？梢?jiàn)光、紅外圖像融合使用決策級(jí)的融合算法。這一識(shí)別算法策略的優(yōu)勢(shì)是通過(guò)大量的先驗(yàn)信息來(lái)加快算法的識(shí)別速度。3.4.2fod目標(biāo)預(yù)警與預(yù)警機(jī)制系統(tǒng)根據(jù)FOD目標(biāo)識(shí)別的結(jié)果給出相對(duì)應(yīng)的告警等級(jí),輔助工作人員做出決策。FOD目標(biāo)的種類(lèi)和大小決定其威脅程度,中國(guó)民航總局機(jī)場(chǎng)司民航局安全技術(shù)中心給出了常見(jiàn)FOD目標(biāo)的威脅等級(jí),現(xiàn)再根據(jù)FOD目標(biāo)在跑道的位置,給出系統(tǒng)的參考告警等級(jí)與處理策略,如表3所示。安裝在FOD監(jiān)控中心的遠(yuǎn)程監(jiān)控顯示系統(tǒng)根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)等級(jí)做出適當(dāng)?shù)娘@示與警告,如表4所示。FOD目標(biāo)顯示高中低不同威脅等級(jí)時(shí),界面用紅黃綠三種燈告警,使用不同頻率聲音告警。監(jiān)控中心根據(jù)計(jì)算機(jī)提供的自動(dòng)告警信息與建議處理措施,可以立即做出決策通知清理目標(biāo),也可調(diào)用光學(xué)攝像機(jī)提供實(shí)時(shí)畫(huà)面,進(jìn)一步確認(rèn)后做出決策。3.4.3視頻采集和視頻壓縮編碼當(dāng)終端計(jì)算機(jī)完成對(duì)FOD目標(biāo)的分析識(shí)別后,將把FOD目標(biāo)的圖像與識(shí)別結(jié)果信息發(fā)送給監(jiān)控中心,監(jiān)控中心根據(jù)識(shí)別結(jié)果向雷達(dá)或攝像機(jī)系統(tǒng)發(fā)送指令,這些信息數(shù)據(jù)量不大,現(xiàn)有局域網(wǎng)帶寬可以滿(mǎn)足要求。然而機(jī)場(chǎng)跑道系統(tǒng)的一個(gè)重要功能是為監(jiān)控中心的管理人員提供實(shí)時(shí)的跑道異物視頻,攝像機(jī)采集的每幀數(shù)據(jù)為752×582×24位,每秒25幀,及每秒采集的數(shù)據(jù)量在30M字節(jié)左右,普通的10/100M局域網(wǎng)帶寬不能滿(mǎn)足需求。為了獲得高壓縮率和高質(zhì)量的FOD監(jiān)控視頻,系統(tǒng)采用DivxMPEG-4對(duì)采集視頻壓縮編碼。MPEG-4是基于第二代壓縮編碼技術(shù)制定的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。它以視聽(tīng)媒體對(duì)象為基本單元,采用基于內(nèi)容的壓縮編碼。以實(shí)現(xiàn)數(shù)字視音頻、圖形合成應(yīng)用及交互式多媒體的集成。MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)帶寬的適應(yīng)能力強(qiáng),編碼效率高,具有良好的兼容性、伸縮性和可靠性。3.4.4fod數(shù)據(jù)庫(kù)的建立FOD數(shù)據(jù)信息是整個(gè)系統(tǒng)工作的基礎(chǔ),建立完善可靠的FOD數(shù)據(jù)庫(kù)是為準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)威脅源提供了數(shù)據(jù)保障,通過(guò)查詢(xún)分析歷史數(shù)據(jù)采取針對(duì)性措施可預(yù)防FOD的損傷危險(xiǎn)。目標(biāo)識(shí)別與分類(lèi)算法中選取適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)視覺(jué)特征和閾值系數(shù)可以有效地對(duì)FOD進(jìn)行分類(lèi),在監(jiān)控塔的處理終端上建立FOD視覺(jué)特征數(shù)據(jù)庫(kù),預(yù)先根據(jù)實(shí)驗(yàn)樣本建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù),每發(fā)現(xiàn)一個(gè)FOD可更新一次數(shù)據(jù)庫(kù)使得目標(biāo)識(shí)別算法不斷完善更加有效。監(jiān)控中心的FOD數(shù)據(jù)處理中心上建立FOD基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)和FOD處理結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)。基本信息包含每個(gè)FOD目標(biāo)的詳細(xì)信息,包括時(shí)間、位置、大小、類(lèi)別等。FOD