一種在機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中實(shí)現(xiàn)飛機(jī)自動(dòng)掛標(biāo)牌的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中實(shí)現(xiàn)飛機(jī)自動(dòng)掛標(biāo)牌的方法。該方法包括：通過(guò)圖像跟蹤技術(shù)獲取視頻中的飛機(jī)圖像坐標(biāo)，在機(jī)場(chǎng)電子地圖與視頻圖像上分別選取4個(gè)及以上點(diǎn)特征或線特征來(lái)計(jì)算出機(jī)場(chǎng)地理平面與視頻圖像平面之間的單應(yīng)矩陣；對(duì)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中的飛機(jī)進(jìn)行目標(biāo)監(jiān)測(cè)與跟蹤，并利用單應(yīng)矩陣將飛機(jī)位置映射成實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)；利用數(shù)據(jù)融合技術(shù)將飛機(jī)位置坐標(biāo)與機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中的實(shí)時(shí)圖像跟蹤坐標(biāo)關(guān)聯(lián)；提取ADS-B數(shù)據(jù)中航班標(biāo)牌信息，把標(biāo)牌信息疊加到視頻圖像中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掛標(biāo)牌。本發(fā)明的有益效果是：實(shí)時(shí)跟蹤飛機(jī)的位置并將航班標(biāo)牌信息自動(dòng)關(guān)聯(lián)并疊加到機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中的視頻圖像中，使用者可以直觀地了解場(chǎng)面活動(dòng)情況。
【專利說(shuō)明】一種在機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中實(shí)現(xiàn)飛機(jī)自動(dòng)掛標(biāo)牌的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)場(chǎng)數(shù)據(jù)處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種在機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中實(shí)現(xiàn)飛機(jī)自動(dòng)掛標(biāo)牌的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]視頻監(jiān)視已經(jīng)在機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面得到廣泛應(yīng)用，通過(guò)在跑道、滑行道、停機(jī)位等重要區(qū)域安裝監(jiān)視攝像頭實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)面飛機(jī)活動(dòng)的監(jiān)視，能有效幫助場(chǎng)面管制員管理場(chǎng)面交通情況，是機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面運(yùn)行管理不可或缺的監(jiān)視手段。
[0003]一些大型機(jī)場(chǎng)往往有多條跑道，場(chǎng)面布局復(fù)雜，常出現(xiàn)一些在塔臺(tái)無(wú)法直接肉眼觀察的死角，此時(shí)攝像頭是管制員直觀掌握?qǐng)雒婊顒?dòng)情況的必要手段。作為一種非協(xié)作傳感器，監(jiān)視視頻上只能提供目標(biāo)圖像信息，無(wú)法提供目標(biāo)標(biāo)牌信息。場(chǎng)面管制員還需要通過(guò)查看飛行計(jì)劃、ATC監(jiān)視畫面等來(lái)確定視頻中的飛機(jī)標(biāo)牌信息，目前只能采用人工方式對(duì)飛機(jī)進(jìn)行手動(dòng)掛標(biāo)牌。而ADS-B作為一種協(xié)作傳感器也只能提供目標(biāo)位置、速度等定位信息以及航班號(hào)、起降機(jī)場(chǎng)等標(biāo)牌信息，無(wú)法提供飛機(jī)圖像信息。因此，視頻掛標(biāo)牌方面的技術(shù)還需要進(jìn)一步的改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的發(fā)明目的在于:針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種在機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中實(shí)現(xiàn)飛機(jī)自動(dòng)掛標(biāo)牌的方法，通過(guò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)把ADS-B的標(biāo)牌信息疊加到視頻監(jiān)視中，以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中的飛機(jī)自動(dòng)掛標(biāo)牌。
[0005]本發(fā)明涉及的一種在機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中實(shí)現(xiàn)飛機(jī)自動(dòng)掛標(biāo)牌的方法，包括以下幾個(gè)步驟:
一、從攝像頭攝下的機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中截取一幀視頻圖像，在圖像上選取四個(gè)以上的點(diǎn)特征或線特征并確定圖像坐標(biāo)；在機(jī)場(chǎng)電子地圖上找出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)標(biāo)志或線標(biāo)志并確定地理坐標(biāo)；
二、利用找到的圖像坐標(biāo)和地理坐標(biāo)來(lái)計(jì)算視頻圖像平面與機(jī)場(chǎng)地圖平面之間的單應(yīng)矩陣；
三、通過(guò)圖像跟蹤技術(shù)對(duì)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中的飛機(jī)進(jìn)行目標(biāo)監(jiān)測(cè)與跟蹤確定飛機(jī)的實(shí)時(shí)圖像跟蹤坐標(biāo)，并利用單應(yīng)矩陣將其映射成實(shí)時(shí)地理坐標(biāo)；
四、利用ADS-B數(shù)據(jù)處理技術(shù)獲取飛機(jī)的實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)，再利用數(shù)據(jù)融合技術(shù)將其與機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中的實(shí)時(shí)圖像跟蹤坐標(biāo)關(guān)聯(lián)；
五、提取ADS-B數(shù)據(jù)中與機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中的飛機(jī)關(guān)聯(lián)上的航班標(biāo)牌信息，把標(biāo)牌信息疊加到視頻圖像中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掛標(biāo)牌。
[0006]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:實(shí)時(shí)跟蹤飛機(jī)的位置并將航班標(biāo)牌信息自動(dòng)關(guān)聯(lián)并疊加到機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中的視頻圖像中，使用者可以更加方便直觀地了解場(chǎng)面活動(dòng)情況。【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻飛機(jī)自動(dòng)掛標(biāo)牌的基本流程圖。
[0008]圖2是本發(fā)明中由單應(yīng)矩陣決定的機(jī)場(chǎng)地理平面與視頻圖像平面之間的投影關(guān)系O
[0009]圖中標(biāo)記:1為投影中心,2為視頻圖像平面，3為單應(yīng)矩陣，4為機(jī)場(chǎng)地圖平面?！揪唧w實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說(shuō)明。
實(shí)施例[0011]如圖1所示，本發(fā)明涉及的一種在機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中實(shí)現(xiàn)飛機(jī)自動(dòng)掛標(biāo)牌的方法，包括以下幾個(gè)步驟:
一、從攝像頭攝下的機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中截取一幀視頻圖像，在圖像上選取四個(gè)以上的點(diǎn)特征或線特征并確定圖像坐標(biāo)；在機(jī)場(chǎng)電子地圖上找出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)標(biāo)志或線標(biāo)志并確定地理坐標(biāo)；
二、利用找到的圖像坐標(biāo)和地理坐標(biāo)來(lái)計(jì)算視頻圖像平面與機(jī)場(chǎng)地圖平面之間的單應(yīng)矩陣；
三、通過(guò)圖像跟蹤技術(shù)對(duì)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中的飛機(jī)進(jìn)行目標(biāo)監(jiān)測(cè)與跟蹤確定飛機(jī)的實(shí)時(shí)圖像跟蹤坐標(biāo)，并利用單應(yīng)矩陣將其映射成實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)；
四、利用ADS-B數(shù)據(jù)處理技術(shù)獲取飛機(jī)的實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)，再利用數(shù)據(jù)融合技術(shù)將其與機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中的實(shí)時(shí)圖像跟蹤坐標(biāo)關(guān)聯(lián)；
五、提取ADS-B數(shù)據(jù)中與機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中的飛機(jī)關(guān)聯(lián)上的航班標(biāo)牌信息，把標(biāo)牌信息疊加到視頻圖像中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掛標(biāo)牌。
[0012]在本方法第一步驟中，機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻的圖像上的點(diǎn)特征或險(xiǎn)特征選取可以采用人工方式或機(jī)器自動(dòng)識(shí)別方式，應(yīng)選取易于識(shí)別、易于獲取地圖坐標(biāo)的點(diǎn)特征或線特征，并具有較好的幾何分布以減小坐標(biāo)轉(zhuǎn)換誤差。
[0013]在本方法第二步驟中，單應(yīng)矩陣計(jì)算是為了實(shí)現(xiàn)被跟蹤飛機(jī)的圖像坐標(biāo)與實(shí)際的機(jī)場(chǎng)地圖坐標(biāo)間的相互轉(zhuǎn)換，是實(shí)現(xiàn)視頻自動(dòng)掛標(biāo)牌的關(guān)鍵一步。如果把機(jī)場(chǎng)地圖看作一個(gè)投影面即機(jī)場(chǎng)地圖平面4，視頻圖像看作另一個(gè)投影面即視頻圖像平面2，那么這兩個(gè)平面之間的投影變換關(guān)系可用一個(gè)3x3的單應(yīng)矩陣Ji來(lái)描述。
[0014]針對(duì)點(diǎn)特征，機(jī)場(chǎng)地圖與視頻圖像上的一對(duì)點(diǎn)1<-?尤存在如下坐標(biāo)變換關(guān)系: JC = BX(I)
把地圖坐標(biāo)C^F)和圖像坐標(biāo)(KV)寫為三維齊次列矢量X = JOf ,If = CiMOf ,
則方程(I)可寫為:
MX \X
λ V = H y — \ Jijf Js6 y (2)
IJ [?\ Ifh Hs對(duì)于單應(yīng)矩陣JT有意義的僅僅是矩陣元素的比率，在JT的9個(gè)元素中有8個(gè)獨(dú)立比率，因此單應(yīng)矩陣M有8個(gè)自由度。此方程中的單應(yīng)矩陣.r乘以一個(gè)非零尺度因子不會(huì)改變投影變換關(guān)系，即單應(yīng)矩陣僅能確定到相差一個(gè)非零尺度因子A。
[0015]在方程(2)中消去I得到關(guān)于ff元素的兩個(gè)線性方程:
【權(quán)利要求】
1.一種在機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中實(shí)現(xiàn)飛機(jī)自動(dòng)掛標(biāo)牌的方法，其特征在于包括以下幾個(gè)步驟: 一、從攝像頭攝下的機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中截取一幀視頻圖像，在圖像上選取四個(gè)以上的點(diǎn)特征或線特征并確定圖像坐標(biāo)；在機(jī)場(chǎng)電子地圖上找出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)標(biāo)志或線標(biāo)志并確定地理坐標(biāo)； 二、利用找到的圖像坐標(biāo)和地理坐標(biāo)來(lái)計(jì)算視頻圖像平面與機(jī)場(chǎng)地圖平面之間的單應(yīng)矩陣； 三、通過(guò)圖像跟蹤技術(shù)對(duì)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中的飛機(jī)進(jìn)行目標(biāo)監(jiān)測(cè)與跟蹤確定飛機(jī)的實(shí)時(shí)圖像跟蹤坐標(biāo)，并利用單應(yīng)矩陣將其映射成實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)； 四、利用ADS-B數(shù)據(jù)處理技術(shù)獲取飛機(jī)的實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)，再利用數(shù)據(jù)融合技術(shù)將其與機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中的實(shí)時(shí)圖像跟蹤坐標(biāo)關(guān)聯(lián)； 五、提取ADS-B數(shù)據(jù)中與機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面監(jiān)視視頻中的飛機(jī)關(guān)聯(lián)上的航班標(biāo)牌信息，把標(biāo)牌信息疊加到視頻圖像中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掛標(biāo)牌。
【文檔編號(hào)】G08G5/00GK103544852SQ201310489633
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】唐勇, 黃榮順, 吳宏剛, 徐自勵(lì), 吳敏 申請(qǐng)人:中國(guó)民用航空總局第二研究所