一种刻度类数据图像处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种刻度类数据图像处理方法及装置。该方法包括：获取接收到的视频的当前帧；确定所述当前帧上的白线的位置及斜度角；根据所述白线到预设的飞机符号中心像素点之间的距离，确定俯仰角；根据所述斜度角，确定横滚角。本发明专利技术能够直接在显示画面中提取当前这些关键参数的显示值，并将这些显示结果发送给负责监控的应用程序，以满足不同的刻度类图像识别需求，保证这些参数在图形生成过程中的数据完整性。

A Method and Device for Scale Data Image Processing

【技术实现步骤摘要】
一种刻度类数据图像处理方法及装置
本专利技术实施例涉及航空机载领域和硬件图形处理设计领域技术，尤其涉及一种刻度类数据图像处理方法及装置。
技术介绍
随着CPU、图像处理器(GraphicsProcessingUnit，GPU)等超复杂的商用货架电子组件广泛应用于航空机载座舱显示系统中，显示单元功能的集成度更高，带来了性能和经济性的同时，也为产品的安全性和可靠性带来了挑战。因此，适航规章对座舱显示单元的研制过程提出了很高的要求：一方面，要求显示单元中关键飞行参数的数据完整性必须达到小于1.0E-7/飞行小时的水平，另一方面，要求整个显示单元中各个组成模块的研制保障等级必须达到B级或以上。经过对目前显示系统架构的分析，各类输入数据在显示单元内部需要经过CPU的数据处理和GPU的图像生成然后通过现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，FPGA)的图像叠加，才能送到显示屏显示，根据行业内普遍认可的经验分析，这一数据处理通道在完整性上仅能达到1.0E-6/飞行小时。同时，由于缺乏关于CPU和GPU的有效的历史服役数据，使得我们无法完整的描述由CPU和GPU本身失效以及设计过程产生的错误而导致的异常状态，因此也无法对其可靠性和安全性给出准确的评估，最终导致生成的数据图形的适航可信度无法得到有效的保证。
技术实现思路
本专利技术提供一种刻度类数据图像处理方法及装置，能够直接在显示画面中提取当前这些关键参数的显示值，并将这些显示结果发送给负责监控的应用程序，以满足不同的刻度类图像识别需求，保证这些参数在图形生成过程中的数据完整性。第一方面，本专利技术实施例提供了一种刻度类数据图像处理方法，包括：获取接收到的视频的当前帧；确定所述当前帧上的白线的位置及斜度角；根据所述白线到预设的飞机符号中心像素点之间的距离，确定俯仰角；根据所述斜度角，确定横滚角。可选的，所述确定所述当前帧上的白线的位置及斜度角，包括：分别从所述当前帧中识别出天、地和白线；从识别出的天、地和白线获取所述白线的轮廓；将所述白线的轮廓所在的位置作为所述白线的位置；确定所述白线的轮廓的斜度角作为所述白线的斜度角。可选的，所述从识别出的天、地和白线获取所述白线的轮廓，包括：从所述当前帧截取包括所述天、地和白线的图像；边缘检测所述图像，得到轮廓二值图；对所述轮廓二值图中每个像素点的坐标进行霍夫变换，得到相应像素点的霍夫坐标；确定对应同一霍夫坐标的像素点的个数；将所述个数最多的像素点组成的轮廓作为所述白线的轮廓。可选的，所述根据所述白线到预设的飞机符号中心像素点之间的距离，确定俯仰角，包括：确定所述白线到预设的飞机符号中心像素点的垂直距离；根据距离和角度的预设对应关系，将所述垂直距离对应的角度作为所述俯仰角。可选的，所述根据斜度角，确定横滚角，包括：根据第一公式，确定所述横滚角，所述第一公式为：θ'＝180°-(θ+90°)；其中，所述θ是所述斜度角，所述θ'是所述横滚角。可选的，所述方法还包括：接收采集到的实际俯仰角和实际横滚角；对比所述实际俯仰角和所述俯仰角，对比所述实际横滚角和所述横滚角；将对比结果发送回处理器。第二方面，提供一种刻度类数据图像处理装置，包括：获取模块，用于获取接收到的视频的当前帧；第一确定模块，用于确定所述当前帧上的白线的位置及斜度角；第二确定模块，用于根据所述白线到预设的飞机符号中心像素点之间的距离，确定俯仰角；第三确定模块，用于根据所述斜度角，确定横滚角。可选的，所述第一确定模块包括：识别单元，用于分别从所述当前帧中识别出天、地和白线；获取单元，用于从识别出的天、地和白线获取所述白线的轮廓；处理单元，用于将所述白线的轮廓所在的位置作为所述白线的位置；确定所述白线的轮廓的斜度角作为所述白线的斜度角。第三方面，提供一种计算机可读的存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面中任一所述的刻度类数据图像处理方法。本专利技术实施例利用FPGA图像处理功能以及并行运算的特性，结合座舱显示系统刻度类飞行参数的显示特点，采用以天地线为基准的直线检测法，巧妙的计算当前显示画面中的俯仰角和横滚角。能够覆盖每一帧显示图像，保证飞行参数的数字及图形处理过程处于监控状态，提高了刻度类类飞行参数显示的完整性，以及CPU、GPU等超复杂商用货架电子组件在航空领域应用的适航取证置信度，从而提高了飞机安全性。附图说明图1为本专利技术实施例提出的总体架构设计的示意图。图2为本专利技术实施例提出的刻度类飞行参数显示特点的示意图。图3为本专利技术实施例提出的一种刻度类数据图像处理方法的流程图。图4为本专利技术实施例提出的霍夫变换计算流程图。图5为本专利技术实施例提出的数据对比监控架构图。图6为本专利技术实施例提出的算法仿真结果。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。为了满足显示数据的适航置信度，必须通过监控的形式，覆盖从数据处理到图像生成的整个数据通路，以证明该数据通路内数据内容的正确性。因此，有必要针对不同显示形式的关键参数，设计出相应的识别方法并加以监控，这样更够更加直观并且便捷的保证关键参数图形生成的过程满足适航需求。图1描述了本专利技术实施例的总体设计架构，包括了座舱显示单元内部数据处理路径与本监控的交互关系。首先输入数据通过I/O总线接口11从飞机网络进入座舱显示系统，随后进入I/O数据处理单元12，其内部包含I/O数据处理应用程序和监控处理应用程序，其中数据处理应用程序将输入数据进行解析，然后进行显示应用处理，该过程中包括了PFD、EICAS等应用软件，这些软件对输入数据进行处理并发送到GPU进行图形渲染和符号生成，由于显示画面中可能包含来自不同应用的显示窗口，各个应用软件通过GPU产生视频数据之后需要进行视频图像叠加，形成一帧显示画面。本专利技术实施例的监控功能单元16位于视频图像叠加之后，在接收经过叠加的图像的同时，还接收序号为12的监控处理应用程序发来的用于生成图像的原始数据，并将飞行数据监控结果返回给序号为12的监控处理应用程序，最终形成数据闭环。因此本专利技术实施例的监控功能形成的闭环可以覆盖序号为13、14、15三个功能单元，这三个功能单元正是显示单元图形显示功能的主要组成部分。图2描述了本专利技术实施例针对的刻度类飞行参数的显示特点。其中21为俯仰角刻度条，中间位0度线，0度线以上代表正数，以下代表负数；23为飞机符号标志，飞机符号标志在显示过程中位于画面中央固定不动，22为飞机符号中心点；24为横滚角刻度条，横滚角刻度条显示为弧形刻度条，中间为0度左右各60度，横滚角弧形刻度条以22飞机符号中心点为圆心，在显示过程中固定不动，横滚角指示符随着飞机姿态在刻度条上左右滚动；25为飞机俯仰角和横滚角数据无效显示标志；26为PFD软件中天地线，天地线与俯仰角0度线重叠，并且随飞机的横滚而转动。根据以上显示特性，我们可以发现俯仰角与横滚角的显示与天地线息息相关。首先天地线转动的角度取决于飞机当前的横滚角，天地线的角度与横滚角之间存在固定的关系，另外，俯仰角刻度的数值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刻度类数据图像处理方法，其特征在于，包括：获取接收到的视频的当前帧；确定所述当前帧上的白线的位置及斜度角；根据所述白线到预设的飞机符号中心像素点之间的距离，确定俯仰角；根据所述斜度角，确定横滚角。

【技术特征摘要】
1.一种刻度类数据图像处理方法，其特征在于，包括：获取接收到的视频的当前帧；确定所述当前帧上的白线的位置及斜度角；根据所述白线到预设的飞机符号中心像素点之间的距离，确定俯仰角；根据所述斜度角，确定横滚角。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述当前帧上的白线的位置及斜度角，包括：分别从所述当前帧中识别出天、地和白线；从识别出的天、地和白线中获取所述白线的轮廓；将所述白线的轮廓所在的位置作为所述白线的位置；确定所述白线的轮廓的斜度角作为所述白线的斜度角。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从识别出的天、地和白线获取所述白线的轮廓，包括：从所述当前帧截取包括所述天、地和白线的图像；边缘检测所述图像，得到轮廓二值图；对所述轮廓二值图中每个像素点的坐标进行霍夫变换，得到相应像素点的霍夫坐标；确定对应同一霍夫坐标的像素点的个数；将所述个数最多的像素点组成的轮廓作为所述白线的轮廓。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述白线到预设的飞机符号中心像素点之间的距离，确定俯仰角，包括：确定所述白线到预设的飞机符号中心像素点的垂直距离；根据距离和角度的预设对应关系，将所述垂直距离对应的角度作为所述俯仰角。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张茂帝，张福凯，林谢贵，谷青范，周海燕，姜轶，周元辉，陈龙，杨亮，荣灏，李娜，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31