一种基于自学习策略的机场飞机自动挂标方法技术

本发明专利技术提供了一种基于自学习策略的机场飞机自动挂标方法，解决了机场场面4k视频图像中飞机自动挂标问题。包括：计算出地理位置信息与视频图像坐标位置之间的转换矩阵；接入场间信息，利用转换矩阵将场间信息转换为对应的视频图像位置信息；对输入视频图像进行运动目标检测，实现对场面运动目标的检测定位；利用目标信息关联算法将自动化信息与运动目标进行关联，同时记录下目标的位置信息和视频图像的经纬度信息，完成初步挂标；利用记录下的目标位置信息和相对应的自动化信息制作成为映射表并自动更新转换矩阵，对视频图像中难以进行目标检测的位置进行手动标注，记录位置信息，更新映射表；基于映射表和目标检测信息二者融合算法实现机场飞机自动挂标。

An automatic labeling method of airport aircraft based on self-learning strategy

【技术实现步骤摘要】
一种基于自学习策略的机场飞机自动挂标方法
本专利技术属于图像处理
，尤其涉及一种基于自学习策略的机场飞机自动挂标方法。
技术介绍
传统的场面监视利用机场塔台，管制员通过肉眼观察场面航空器、车辆及保障人员的位置信息，塔台管制受恶劣环境(低能见度、复杂天气状况等)、场地遮挡、人眼疲劳等因素影响，航空器、车辆及人员在场面运行安全与效率得不到有效保障。机场飞机自动挂标技术，融合机场自动化系统、雷达、全景监控设备、ADS-B设备等信息、以实现机场场面飞机的自动发现、自动跟踪和自动识别，提高航空器场面运行安全、效率。目前，多数机场飞机自动挂标算法都是单纯依靠目标检测来实现，在良好环境、简单场景下，能够实现机场飞机自动挂标，但是这一类算法受环境影响很大，鲁棒性差。在场面运行时容易出现误挂、漏挂等问题，在黑夜、光照较强、天气状况差等情况下，无法正确检测识别，挂标正确率低，漏挂率高，不能够满足实际产品需求。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于自学习策略的机场飞机自动挂标方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于自学习策略的机场飞机自动挂标方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1，计算视频图像和对应位置实际经纬度信息的转换矩阵；/n步骤2，接入场间自动化信息，利用转换矩阵将其转化为对应的视频图像位置信息；/n步骤3，接入机场场面视频图像，利用改进ViBe算法对场面上的运动目标进行检测，生成目标检测信息；/n步骤4，利用目标信息关联算法完成运动目标与自动化信息的初次关联；/n步骤5，记录关联信息，制作机场场面实际位置和对应视频图像坐标位置的转化映射表；/n步骤6，基于自学习更新策略，依据关联信息随时间的更新，不断自动更新映射表；/n步骤7，对视频图像中难以进行目标检测的位置进行手动标注，记...

【技术特征摘要】
1.一种基于自学习策略的机场飞机自动挂标方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，计算视频图像和对应位置实际经纬度信息的转换矩阵；
步骤2，接入场间自动化信息，利用转换矩阵将其转化为对应的视频图像位置信息；
步骤3，接入机场场面视频图像，利用改进ViBe算法对场面上的运动目标进行检测，生成目标检测信息；
步骤4，利用目标信息关联算法完成运动目标与自动化信息的初次关联；
步骤5，记录关联信息，制作机场场面实际位置和对应视频图像坐标位置的转化映射表；
步骤6，基于自学习更新策略，依据关联信息随时间的更新，不断自动更新映射表；
步骤7，对视频图像中难以进行目标检测的位置进行手动标注，记录位置信息，更新映射表；
步骤8，将映射表、目标检测信息进行融合，形成综合航迹信息，完成机场场面视频图像中飞机的自动挂标。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括：
步骤1-1，在大小为3840*2160的视频图像对角线上随机取5个不同位置点，分别记为A(u1,v1)、B(u2,v2)、C(u3,v3)、D(u4,v4)、E(u5,v5)，其中u1～u5分别代表5个不同位置点在视频图像中的横向坐标位置，v1～v5分别代表5个不同位置点在视频图像中的纵向坐标位置；
步骤1-2，利用差分GPS和谷歌地图位置测量工具，测量步骤1-1中5个点的实际经纬度坐标及高度信息，分别记为A(la1,lon1,height1)、B(la2,lon2,height2)、C(la3,lon3,height3)、D(la4,lon4,height4)、E(la5,lon5,height5)，其中la1～la5分别代表选取5个不同位置点的纬度值，lon1～lon5分别代表选取5个不同位置点的经度值，height1～height5分别代表选取5个不同位置点的高度值；
步骤1-3，利用差分GPS测量相机所在位置的经纬度，记为S(lasource,lonsource，)，其中lasource为纬度信息，lasource为经度信息，利用经纬度位置信息，分别计算步骤1-1中5个位置点相对相机位置之间的水平偏向角和竖直俯仰角，其中角度计算公式如下：
水平方向偏转角：



竖直方向俯仰角：
distace＝2*asin(abs(sin2((la-lasource)/2)+cos(lasource)*cos(lasource)
*sin2((lon-lonsource)/2)))
pitch＝asin(h-hsource)/(distance*6378.137*103)
其中bear为偏转角，distance为待测点到相机的距离，pitch为俯仰角度，lon和la分别为待求位置的经度和纬度值，h为待求位置的高度，lasource和lonsource分别表示相机的纬度和经度值，hsource为相机高度；步骤1-2中5个点经计算后的偏转角和水平角分别为A(bear1，pitch1)、B(bear2，pitch2)、C(bear3，pitch3)、D(bear4，pitch4)、E(bear5，pitch5)；
步骤1-4，使用最小二乘法将步骤1-1中5个位置点的u像素坐标位置u1～u5和步骤1-3中对应的偏转角bear1～bear5进行二次拟合，得出偏转角和视频图像u像素之间的偏转映射转换矩阵T_BeartoU，使用最小二乘法将步骤1-1中5个位置点的v像素坐标位置v1～v2和步骤1-3中对应的俯仰角pitch1～pitch5进行二次拟合，得出俯仰角和视频图像v像素之间的俯仰映射转换矩阵T_PitchtoV。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2包括：
步骤2-1，根据标准CAT062空管自动化报文，接收场面上的空管自动化信息，包括接收自动化系统送出来的航空器的综合航迹信息，所述综合航迹信息包括航迹批号、高度、经纬度、航班号、二次代码、目的机场和起飞机场；
步骤2-2，利用1-3步骤中的经纬度转角度的计算方式，计算出各航迹距离相机位置的距离Dis，当Dis≤Dis_Val时，计算出航迹中经纬度对应的偏转角bear和俯仰角pitch；当Dis＞Dis_Val时，舍弃该条自动化航迹；其中Dis_Val为设定的距离阈值；
步骤2-3，根据步骤1-4中的偏转映射矩阵T_BeartoU和俯仰映射转换矩阵T_PitchtoV，将步骤2-2中计算出的偏转角bear和俯仰角pitch转化为对应的视频图像像素坐标(u0，v0)，当0＜u0≤3840且0＜v0≤2160时，则保留航迹信息，否则删除航迹信息，得出最终自动化信息转换成视频图像坐标位置的综合航迹信息。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3包括：
步骤3-1，接入视频图像，对其做降分辨率处理，将输入为3840*2160的视频图像缩小为原图的0.3倍，得到分辨率1152*648的视频图像img；
步骤3-2，利用中值滤波对视频图像img进行降噪处理，得到视频图像img1；
步骤3-3，利用ViBe算法对视频图像img1进行前景目标检测，得到前景图像img2；
步骤3-4，利用中值滤波对前景图像img2进行降噪处理，得到视频图像img3；
步骤3-5，将视频图像img3向外膨胀n个像素，得到视频图像img4，然后将视频图像img4与前景图像img3做逻辑与操作，得到视频图像img5，也即是img5＝img3&img...

【专利技术属性】
技术研发人员：王扬红，朱伟，王寿峰，邱文嘉，苗锋，王成成，朱恒，白俊奇，吴欢，刘羽，
申请(专利权)人：南京莱斯电子设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32