近平整区域内物体的光学成像扫描方法技术

本发明专利技术属于光学成像技术领域，是一种近平整区域内物体的光学成像扫描方法。本发明专利技术包括定点旋转式多光学成像系统扫描方式，是将多套光学成像系统固定于一维旋转转台且随之转动进行扇形扫描即横向扫描。光学成像系统包括摄像机、镜头和照明设备，定点旋转式是将光学成像系统固定于一维旋转转台上，光学成像系统随转台旋转，一维旋转转台可承载光学成像系统并进行水平横向的转动。具体地说通过将多套光学系统固定于一维旋转转台且随之转动进行一次扇形扫描实现，通过由近及远的扫描区域从而实现通过一次扇形扫描完成全部扫描任务。本发明专利技术解决了运用光学成像对近平整或平整区域内物体进行精确扫描的问题，应用机场道面异物扫描，最小可识别5毫米的异物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学成像
，涉及一种近平整区域内物体的光学成像扫描检测方式，特别涉及机场道面异物扫描方式，具体地说是一种。
技术介绍
机场道面外来物FOD (Foreign Object Debris)，即可能损伤飞机或系统的某种外来的物质、碎屑或物体。FOD的种类相当多，如硬物体、软物体、鸟类、雷电等。FOD危害非常严重，机场道面上的外来物可以很容易被吸入发动机，导致发动机失效。碎片也会堆积在机械装置中，影响起落架、襟翼等设备的正常运行。FOD不仅会损坏飞机，造成空难而夺去宝贵的生命，而且还伴随着巨大的经济损失。非计划的拆换发动机本身就是昂贵的花费，更不用说航班延误或取消带来的损失。据保守估计，每年全球因FOD造成的损失至少在30亿-40 亿美元，外来物FOD不仅会造成巨大的直接损失，还会造成航班延误、中断起飞、关闭跑道等间接损失，而间接损失至少为直接损失的4倍。现有的机场道面外来物扫描设备主要采用毫米波雷达技术和光学成像技术。毫米波雷达技术就是通过毫米波扫描设备发射毫米波波束扫描机场道面，道面及附着在道面上的异物，接收到毫米波信号后会产生反射信号，这些信号由毫米波扫描装置接收机混合一起接收成混合波，数据处理系统通过对混合波信号的分析和处理，过滤掉地面背景杂散回波后，分辨出道面上的异物。光学成像技术是通过光学成像的方式采集扫描区域图像信息并通过计算机软件识别的方法分辨道面异物。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种。本专利技术所述的近平整区域为区域内与水平夹角大于0度小于等于30度。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下在近平整区域内对物体进行光学成像扫描，采用定点旋转式多光学成像系统扫描方式。所述光学成像系统包括摄像机、镜头和照明设备，所述定点旋转式是将光学成像系统固定于一维旋转转台上，光学成像系统随转台旋转，一维旋转转台可承载光学成像系统并进行水平横向的转动，进行扫描。进一步的，所述定点旋转式多光学成像系统扫描方式为通过将多套光学系统固定于一维旋转转台且随之转动，进行一次扇形扫描实现。进一步的，所述多套光学成像系统分别扫描由近及远的扫描区域从而实现通过一次扇形扫描完成全部扫描任务，多套光学成像系统分别由近及远的扫描，可看做纵向扫描。对于视频采集系统，影响扫描步长的因素主要有两方面一是横向扫描步长，主要受到光学系统视场的限制，而系统视场是由分辨率决定的，所以所选的光学成像系统的分辨率，决定了横向步长的大小。二是纵向扫描步长，主要受到光学系统景深的限制。景深随着物距变化而变化，所以纵向扫描步长是一个随物距变化逐渐变化的值。在视频采集系统，横向扫描步长受光学系统视场限制可由如下关系式得出，6> = 2arctan(-^)丄]其中θ为物方视场角，L为CXD等成像元件的横向长度，P为光学系统的焦距。然而系统视场角是由分辨率决定的，在CCD等成像元件选定之后，成像的分辨率只取决于光学系统焦距所以所选的光学成像系统的分辨率，决定了横向步长的大小。纵向扫描步长受光学系统景深的限制，可由下述关系式给出。\2 ι 9 2P {—)5LlΔΙ = -----，Z2 _(1)2^2 D其中Δ L为景深，0光学系统焦距，D为相对孔径，L为物距，δ为弥散斑的大小。景深随着物距变化而变化，所以纵向扫描步长是一个随物距变化逐渐变化的值。 多光学成像系统中的每一个光学成像系统的排布，根据纵向扫描步长确定。因此固定光学成像系统的排布方式由纵向扫描步长确定，是随物距变化逐渐变化的。专利技术的有益效果是本专利技术的近平整区域内物体的光学成像扫描方式提供了两种针对近平整或平整区域内物体运用光学成像对其进行扫描的扫描方式。将本专利技术应用于相应的机场道面异物监测设备，最小可识别5毫米异物。附图说明图1为本专利技术定点旋转式多光学成像系统扫描方式的三光学成像系统扫描区域剖视图。图中，Ll为摄像机与第一扫描区域近点的距离，L2为摄像机与第一扫描区域远点的距离，L3为摄像机与第二扫描区域远点的距离，L4为摄像机与第三扫描区域远点的距1 O图2为本专利技术定点旋转式多光学成像系统扫描方式的三光学成像系统扫描区域俯视图。图中，H扫描区域宽度，L扫描区域长度，Ll为摄像机与第一扫描区域近点的距离， L2为摄像机与第一扫描区域远点的距离，L3为摄像机与第二扫描区域远点的距离，L4为摄像机与第三扫描区域远点的距离。图3为本专利技术定点旋转式多光学成像系统扫描方式的三光学成像系统扫描过程示意图，图中O为摄像机所处位置，Z Α0Β, Z BOC为相邻两个扫描步长。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的扫描过程和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。定点旋转式多光学成像系统扫描方式以三光学成像系统对长宽分别为L、H的机场道面区域扫描为例，如图1所示，在纵向分成四个区域，其中距摄像机Ll内为非扫描区域，主要由路肩以外的草坪、设备安装区域、部分路面构成。Ll L2、L2 L3、L3 L4三个区域分别用三个光学成像系统对准进行扫描，第一光学成像系统对准Ll L2区域进行扫描，第二光学成像系统对准L2 L3区域进行扫描，第三光学成像系统对准L3 L4区域进行扫描。从图2中可以看出L2为第一光学成像系统的最大扫描半径，L3为第二光学成像系统的最大扫描半径，L4为第三光学成像系统的最大扫描半径。图2中三种不同的阴影区分别对应三个光学成像系统的成像扫描区域，光学成像系统仅就长宽分别为L和H的矩形扫描区域采集视频信号，矩形区域以外的区域不做视频采集，扫描区域总面积为LXH。其中矩形扫描区域采集视频信号宽度H可以作为机场道面宽度。图3中Z OAB所对应的扇形为一个扫描步长，Z OBC为下一步长，Z 0ΑΒ, Z OBC的大小即扫描步长根据所使用的光学成像系统的分辨率确定。 以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.09.30 CN 201110295266.X1.一种近平整区域内物体的光学成像扫描方法，其特征是在区域与水平夹角大于0 度小于等于30度的近平整区域内，采用定点旋转式多光学成像系统扫描方式；所述光学成像系统包括摄像机、镜头和照明设备，所述定点旋转式是将光学成像系统固定于一维旋转转台上，光学成像系统随转台旋转，一维旋转转台可承载光学成像系统并进行水平横向的转动。2.根据权利要求1所述的近平整区域内物体的光学成像扫描方法，其特征是所述定点旋转式多光学成像系统扫描方式为通过将多套光学系统固定于一维旋转转台且随之转动进行一次扇形扫描实现；所述多套光学成像系统分别扫描由近及远的扫描区域从而实现通过一次扇形扫描完成全部扫描任务。3.根据权利要求2所述的近平整区域内物体的光学成像扫描方法，其特征是由于横向扫描步长主要受光学系...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘彬，高亭，王继成，沈亨，宋世军，徐东亮，
申请(专利权)人：长春奥普光电技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：