生成平滑影像；
[0071]B12、对平滑影像的下层影像做降采样操作，生成下层高斯金字塔影像；
[0072]B13、重复Bll至B12步骤，直到高斯金字塔影像的层数达到预定层数。
[0073]B2中所述的滑降法影像快速分割方法包括以下步骤:
[0074]B21、根据高斯金字塔影像中的灰度影像I，利用sobel算子计算梯度幅值影像G ；
[0075]B22、在灰度影像I中，对于像素P，根据梯度幅值影像G，以像素P为中心在3*3窗口范围内搜索最小梯度值像素q，搜索中心由像素P向最小梯度值像素q滑动，重复搜索过程，直至像素P为3*3邻域内梯度值最小像素P’，记录滑动经过的所有像素；
[0076]B23、对于灰度影像I中所有像素做B22步骤处理，生成反差增强灰度图1’，反差增强灰度图1’中对应位置像素灰度赋值为终止搜索时像素P的灰度值；
[0077]B24、反差增强灰度图1’使用阈值Tl做分割，使用种子填充算法填充，反差增强灰度图1’中灰度差异小于阈值Tl的4邻域连通区域合并为一个图斑。阈值即为临界值。
[0078]B3中所述的指标评价包括以下步骤:
[0079]B31、统计每个图斑内像素平均灰度值g和图斑内像素个数，像素平均灰度值g大于阈值T2以及像素个数小于阈值T3的图斑均予以剔除，被剔除图斑的指标评价值V赋值为O ;
[0080]B32、计算剩余图斑的几何中心作为拟合圆圆心，图斑内像素个数除以再开均方根为拟合圆半径R，计算拟合圆与图斑相交区域面积与图斑总面积的比例，即圆度P ;
[0081]B33、以图斑的几何中心为原点，大于I倍拟合圆半径R小于3倍拟合圆半径R内像素平均灰度与I倍拟合圆半径R内像素平均灰度之差记为反差c ；
[0082]B34、根据图斑拟合圆半径R构建匹配模版，匹配模板呈同心圆形状，I倍拟合圆半径R内为0，大于I倍拟合圆半径R小于3倍拟合圆半径R内为1，模版中心置于图斑几何中心，计算匹配相关系数P ；
[0083]B35、根据平均灰度值g,圆度P,反差c和相关系数P ,计算指标评价值v=p *p*(c-g/2)，若指标评价值V小于0，则指标评价值V赋值为O ;
[0084]B36、图斑内所有像素灰度赋值为V，对所有图斑做B31至B35流程，最终生成指标图。
[0085]B4中所述的多尺度综合指标图的生成方法包括以下步骤:
[0086]B41、对高斯金字塔影像内各层影像做B31至B36操作，生成不同尺度的指标图，设底层阈值为t，底层尺度为S，则底层阈值为t/(s*s)，而阈值t根据实际应用设置；
[0087]B42、高斯金字塔影像除底层以上各层的指标图放大至与底层指标图同分辨率，每层对应位置指标值累加，生成多尺度综合指标图。
[0088]B5中所述的浮锚出油孔区域识别方法包括以下步骤:
[0089]B51、根据多尺度综合指标图，生成对应积分影像；
[0090]B52、使用m*m窗口遍历多尺度综合指标图，使用积分影像计算m*m窗口内指标值总和，记录使总和最大的窗口中心位置，其中m为高斯金字塔底层最小个数的平方根取整；
[0091]B53、最底层高斯金字塔影像中，B52记录的窗口中心位置对应的图斑即为浮锚出油孔区域。
[0092]B6中所述的浮锚空间位置解算方法包括以下步骤:
[0093]B61、根据B5识别的浮锚出油孔区域边界做椭圆拟合，计算椭圆几何参数；
[0094]B62、利用积分影像中椭圆长半轴长与实际出油孔模型尺寸计算比例系数；
[0095]B63、基于视觉成像原理，比例系数分别乘以椭圆中心及相机主距计算浮锚在相机坐标系中的三维位置坐标，如图3所示，图中f为主距，O为成像中心，(X，Y，Z)为空间点坐标，(x, y)为对应像点坐标。
[0096]B52中高斯金字塔底层最小个数也包含像素个数阈值t。
[0097]总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
【主权项】
1.一种基于视频影像的空中加油辅助衔接方法，其特征在于包括以下步骤: A、序列影像数据获取:受油机通过数字摄像机连续采集原始浮锚序列影像； B、对每一张原始浮锚影像进行以下处理； B1、对采集到的原始浮锚序列影像建立高斯金字塔影像； B2、对高斯金字塔影像进行滑降法影像快速分割，得到图斑； B3、对分割获取的图斑进行指标评价，生成指标图； B4、对高斯金字塔影像中各层生成的不同尺度的指标图进行综合，生成多尺度综合指标图； B5、在多尺度综合指标图中，识别浮锚出油孔区域； B6、根据识别的浮锚出油孔区域，进行精确的浮锚空间位置解算； B7、实时输出解算出的浮锚空间位置，引导飞行员操控航空器完成受油管与浮锚对接。
2.根据权利要求1所述的一种基于视频影像的空中加油辅助衔接方法，其特征在于:A中所述的数字摄像机连续采集原始浮锚序列影像速率大于每秒15帧。
3.根据权利要求1所述的一种基于视频影像的空中加油辅助衔接方法，其特征在于:BI中所述的高斯金字塔影像生成方法包括以下步骤: BH、对下层的原始浮锚序列影像做高斯平滑，生成平滑影像； B12、对平滑影像的下层影像做降采样操作，生成下层高斯金字塔影像； B13、重复Bll至B12步骤，直到高斯金字塔影像的层数达到预定层数。
4.根据权利要求1所述的一种基于视频影像的空中加油辅助衔接方法，其特征在于:B2中所述的滑降法影像快速分割方法包括以下步骤: B21、根据高斯金字塔影像中的灰度影像I，利用sobel算子计算梯度幅值影像G ; B22、在灰度影像I中，对于像素P，根据梯度幅值影像G，以像素P为中心在3*3窗口范围内搜索最小梯度值像素q，搜索中心由像素P向最小梯度值像素q滑动，重复搜索过程，直至像素P为3*3邻域内梯度值最小像素P’，记录滑动经过的所有像素； B23、对于灰度影像I中所有像素做B22步骤处理，生成反差增强灰度图1’，反差增强灰度图1’中对应位置像素灰度赋值为终止搜索时像素P的灰度值； B24、反差增强灰度图1’使用阈值Tl做分割，使用种子填充算法填充，反差增强灰度图1’中灰度差异小于阈值Tl的4邻域连通区域合并为一个图斑。
5.根据权利要求1所述的一种基于视频影像的空中加油辅助衔接方法，其特征在于:B3中所述的指标评价包括以下步骤: B31、统计每个图斑内像素平均灰度值g和图斑内像素个数，像素平均灰度值g大于阈值T2以及像素个数小于阈值T3的图斑均予以剔除，被剔除图斑的指标评价值V赋值为O ; B32、计算剩余图斑的几何中心作为拟合圆圆心，图斑内像素个数除以π再开均方根为拟合圆半径R，计算拟合圆与图斑相交区域面积与图斑总面积的比例，即圆度P ; Β33、以图斑的几何中心为原点，大于I倍拟合圆半径R小于3倍拟合圆半径R内像素平均灰度与I倍拟合圆半径R内像素平均灰度之差记为反差c ； Β34、根据图斑拟合圆半径R构建匹配模版，匹配模板呈同心圆形状，I倍拟合圆半径R内为0，大于I倍拟合圆半径R小于3倍拟合圆半径R内为1，模版中心置于图斑几何中心，计算匹配相关系数P ; B35、根据平均灰度值g,圆度P,反差c和相关系数P ,计算指标评价值v=P(c-g/2)，若指标评价值V小于O，则指标评价值V赋值为O ; B36、图斑内所有像素灰度赋值为V，对所有图斑做B31至B35流程，最终生成指标图。
6.根据权利要求1所述的一种基于视频影像的空中加油辅助衔接方法，其特征在于:B4中所述的多尺度综合指标图的生成方法包括以下步骤: B41、对高斯金字塔影像内各层影像做B31至B36操作，生成不同尺度的指标图，设底层阈值为t，底层尺度为S，则底层阈值为t/(s*s)，而阈值t根据实际应用设置； B42、高斯金字塔影像除底层以上各层的指标图放大至与底层指标图同分辨率，每层对应位置指标值累加，生成多尺度综合指标图。
7.根据权利要求1所述的一种基于视频影像的空中加油辅助衔接方法，其特征在于:B5中所述的浮锚出油孔区域识别方法包括以下步骤: B51、根据多尺度综合指标图，生成对应积分影像； B52、使用m*m窗口遍历多尺度综合指标图,使用积分影像计算m*m窗口内指标值总和，记录使总和最大的窗口中心位置，其中m为高斯金字塔底层最小个数的平方根取整； B53、最底层高斯金字塔影像中，B52记录的窗口中心位置对应的图斑即为浮锚出油孔区域。
8.根据权利要求1所述的一种基于视频影像的空中加油辅助衔接方法，其特征在于:B6中所述的浮锚空间位置解算方法包括以下步骤: B61、根据B5识别的浮锚出油孔区域边界做椭圆拟合，计算椭圆几何参数； B62、利用积分影像中椭圆长半轴长与实际出油孔模型尺寸计算比例系数； B63、基于视觉成像原理，比例系数分别乘以椭圆中心及相机主距计算浮锚在相机坐标系中的三维位置坐标。
9.根据权利要求7所述的一种基于视频影像的空中加油辅助衔接方法，其特征在于:B52中高斯金字塔底层最小个数也包含像素个数阈值t。
【专利摘要】本发明公开了一种基于视频影像的空中加油辅助衔接方法，包括以下步骤：A序列影像数据获取：受油机通过数字摄像机连续采集原始浮锚序列影像；B对每一张原始浮锚影像进行以下处理；B1对采集到的原始浮锚序列影像建立高斯金字塔影像；B2对高斯金字塔影像进行滑降法影像快速分割，得到图斑；B3对分割获取的图斑进行指标评价，生成指标图；B4对高斯金字塔影像中各层生成的不同尺度的指标图进行综合，生成多尺度综合指标图；B5在多尺度综合指标图中，识别浮锚出油孔区域；B6根据识别的浮锚出油孔区域，进行精确的浮锚空间位置解算；B7实时输出解算出的浮锚空间位置，引导飞行员操控航空器完成受油管与浮锚对接。本发明实现对浮锚空间位置的实时检测，可靠性高，可用实时测量浮锚空间位置来判断。
【IPC分类】G06T7-20, B64D39-00
【公开号】CN104658004
【申请号】CN201310590732
【发明人】郑顺义
【申请人】南京中观软件技术有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年11月20日