航空虚拟仪表屏显数据的视觉检测关键技术研究

发布时间：2020-10-13 09:37

　　航空工业飞机的仪表显示了飞机的实时航行情况,是判断飞行状态的重要依据。随着玻璃座舱的广泛使用,采用液晶多功能显示屏作为虚拟仪表替代传统的电子仪表、机械仪表已成为现代飞机设计的主流趋势。在生产测试阶段,如何快速并且准确地完成对虚拟仪表屏显数据是否正确的验证是当下航空虚拟仪表数据检测技术的重点研究内容。本文基于机器视觉技术,对航空虚拟仪表屏显数据自动检测的关键技术进行了研究,主要工作如下:1.设计了航空虚拟仪表屏显数据的检测方案,将整个检测流程分成了图像校正分割、指针式仪表检测和数显式仪表检测三个方面,并分别设计了每个方面的检测流程,同时对每个流程中涉及的关键技术进行了研究,并以具体的航空虚拟仪表作为待测目标完成了检测。2.在图像校正分割方面,利用PnP算法计算摄像机与目标屏幕之间的位姿关系,然后利用位姿参数对图像进行校正的方法,解决了视觉检测中摄像机与目标屏幕间位姿关系对图像处理的影响问题。并且通过RAC模型对传统的DLT算法进行改进,从而能够快速而准确获取相机位姿参数。该算法由径向约束对DLT算法添加约束条件,在保持传统DLT算法低时耗的同时,提高了DLT算法对摄像机位姿估计的精度。然后与常用的位姿估计算法进行比较,分别对算法的准确性、实时性、抗噪性以及实际的校正应用进行了实验对比,最终证明了本文设计的算法不但可以快速准确地估计相机位姿,并且对噪声有较为良好的适应性。在完成图像校正后,按照预先设计的位置区域对图像进行划分完成图像区域分割。3.在仪表检测方面,针对指针式仪表设计了指针提取—指针中心线检测—指针读数的检测流程,而数显式仪表则是通过定位字符区域—分割单个字符—字符识别这几个步骤完成检测。分别对每个步骤涉及的相关技术进行了研究和分析,最后结合本课题提供的样本航空虚拟仪表的特点,以差影法结合连通域法的形式提取了指针区域。在指针读数方面,用Canny算子提取图像边缘后,以Hough变换检测边缘直线,并结合最小二乘拟合直线的方法提取了指针式仪表的中心线,并利用中心线完成指针读数,实现了指针式仪表的检测;以双向投影结合连通域法定位分割字符,并由SVM分类器对分割的字符进行识别,实现了数显式仪表的检测。实验结果显示,本文对航空虚拟仪表屏显数据的视觉测量算法可以在0.2s内完成一次识别检测,并且在图像有些许模糊的情况下也具有较为良好的精度,具有一定的实用价值和开发前景。
【学位单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP391.41;V241
【部分图文】：

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