[发明专利]飞机机翼表面上结冰三维冰型的实时获取系统

说明书

本发明涉及飞行器安全监测领域。一种飞机机翼表面上结冰三维冰型的实时获取系统，其特征在于，包括：安装在飞机舷窗内侧的CCD相机群；光源系统，为安装在飞机舷窗内侧的探测光源，以及安装在翼梢小翼内侧的辅助光源；在机翼表面设置标志若干个，形成三维重构的空间位置参考；安装在飞机内部的延时脉冲发生器；计算机；延时脉冲发生器连接所述CCD相机群并发出脉冲控制信号，使得CCD相机群能同步拍摄；所述计算机与所述CCD相机、延时脉冲发生器和光源系统连接，用于控制光源的开关、延时脉冲发生器的运行，以及完成相机群拍摄后图片的储存工作，并对后续图片进行处理、三维冰型模型进行重构。

技术领域

本发明涉及飞行器安全监测领域。

背景技术

飞机结冰是指飞机飞行过程中机体上某些部件上凝聚冰层的现象。虽然现今飞机的巡航高度都已经高于容易发生结冰现象的高度，但在起飞、爬升、盘旋和降落时，仍然可能遇到比较严重的结冰事故。飞机结冰被航空界认定为影响飞机飞行的六大气象因素之一。

结冰会从多方面威胁飞机的安全。机翼前缘结冰，会增加飞机的重量，改变飞机的空气动力外形，最重要的是由于空气动力外形的改变，引起飞机升力减小，阻力增大。结冰还会导致螺旋桨桨叶重量的不平衡，汽化器进气管的封闭，起落架的收放困难，无线电失去作用，还会断绝油料来源，冻结油门。

最近现有技术：

目前采用单个或两个相机对结冰外形进行拍摄，获取结冰的二维轮廓，得到结冰的厚度，以此预测结冰对飞机安全的危害性。但是，现有的技术不能够获得结冰的三维信息，也无法解决结冰的透明性问题，因此，提供的结冰信息十分有限。

采用机器视觉可代替人眼来做测量和判断，时下机器视觉被广泛应用在医学、工业、农业、交通等诸多领域。通常，机器视觉涉及图像采集、相机标定、特征点提取及匹配、三维重建等工作。

但采用机器视觉来研究飞机上结冰状态是极具挑战性的。根本难点在于，由于冰的透明性和强反射性始终会带来拍摄图片不完整，得不到完整的拍摄图片意味着信息缺失，从而后续的检测过程无从做起。止于此，从未有人尝试将机器视觉技术应用于飞机机翼上结冰的实时检测。

发明内容

本发明的目的：首次公开飞机机翼表面上结冰三维冰型的实时获取系统，通过在飞机舷窗内侧设置CCD相机群，构建特有的光源系统，并结合软件上的改进，完全克服结冰透明性的影响。

上述目的通过如下技术方案来实现：

一种飞机机翼表面上结冰三维冰型的实时获取系统，其特征在于，包括：

安装在飞机舷窗内侧的CCD相机群；

光源系统，为安装在飞机舷窗内侧的探测光源，以及安装在翼梢小翼内侧的辅助光源；

在机翼表面设置标志若干个，形成三维重构的空间位置参考；

安装在飞机内部的延时脉冲发生器；

计算机；

延时脉冲发生器连接所述CCD相机群并发出脉冲控制信号，使得CCD相机群能同步拍摄；

所述计算机与所述CCD相机、延时脉冲发生器和光源系统连接，用于控制光源的开关、延时脉冲发生器的运行，以及完成相机群拍摄后图片的储存工作，并对后续图片处理、三维冰型模型重构。

进一步公开，所述CCD相机群，各CCD相机单体布设于各个飞机舷窗内侧，每个CCD相机根据物距确定其焦距(属于常规技术)。

本发明通过多目机器视觉技术对飞机机翼上结冰三维冰型进行实时检测，通过相机实时拍摄机翼上覆冰的图片，并通过三维建模处理得到机翼上结冰过程的详细三维信息。如此，飞机飞行时机翼在振动情况下进行实时的三维重建及数据获取，记录飞机飞行时每一个时刻的结冰冰型数据，提供飞行安全保障。