[发明专利]一种机场水泥道面FOD风险评估方法和装置

说明书

本发明公开了一种机场水泥道面FOD风险评估方法，包括：利用图像分割提取可见光图像中裂缝投影轮廓，获得裂缝投影区域Ssubgt;1/subgt;；利用三维探地雷达的探地雷达图像中的水平、横向和纵向的三维视图提取裂缝与道面表面之间的深度h和裂缝沿水平方向的投影轮廓Ssubgt;2/subgt;；根据三维探地雷达的探测位置和图像的位置，将裂缝沿水平方向的投影轮廓Ssubgt;2/subgt;投影至裂缝投影区域Ssubgt;1/subgt;所在的图像上；求得投影轮廓Ssubgt;2/subgt;与裂缝投影区域Ssubgt;1/subgt;的最小间距d；利用深度h与深度阈值hsubgt;1/subgt;、深度阈值hsubgt;2/subgt;的关系和最小间距d与轮廓最小距离阈值dsubgt;1/subgt;、轮廓最小距离阈值dsubgt;2/subgt;的关系进行机场水泥道面FOD风险判断。通过上述方案，本发明具有逻辑简单、估计可靠等优点。

技术领域

本发明涉及机场道面技术领域，尤其是一种机场水泥道面FOD风险评估方法和装置。

背景技术

FOD(Foreign Object Debris)即可能损伤航空器的某种外来的物质、碎屑或物体(机场FOD的产生源头除了外来物，还包括道面自身剥落材料)。水泥混凝土道面受施工工艺水平、养护水平、地质条件等多重因素影响，当浅表层出现内部近水平裂隙时，容易在外力作用下导致裂隙上方材料剥落，从而形成FOD。特别对于裂缝、板块接缝处的内部近水平裂隙(与水平方向夹角小于5°)，因道面结构不连续而传荷能力下降，FOD生成风险更大。目前，现有技术中尚无通过对道面内部损伤探测结果评估机场水泥道面FOD风险的方法和设备。目前，现有技术中的机场仅能通过雷达波、视觉、激光等方式检测已经生成的FOD，或通过对裂缝宽度或所在部位以人工经验的方式评估裂缝产生FOD的风险，很难保障飞机运行安全。目前，已经生成的FOD很容易被检测获知，在机场道面，产生未知的FOD部分是道面混凝土的裂缝承受飞机载荷后产生的。

如专利申请号为“201910358360.1”、名称为“基于卷积神经网络的FOD检测方法”的中国发明专利，其主要基于Faster R-CNN算法框架为输入图像生成目标候选区域同时采用DenseNet代替传统的VGG16-Net进行特征提取，可以大大减少网络参数和充分利用目标特征，有利于小尺寸FOD的检测。该技术还改进了RPN层中分类的损失函数，使用Focal Loss来优化正负样本的权重，使得训练结果聚焦在样本中难以分类的小尺寸FOD目标上。

再如专利申请号为“201711015466.9”、名称为“一种机场跑道FOD异物检测方法”的中国发明专利，其由图像质量评价、图像质量矫正增强、物体识别三个步骤组成；该技术方案引入了跑道图像质量评价及增强手段，通过对该跑道图像的特征进行分析，对图像的质量进行评价；针对不同质量的图片使用相应的图像增强技术进行增强，最终对图像进行物体识别分析，实现跑道FOD异物的检测。

由此可见，上述技术均检测已经生成的FOD，无法对未产生的物质、碎屑或物体进行预测，而裂缝剥落物料是水泥混凝土道面FOD的重要来源。可见光图像技术能有效识别道面裂缝、板块接缝，高频率三维探地雷达能对道面内部结构高清成像，可有效捕获道面浅表层内部裂隙形貌。因此，急需要提出一种逻辑简单、估计可靠的一种机场水泥道面FOD风险评估方法和装置。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种机场水泥道面FOD风险评估方法，本发明采用的技术方案如下：

一种机场水泥道面FOD风险评估方法，采用垂直向下拍摄水泥道面裂缝的可见光图像的可见光相机；以及采用沿水平方向行进探测采集水泥道面的探地雷达图像的三维探地雷达；所述方法包括以下步骤：

利用图像分割提取可见光图像中裂缝投影轮廓，获得裂缝投影区域S₁；