全景视频监视系统在贵阳机场的应用

张简

摘要：随着贵阳龙洞堡国际机场航站楼的扩建，塔台管制员已经无法对机场停机坪，滑行道等重要区域进行实时全方位监控，影响了航班的正常起降效率。为解决此问题，提高管制员工作效率，民航贵州空管分局结合实际情况，在贵阳机场建设了此套全景视频监视系统。该系统基于瑞典和挪威正在研究的远程塔台技术，可以将现场实时视频信号传输到远方，实现对机场场面的远程遥控指挥。

关键词：机场场面；塔台；全景；视频监控

中图分类号：TP37 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）07-0228-02

全景视频监视系统在民航行业的应用处于起步阶段。目前民航机场场面监视控制设备主要有雷达、ADS-B、多点定位系统等。与这些传统设备相比，全景视频监视系统具有如下优点：能够为管制员提供连续，直观的实时全景拼接画面；安装简单，维护成本低廉；避免覆盖盲区；能够对视频进行实时存储，回放；通过画面增强技术可以增强能见度较低的条件下画面清晰度；通过远程传输视频画面可以实现机场场面远程遥控指挥。

1贵阳机场全景视频监视系统的组成

1.1系统硬件组成

本套全景视频监视系统采用分布式部署和集中处理的架构，提供180度以上视角实时监控画面。如图1所示本系统前端采用五台三星SNB-6003 1080P高清摄像机，原始视频信号通过思科千兆交换机汇聚后，经过光电转换器转换为光信号，光信号通过光缆传输至空管机房后，将光信号转换为网口信号接入华为S5700交换机，前端视频信号通过全景拼接服务器与运动检测服务器集中处理后在塔台显示终端显示，全景拼接服务器采用两台工业级处理机，分别配备双显卡，通过三根视频延长线，连接三台三星超窄边拼接屏，将实时拼接画面清晰流畅的在塔台显示。分布式三星球机视频监视系统可以作为本系统的备用手段，在全景视频监视系统不能正常工作时，管制员可以使用此套系统作为应急手段。

1.2系统软件组成

整套系统软件由全景视频拼接模块、动态视频图像增强模块、高分辨率显示模块组成。三星摄像机采集的H.264视频流通过光纤传输至交换机后，一路进入存储服务器进行视频存储，另一路进入全景拼接服务器后解码成帧图像，帧图像存入帧缓存后对原始图像进行特征点提取，匹配和校正后对全景图像进行拼接融合，生成全景图像，最后通过图像增强技术讲全景视频实时输出到三星窄边拼接屏上。

本系统同时接收五路高清摄像机视频流，处理的数据量很大，因此在软件架构设计采方面采用了目前流行的多CPU+GPU的混合运行方式，通过CUDA并行处理以满足系统的实时性和海量数据处理的需求。

1.3系统主要功能

本系统是基于高性能运算平台的多路高清视频监视系统，系统由10路1080P三星高清网络摄像机、户外护罩支架等组成，由于全景视频拼接对摄像机角度精确度要求高，不能随意旋转，因此本系统户外护罩云台不支持旋转控制，摄像机的参数可通过远程登录进行设置。本系统能够在低能见度较低，光线较强情况下实现视频增强和宽动态的超高清全景视频监控，能够对机场停机坪、滑行道、跑道等重要区域，全天候无盲区的全景实时监视，为民航单位提供了专业的视频监控解决方案。

1.3.1视频拼接功能

通过全景视频监视系统的拼接功能，工作人员可以轻松的获取整个机场场面的运行状态。图2是贵阳机场全景视频监视系统在白天拼接效果图，该图是由架设在龙洞堡机场塔台上的摄像机采集到的图像拼接而成。塔台距离跑道边缘约为1000米，用四台高清网络摄像机拼接融合而成，生成的全景视频分辨率为4500*900，帧率为25fps。

1.3.2视频增强功能

视频增强功能在整个全景视频监视系统中起着至关重要的作用。夜晚光线条件不理想，管制员不能轻松准确的分辨出停机位准确信息，通过此功能管制员可以在夜间和低能见度较天气条件下清晰地区分机场建筑物和场面活动目标。

如图3所示，该图是架设在机场C指廊的高清摄像机，通过对机场停机坪进行视频采集、增强和拼接后的效果图。摄像头距离停机坪的距离约为300米。效果图上端显示器画面为没有进行视频增强的实时画面，下端显示器画面为进行视频增强的全景拼接实时画面。我们可以清晰的观察到有视频增强的视频监控画面能够比较清晰的观察到机场停机坪内的实时画面，清楚的区分建筑物和运动目标。

2 系统特点

本系统区别于传统的视频监控系统，全景视频监视系统能更加直观反映机场场面信息，减少管制员对机场场面情况的分析与判断时间， 为了保证全景视频监视系统运行的可靠性，本系统在设计上就从不同层面来保证系统稳定性。传输光缆采用双路由链路。设备的搭配上采用合理的冗余技术，服务器的硬件结构上提供切换、备份技术，存储采用磁盘阵列来保障系统运行的流畅性。采用通用的标准接口，通过使用编码器能兼容不同厂商的产品，有利于设备软、硬件的兼容和系统的升级。

维护方面本系统结构采用模块化设计，方便维护人员后期对设备进行维护。人机操作界面友好，增加必要的辅助服务功能，维护人员可直接通过Web访问前端节点并对设备进行远程操作控制。

3 结束语

贵阳机场的全景视频监视系统建成后提高了管制员的工作效率，在充分保障运行安全的前提下，为管制员管理机场场面提供了强有力的手段。此方案可以应用于机场的远程场面管理，使得管制员可以远程指挥机场飞机起降。针对本系统目前的运行状况，还有一些问题需要改进，画面拼接处缝隙比较明显以及画面显示帧率还不够高，这些问题将在后期的升级与维护中进行改进。

参考文献：

[1] 张平.视景增强系统在民用飞机中的应用[J].中国民用航空，2014（189）：39-40.

[2] 吴敏.增强视景监视系统在民航的应用研究[J].民航科技，2014（161）：5-8.