魏士皓，徐健，沈乐刚，陈 伟

（上海飞机制造有限公司，上海201324）

飞机系统是一个庞大而又复杂的系统，为保证系统的正确性及可靠性，在飞机制造过程需要对其进行一系列的性能测试。而EICAS 是连接飞行员与发动机的一座桥梁，驾驶舱中的EICAS 显示器显示了发动机状态和整个飞机上几十个系统的故障报警信息，为飞行员提供了发动机工作的基本信息以及对一些特殊情况的处置方法，便于飞行员更好地监控发动机正常安全工作，发挥发动机的最大功效，对确保飞行安全以及延长发动机的有效寿命等起了很大的作用[1-3]。所以，针对EICAS 的功能性试验测试显得尤为重要。

现今，国内针对飞机总装测试过程中的EICAS地面功能试验多以人工手动操作为主，通常是需要几名试验人员分别在驾驶舱、飞机测试部位等通过传呼机进行信息交流，从而完成功能试验测试。这种多人协作的人工测试方法一方面测试效率低下，另一方面受主观因素影响较大，容易产生人工误判的风险。近年来，随着机器视觉技术的发展，图像识别技术变得越来越成熟。飞机制造业也在不断引进图像识别技术，从而提高飞机总装测试效率，提升飞机总装自动化水平[4-6]。

基于图像识别技术原理，采用LabVIEW 中的NI Vision Assistant 视觉助手，开发了一套飞机驾驶舱EICAS信息自动识别系统。该系统能快速有效识别出EICAS信息，消除人工误判风险，提升飞机总装过程中地面功能试验测试效率。这对提高飞机自动化、智能化总装测试技术具有重要意义。

1 LabVIEW 软件平台介绍

LabVIEW 软件平台是由美国NI 公司开发的一种图形化的编程语言和开发环境。该软件平台主要用于测试测量、嵌入式应用和工业自动化等领域[7]。LabVIEW 具有丰富的图像识别模块，帮助开发者能快速进行图像识别。NI Vision Assistant 作为一个交互式的开发环境，能快速完成视觉识别过程中的模型建立与优化。其主要包括图像校准、图像颜色处理、图像灰度和二值化、图像区域分割、模型训练、字符识别等功能。LabVIEW 为机器视觉提供了一个非常适合的软件开发工具[8]。

2 基于LabVIEW 的EICAS信息识别方案设计

基于LabVIEW 的EICAS信息自动识别系统主要由图像采集模块（能为被识别图像补光的光源、获取图像信息的镜头和相机）、图像处理与识别模块（采用NI Vision Assistant 视觉助手建立并训练的识别模型）和能将识别到的EICAS信息进行显示的显示页面组成。基于LabVIEW 的EICAS信息识别流程如图1所示。

图1 基于LabVIEW 的EICAS信息识别流程Fig.1 EICAS information identification flow chart based on LabVIEW

在EICAS信息自动识别系统中，采用带有高分辨率镜头的相机对飞机驾驶舱的EICAS 显示器进行拍照，通过有线/无线的方式将采集到的图像信息，传送至LabVIEW 软件平台中。采用LabVIEW中的NI Vision Assistant 视觉助手模块将原始图像进行修正、灰度化和二值化处理，然后将二值化图像进行区域分割，将需要识别的信息进行字符识别并提取，最终将EICAS信息显示在前面板上。

2.1 图像采集模块设计

飞机驾驶舱EICAS信息自动识别系统的图像采集模块主要包括光源控制器、光源、镜头和相机。其组成示意图如图2所示。

图2 图像采集模块组成示意图Fig.2 Composition diagram of image acquisition module

光源直接影响图像采集的质量。为确保相机采集到的图像清晰、无阴影，因此需要选择一个光源均匀性好的、具有较宽光谱范围的、光照强度足够的并且具有较长的使用寿命和较高稳定性的光源。本模块选用了白光6500 k 颜色的LED 灯珠，灯珠呈环形分布在被测单元正上方和相机周围，确保了光线均匀，无阴影。此外，光源控制器能对光源进行有效调节，方便调节光照。

镜头也对成像质量的好坏具有重要影响，合适的镜头能提高图像的质量，方便后期图像处理和信息识别。选择一个与相机相匹配的高分辨率镜头能提高EICAS信息图像质量。为和相机进行适配，得到最佳的图像，采用了如图3所示的微距镜头。

图3 微距镜头Fig.3 Macro lens

相机是直接进行图像采集的部分。为保证成像质量，采用海康威视MV-CE060-10UM 彩色USB3.0工业相机。其分辨率为600 万像素，数据接口为GIGE 千兆网口，能满足数据高速传输的要求。图4为海康威视工业相机。

图4 海康威视工业相机Fig.4 Hikvision industrial camera

2.2 图像处理与识别模块设计

针对飞机驾驶舱EICAS信息自动识别系统中的图像处理与识别模块通过LabVIEW 中的NI Vi sion Assistant 视觉助手进行OCR （optical character recognition，光学字符识别）建模，对于采集得到的图像通过调用视觉助手中的不同模块，进行图像修正、灰度化和二值化等预处理操作。然后将二值图像进行区域分割得到一系列需识别的有效字符区域，最终获得EICAS 的字符信息，并在前面板界面显示[7，9]。其自动识别流程如图5所示。

图5 EICAS信息自动识别流程Fig.5 EICAS information automatic identification flow chart

（1）图像修正主要是对拍摄倾斜的图像进行角度旋转，使得图像不再歪斜，方便后续处理操作。

（2）图像灰度化和二值化处理主要是将彩色图像的像素值变为0 或1，删除图像无效信息，主要包括图像背景、图形等的去除。这将大大降低信息量，提高后期处理与识别速度。

（3）区域分割的主要目的是将一连串的待识别的字符进行分割，找到需要识别的字符，使其成为一系列的单个字符区域，方便后期模型识别。区域分割在整个图像识别过程中意义重大，只有将被识别的字符进行有效分割，才能保证后续图像识别与分析的可能性。

（4）通过视觉助手的OCR/OCV 模块产生的字符识别模型需要大量的样本训练，才能得到高识别率的识别模型，为后期系统能正确识别出字符提供依据。EICAS信息的字符识别训练过程如图6所示，字符识别结果如图7所示。

图6 EICAS信息的字符识别训练过程Fig.6 Character recognition training process of EICAS information

图7 EICAS信息的字符识别效果图Fig.7 EICAS information character recognition rendering

3 飞机驾驶舱EICAS信息自动识别系统应用

飞机驾驶舱EICAS信息自动识别系统主要是基于LabVIEW 软件平台开发的，可以快速识别采集到的图像信息，并在前面板进行显示。其应用结果如图8所示。

图8 结果应用图Fig.8 Result application diagram

在图8 中，右侧框部分为待识别字符，左侧框部分为识别到的字符。由此可以看出，该系统识别结果良好，能有效识别出EICAS 显示屏上的信息，消除了人工误判的风险，有效提高飞机总装地面功能测试的自动化与智能化水平。

4 结语

基于LabVIEW的飞机驾驶舱EICAS信息自动识别系统实现了在复杂环境下的EICAS信息自动识别与显示的功能，消除了人工误判的风险；此外，对于飞机总装制造过程中，地面功能试验自动化与智能化的提升提供了研究方向。