[發明專利]基于三維視覺拼接的船艙內車輛定位跟蹤系統與方法

在審

• 申請號: 201611052835.7
• 申請日: 2016-11-24
• 公開（公告）號: CN106781601A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 陶衛;葛莉華;趙輝;嚴傳續;盧俊國;劉雨軒;孫可揚;錢宏;謝鋒明;馬國喜;李明杰;鄧凱鵬
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;中國船舶工業集團公司第七〇八研究所
• 主分類號: G08G1/123
• 分類號: G08G1/123;G08G1/017
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及一種船艙內車輛定位跟蹤系統與方法，具體地，是一種基于三維視覺拼接技術的船艙內車輛定位跟蹤系統與方法。

背景技術

在貨船的船艙里面，會運輸各種類型的車輛(例如運輸車、救援車、各類裝甲車等)。為了保證所有的駛入車輛都能夠安全迅速地到達到各自指定的位置，并且高效安全可靠地駛離船艙，需要對整個船艙進的車輛進行監控，確定每個車輛的所在位置與姿態，并對運動之中的車輛運行軌跡進行跟蹤，提高船舶數字化水平。

在各種運動目標定位與跟蹤探測技術中，基于計算機視覺的定位與跟蹤技術具有最高的準確性與智能化程度，成為首先技術手段。但是，相對于常規的大范圍運動目標定位與跟蹤有所不同，船艙內車輛的定位與跟蹤具有非常特殊之處和難點。特別是船艙內的空間具有狹長而低矮的特點，如果僅僅采用一個視覺探測設備，即使采用了超廣角鏡頭，也無法滿足全艙車輛的定位與跟蹤，勢必采用多視覺探頭圖像拼接技術實現全艙范圍內的車輛定位與跟蹤。由此，多個視覺探測設備勢必造成整個系統的成本劇增，系統復雜性也隨之增大。因此，如何減小視覺探頭的數量，降低成本，降低系統復雜性，成為一個難題。

另一方面，常規的多視場拼接都是針對平面目標的，即目標高度可以忽略不計。但是在船艙內部，車輛的高度與船艙內部的艙頂十分接近。因此，目標的高度不僅不能忽略，而且二維平面目標變為三維立體目標，傳統的二維圖像拼接方法完全失效，目標信息丟失嚴重，無法實現可靠拼接。

發明內容

針對目前船艙內車輛定位與跟蹤技術存在的諸多問題，本發明提出一種基于三維視覺拼接技術的船艙車輛定位跟蹤系統與相應的方法，不僅可以有效減少所需的視覺探測系統數量，而且可以實現三維目標的可靠拼接。

本發明是通過以下技術方案實現的：

根據本發明的一個方面，提供一種基于三維視覺拼接的船艙內車輛定位跟蹤系統，所述系統包括探測系統、傳輸電纜和定位系統，探測系統位于船艙內，定位系統位于監控室，探測系統與定位系統通過傳輸電纜相連；

所述探測系統包括多個視覺探頭、多個光源和交換機，所述視覺探頭和所述光源安置于船艙內頂部，所有所述視覺探頭的視頻信號經過所述交換機后由所述傳輸電纜送到所述定位系統；所述的探測系統將整個船艙劃分為若干個大小相等的分區，每個分區的四角分別布置一個所述視覺探頭，每個所述視覺探頭同時對著該分區的船艙空間，捕獲該分區內的所有車輛信息與艙內環境信息；

所述定位系統包括計算機、網卡、顯示器，上述網卡用于接收所有所述視覺探頭的視頻信號并傳遞給所述計算機，所述計算機用于處理各個所述視覺探頭傳輸的圖像信息，最終得到所有車輛的位置與姿態信息，并顯示于所述顯示器上。

優選地，所述的視覺探頭不是豎直安裝的，而是傾斜安裝的，每個所述視覺探頭的測量邊界點的高度均應高于艙內所有車輛的高度，從而保證所述視覺探頭不存在探測盲點和目標缺失現象，保證分區內所有車輛的全覆蓋。

更優選地，所述的視覺探頭采用超廣角鏡頭，從而獲得更大范圍的車輛信息，減少所述視覺探頭的總數量。

優選地，所述的視覺探頭采用工業級攝像機，其像素數以滿足測量精度的需求。

優選地，所述的光源采用LED光源，以減少其他熱光源因發熱而帶來的測量誤差。

優選地，所述的計算機采用工業控制計算機來實現數據處理，保證性能穩定，滿足測量環境的要求。

根據本發明的另一個方面，提供一種基于三維視覺拼接的船艙內車輛定位跟蹤方法，所述方法如下：

計算機采用多線程處理方式，線程數與視覺探頭數一致，即每個線程對應一個視覺探頭，每個線程分別對傳輸到計算機的視頻信息同步、獨立進行處理；其中：

每個線程對于視覺探頭傳輸來的一幅圖像進行濾波去噪聲、提取特征紋理預處理，將提取到的特征紋理信息與事先預存的車輛信息進行比對和匹配，從而判定該車輛的位置信息；

每個線程根據目標車輛在視覺探頭內距離中心的距離作為該視覺探頭的權重；

計算機單獨設置另外一個獨立線程，采用同一分區內同一目標車輛的所有視覺探頭的定位結果的加權算數平均值作為該車輛的最終定位結果；

利用相鄰兩次車輛的位置信息可以計算出此時車輛的運行方向即姿態信息。

本發明與現有技術相比較，具有如下有益效果：

本發明采用計算機視覺技術和分區方法實現艙內車輛的準確定位與跟蹤，不僅提高探測效率，而且最大限度地回避人工因素的干擾。

附圖說明