[發(fā)明專利]一種基于外接圓檢測的船舶常見錨泊區(qū)邊界自動提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811207436.2
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109615932B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 隋遠(yuǎn);沈昌力;王君;周士勝;徐凱
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所
• 主分類號: G08G3/00
• 分類號: G08G3/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 黃振華

1.一種基于外接圓檢測的船舶常見錨泊區(qū)邊界自動提取方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，獲取船舶錨泊點總集；

步驟2，對步驟1中得到的船舶錨泊點總集進(jìn)行基于位置的密度聚類，得到船舶錨泊點點集；

步驟3，確定一個外接圓半徑R，利用外接圓法自動提取步驟2得到的船舶錨泊點點集的邊界線段集；

步驟4，判斷邊界線段集中所有的邊界線段是否能夠組成一個閉合的多邊形，如果是，則該多邊形為一個船舶錨泊點集的錨泊區(qū)邊界；

步驟5，如果提取船舶錨泊區(qū)的邊界失敗，調(diào)整外接圓半徑R，重復(fù)步驟3至步驟4，直到成功提取船舶錨泊區(qū)邊界；

步驟1包括如下步驟：

步驟1-1，從數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)出目標(biāo)船舶類型一段時間內(nèi)，所有速度小于一定閾值的非連續(xù)錨泊點，具體包括：所述一段時間不超過1個月，將航行速度小于0.05節(jié)的船舶動態(tài)點數(shù)據(jù)作為船舶錨泊總集中的點，同一艘船舶，按時間排序，如果有連續(xù)多個點都是錨泊點，則只取第一個點作為船舶錨泊點總集中的點；

步驟1-2，將船舶位置點經(jīng)緯度位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成球面墨卡托投影的位置數(shù)據(jù)；

步驟2中，使用DBSCAN的密度聚類方法，對船舶錨泊點總集中的點進(jìn)行聚類；錨泊點聚類時貨船的領(lǐng)域參數(shù)為100米，漁船的定為50米；

步驟3包括如下步驟：

步驟3-1，對船舶錨泊點點集中的點兩兩取一個線段，并過濾掉長度大于2*R的線段，R表示外接圓半徑；

步驟3-2，如果線段距離小于2*R，求出該線段的兩個外接圓圓心C1、C2，遍歷船舶錨泊點點集中除該線段兩個端點外的所有點，計算其到這兩個圓心C1、C2的距離，如果兩個外接圓中有任意一個外接圓不包含其他任何點，則該線段就是該船舶錨泊點點集的外接多邊形的邊界；

步驟3-2中，采用如下方法計算兩個外接圓圓心C1、C2：

求出該線段P1P2的方向向量v1，v1為該線段兩個端點坐標(biāo)之差，v1＝p1-p2，p1和p2分別表示線段端點P1的坐標(biāo)和端點P2的坐標(biāo)，同時線段P1P2的中點坐標(biāo)為Pmid＝0.5*(p1+p2)；

根據(jù)向量垂直時點積為0的性質(zhì)，求出線段P1P2的垂直向量v2；

已知線段P1P2的長度和外接圓半徑，根據(jù)勾股定理求出圓心到線段的距離dist；最后計算出兩個外接圓圓心，圓心C1＝Pmid+dist*v2；圓心C2＝Pmid-dist*v2；

步驟3-2中，如果船舶錨泊點點集內(nèi)除線段端點外所有點到外接圓圓心C1的距離都大于外接圓半徑R，則該線段為外接多邊形邊界；如果到C1的距離不全大于R，再計算除端點外所有點到外接圓圓心C2的距離，如果都大于外接圓半徑R，則該線段同樣為外接多邊形邊界；如果到C2的距離也不全大于R，則該線段不是外接多邊形的邊界，將外接多邊形邊界線段組成邊界線段集；

步驟4包括：從邊界線段集中取出一條線段，將其兩個端點作為多邊形邊界的第一點和第二點；然后在其余線段中尋找以第二點為一個端點的線段，該線段的另一個點，作為多邊形邊界的第三個點；再在其余線段中尋找以第三點為一個端點的線段，該線段的另一個點，作為多邊形邊界的第四個點；依次類推，直到最后一條線段的第二個端點正好為多邊形邊界的第一個點，形成一個閉合的多邊形，則該多邊形為船舶錨泊區(qū)的邊界；在此過程中，如果在剩余線段中，找不到以多邊形邊界點為端點的線段，則提取船舶錨泊區(qū)的邊界失敗；如果多邊形閉合，但邊界線段集中還剩余其他線段待檢測，則提取船舶錨泊區(qū)的邊界失敗；

步驟5包括：

如果提取船舶錨泊區(qū)的邊界失敗，那么調(diào)整外接圓半徑R，令新的半徑R’等于原半徑R加上步長D，步長D為步驟2中最小領(lǐng)域參數(shù)的五分之一，即貨船為20米，漁船為10米，然后重復(fù)步驟3至步驟4，直到成功提取船舶錨泊區(qū)邊界。