[發(fā)明專利]一種號(hào)燈自動(dòng)識(shí)別及兩船會(huì)遇態(tài)勢(shì)感知方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011294831.6
• 申請(qǐng)日: 2020-11-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112364795A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹勇;高正麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué);大連海大智龍科技有限公司
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06K9/62;G06T7/11;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/187;G06T7/90
• 代理公司: 大連至誠(chéng)專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21242
• 代理人: 張海燕;楊威

本發(fā)明公開(kāi)了一種號(hào)燈自動(dòng)識(shí)別及兩船會(huì)遇態(tài)勢(shì)感知方法，利用號(hào)燈的幾何特征檢測(cè)號(hào)燈，基于HSV顏色空間識(shí)別號(hào)燈類型，根據(jù)號(hào)燈水平照射光弧范圍特征判定兩船會(huì)遇局面，并利用舷燈和兩盞桅燈在水平位置上的特征進(jìn)行兩船會(huì)遇態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)。解決了夜間無(wú)法直接基于視覺(jué)判斷出目標(biāo)船與本船具體的交叉會(huì)遇類型的問(wèn)題，在準(zhǔn)確的判斷出當(dāng)前本船與目標(biāo)船的會(huì)遇態(tài)勢(shì)后，還可以預(yù)測(cè)接下來(lái)兩船會(huì)遇態(tài)勢(shì)的變化趨勢(shì)，為本船避讓策略提供了數(shù)據(jù)支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海上智能信息感知技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及種號(hào)燈自動(dòng)識(shí)別及兩船會(huì)遇態(tài)勢(shì)感知方法。

背景技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于號(hào)燈信息感知的研究主要集中在兩方面，一種是基于人眼看到號(hào)燈后根據(jù)模型得出對(duì)應(yīng)的船舶信息，這種方法集中在觀察到號(hào)燈后的船舶狀態(tài)識(shí)別。另一種是將船舶周圍環(huán)境因素的影響作為輸入，根據(jù)模型給出號(hào)燈的可識(shí)別性，這種方法主要用于判斷海上光污染對(duì)于號(hào)燈可識(shí)別性的影響。以上兩種有關(guān)號(hào)燈的研究均未涉及號(hào)燈的直接識(shí)別，即不依靠人僅通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)直接檢測(cè)和識(shí)別號(hào)燈的存在及其顏色。但是在智能船場(chǎng)景感知的研究中，號(hào)燈的檢測(cè)與識(shí)別需要通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)完成，即對(duì)攝像機(jī)拍攝的可見(jiàn)光圖像，利用圖像處理與分析的方法進(jìn)行號(hào)燈的識(shí)別，并根據(jù)號(hào)燈識(shí)別結(jié)果自動(dòng)判斷本船與目標(biāo)船的會(huì)遇態(tài)勢(shì)。現(xiàn)有技術(shù)中主要依賴駕駛員來(lái)肉眼識(shí)別號(hào)燈的存在和位置，然后主觀判斷是哪種會(huì)遇局面，對(duì)駕駛員視力、注意力和航行經(jīng)驗(yàn)要求較高，且判別的準(zhǔn)確度不高。

雖現(xiàn)有技術(shù)中也出現(xiàn)了利用圖像處理與分析的方法對(duì)進(jìn)行號(hào)燈的識(shí)別的技術(shù)，如采用雙目彩色相機(jī)的測(cè)距原理，預(yù)判出他船在時(shí)間之后與無(wú)人船的相對(duì)位置關(guān)系等識(shí)別技術(shù)。但是該技術(shù)對(duì)號(hào)燈的識(shí)別檢測(cè)方法存在以下缺點(diǎn)：

一是直接將采集的圖像整體從RGB顏色空間轉(zhuǎn)換到HSV顏色空間，但是RGB到HSV的轉(zhuǎn)換是一種非線性的操作，整個(gè)圖像都進(jìn)行顏色空間轉(zhuǎn)換是無(wú)法達(dá)到實(shí)時(shí)效果的；

二是僅僅使用號(hào)燈的顏色特征進(jìn)行號(hào)燈的識(shí)別，但是在實(shí)際操作中，不首先檢測(cè)到號(hào)燈在圖像中的區(qū)域的話，無(wú)法準(zhǔn)確判斷號(hào)燈的具體區(qū)域；

三是無(wú)法預(yù)判目標(biāo)船與本船交叉相遇態(tài)勢(shì)的變化趨勢(shì)，缺乏制定避讓策略的預(yù)判數(shù)據(jù)支撐。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種號(hào)燈自動(dòng)識(shí)別及兩船會(huì)遇態(tài)勢(shì)感知方法，以克服上述技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明一種號(hào)燈自動(dòng)識(shí)別及兩船會(huì)遇態(tài)勢(shì)感知方法，包括：利用影像采集設(shè)備獲取監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的海上視頻信息；將所述海上視頻信息中的全部單幀圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，對(duì)所述灰度圖像進(jìn)行閾值分割后得到號(hào)燈的輪廓矢量圖；通過(guò)所述輪廓矢量圖判定號(hào)燈在所述單幀圖像中的候選區(qū)域；將所述候選區(qū)域內(nèi)圖像的RGB顏色空間轉(zhuǎn)換為HSV顏色空間；創(chuàng)建號(hào)燈圖像數(shù)據(jù)集，根據(jù)號(hào)燈圖像數(shù)據(jù)集得到預(yù)設(shè)號(hào)燈HSV閾值區(qū)間；通過(guò)將所述候選區(qū)域內(nèi)圖像的H、S、V值與所述預(yù)設(shè)號(hào)燈HSV閾值區(qū)間比對(duì)判斷所述號(hào)燈的顏色類型；根據(jù)目標(biāo)船的所述號(hào)燈的顏色類型判別目標(biāo)船與本船的會(huì)遇態(tài)勢(shì)，并預(yù)測(cè)兩船交叉相遇態(tài)勢(shì)的變化趨勢(shì)。

進(jìn)一步地，所述通過(guò)所述輪廓矢量圖判定號(hào)燈在所述單幀圖像中的候選區(qū)域，包括：

遍歷所有所述輪廓矢量圖，通過(guò)判定所述輪廓矢量圖的外接矩形圓形度和外接矩形面積是否符合公式(1)確定號(hào)燈在圖像中的候選區(qū)域

判定條件公式(1)為：

式中，F(xiàn)_rect為所述外接矩形圓形度；A_rect為所述外接矩形面積。

進(jìn)一步地，所述創(chuàng)建號(hào)燈圖像數(shù)據(jù)集，根據(jù)號(hào)燈圖像數(shù)據(jù)集得到預(yù)設(shè)號(hào)燈HSV閾值區(qū)間，包括：

拍攝不同海上場(chǎng)景下的所述號(hào)燈圖像，構(gòu)建號(hào)燈圖像數(shù)據(jù)集；

將所述號(hào)燈圖像數(shù)據(jù)集中圖像的號(hào)燈所在區(qū)域裁剪，并對(duì)裁剪后的圖像按照紅、綠、白顏色進(jìn)行分類；