[發明專利]一種基于雙目視覺的船舶識別與航速測量系統及方法

有效

• 申請號: 202011337605.1
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112381870B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 王慧敏;馬云鵬;周明玉;章倩;周亞琴;徐暢;儲露露;余志宏;霍冠英
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區;江蘇省中以產業技術研究院
• 主分類號: G06T7/60
• 分類號: G06T7/60;G06T7/80;G06T7/11;G06T7/136;G06V20/52;G06V10/26;G06V10/50;G06V10/764;G01P3/68;G01B11/00;G01B11/24
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 韓紅莉

本發明公開了一種基于雙目視覺的船舶識別與航速測量系統及方法，雙目相機采集船舶圖像；采用張氏標定法對雙目相機進行標定，根據雙目相機的內外參數對船舶圖像校正；對校正后的船舶圖像進行圖像增強，并將視覺顯著性檢測和OTSU分割相結合，從船舶圖像中提取船舶的輪廓圖并緩存；采用Hu矩特征和HOG特征相結合的船舶特征提取方法，選取支持向量機作為船舶分類器模型，對船舶輪廓圖中的船舶進行分類；根據最小外接矩原理對分類后的船舶進行尺寸測量，再基于船舶分類結果，判斷船舶是否存在超長或超寬；采用尺度不變特征變換SIFT對船舶輪廓圖中已分類的船舶進行特征點的提取及匹配，根據雙目測距原理計算出船舶行駛距離，從而得到行駛速度。

技術領域

本發明涉及一種基于雙目視覺的船舶識別與航速測量系統及一種基于雙目視覺的船舶識別與航速測量方法，屬于數字圖像處理技術領域。

背景技術

隨著我國綜合實力的全面提高，交通運輸在人們的日常生活中占據了越來越重要的位置。內河船運系統也朝著高速化和高效率的方向發展，然而這也帶來了許多安全性問題。在內河船運系統給人們帶來便利的同時，其引發的事故也頻繁，這引起了人們的關注。內河水上交通事故主要有船橋相撞，船船相撞等，嚴重威脅著船舶航行中的安全，導致損失了大量經濟貨物以及對內河上的環境也產生嚴重影響。

如今可視化的監控系統日益發展，進入了智能化、高效化和網絡化的時代。譬如在高速公路上的監控系統已經非常完備，在高速上架上攝像機對過往車輛進行抓拍，監控車輛瞬時車速。對超速或者違停的車輛進行處罰，從而可以保證陸上交通的安全。目前這種可視化的監控系統已經應用于多種領域，功能也逐漸強大，但多數用于內河交通的監控系統需要工作人員一直監控屏幕，分析視頻中的目標活動。由工作人員一直操作的監控系統很容易出現錯誤，很多類型的人為因素也會造成錯誤，從而導致監控的精確度不能保證，耗費了大量的人力和精力也。因此，研究一種智能化的基于雙目視覺的船舶檢測和船速測量的算法是非常迫切的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種基于雙目視覺的船舶識別與航速測量系統及一種基于雙目視覺的船舶識別與航速測量方法，自動檢測運動目標、提取信息、識別目標并且可以自動做出信息判斷，能夠智能化、高效化地檢測出船舶信息，對船舶進行識別分類以及測速，以達到實時性、精準性的檢測結果。

為達到上述目的，本發明提供一種基于雙目視覺的船舶識別與航速測量方法，包括以下內容：

1)預處理模塊：設定各類船舶的船長最大值及各類船舶的船寬最大值；

2)相機采集模塊：對雙目相機采集的船舶視頻或船舶圖像進行保存，船舶視頻逐幀提取為船舶圖像；

3)雙目相機標定和校正模塊：采用張氏標定法對雙目相機進行標定，并得到雙目相機的內參數和雙目相機的外參數，根據雙目相機的內參數和雙目相機的外參數對船舶圖像進行校正；

4)船舶檢測模塊：對校正后的船舶圖像進行圖像增強，并將視覺顯著性檢測和OTSU分割相結合，從船舶圖像中提取船舶的輪廓圖，將檢測出的船舶輪廓圖緩存；

5)船舶識別分類模塊：采用Hu矩特征和HOG特征相結合的船舶特征提取方法，并選取支持向量機作為船舶分類器模型，對船舶輪廓圖中的船舶進行分類；

6)船舶尺寸測量模塊：根據最小外接矩原理對分類后的船舶進行尺寸測量，再基于船舶分類的結果，根據預先設定的各類船舶的船長最大值及各類船舶的船寬最大值，判斷船舶是否存在超長或超寬的情況；

7)船舶速度測量模塊：針對船舶輪廓圖中已分類的船舶，采用尺度不變特征變換SIFT對已分類的船舶進行特征點的提取及匹配，根據雙目測距原理計算出船舶行駛距離，從而得到行駛速度。

優先地，船舶檢測模塊包括以下步驟：