[發明專利]一種基于AIS的船舶高精度坐標映射方法

在審

• 申請號: 202110725329.4
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113569647A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 梁華;李曉威
• 申請（專利權）人: 廣州市賦安電子科技有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06T7/80;G06K9/62;G06F17/15;G06F17/16;G06F16/29
• 代理公司: 廣州圣理華知識產權代理有限公司 44302
• 代理人: 董覺非;張凱

1.一種基于AIS的船舶高精度坐標映射方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：通過人工測定攝像頭的外參，及攝像頭可視范圍內的水面任意位置的粗標定，對齊攝像頭畫面坐標和AIS經緯度坐標，建立攝像頭畫面坐標和AIS經緯度坐標的低精度映射關系；

步驟S2：通過圖像目標檢測算法檢測攝像頭畫面中所有船只的位置，得到所有船只的攝像頭畫面坐標集合Ω＝{＜x_i,y_i＞}，利用步驟S1中低精度映射關系將所有船只的經緯度坐標轉換為船只的攝像頭畫面坐標，得到轉換后的坐標集合K＝{＜x_j,y_j＞}；

步驟S3：設置一個閾值，將步驟S2中通過圖像目標檢測算法獲得的船只攝像頭畫面坐標集合Ω和經低精度映射關系轉換得到的船只攝像頭畫面坐標集合K進行匹配，篩選符合條件的船只的攝像頭畫面坐標，使船只的經緯度坐標和攝像頭畫面坐標形成一一對應的關系，確定船只的經緯度坐標和攝像頭畫面坐標集合M＝{＜lon_i,lat_i,x_i,y_i＞}；

步驟S4：利用步驟S3中的位置信息集合M＝{＜lon_i,lat_i,x_i,y_i＞}建立船只的高精度坐標映射。

2.根據權利要求1所述的船舶高精度坐標映射方法，其特征在于，所述步驟S1中，所述攝像頭畫面坐標和AIS經緯度坐標的低精度映射關系的建立過程具體如下：

步驟1.1：根據Haversine公式，計算攝像頭所在的位置在水平面上的垂直投影位置O′和攝像頭可視范圍內的水面任意位置A_i的直線水平距離d_i，單位為m，O′和A_i的經度水平距離si，單位為m：

其中：a、b均為中間變量值，O′(λ₀，ψ₀)為攝像頭所在的位置在水平面上的垂直投影位置，A_i(λ_i，ψ_i)為攝像頭可視范圍內的水面任意位置，r為地球半徑，單位為m；

步驟1.2：由步驟1.1，計算O′和A_i的連線和地理真北方向的夾角β_i：

步驟1.3：由步驟1.1，計算O和A_i的連線和垂直線的夾角θ_i：

其中，H為攝像頭距離水平面的高度，單位為m；

步驟1.4：計算A_i在監控攝像頭畫面坐標(x_i，y_i)：

其中，X為圖像的像素寬度，Y為像素高度，根據攝像頭圖像分辨率為X×Y，可得X和Y的參數值；

θ為攝像頭中心線與垂直線的夾角，β為攝像頭中心線在水平面上的投影和地理真北方向的夾角，ω_x為攝像頭水平視場角，ω_y為攝像頭垂直視場角。

3.根據權利要求1所述的船舶高精度坐標映射方法，其特征在于，所述步驟S2中，每隔Δt時間獲取一幀圖像，獲取該時刻下該幀的攝像頭視野中所有船只的AIS信息，并利用圖像目標檢測算法檢測攝像頭畫面中所有船只的位置，總共獲取n幀圖像，得到船只的攝像頭畫面坐標集合Ω＝{(x_i,y_i)}，(x_i,y_i)表示第i只船只的攝像頭畫面坐標。

4.根據權利要求3所述的船舶高精度坐標映射方法，其特征在于，通過步驟S1中的低精度映射關系將每幀圖像中所有船只的經緯度坐標轉換為攝像頭畫面坐標，得到轉換后的船只的攝像頭畫面坐標集合K＝{(x′_j,y′_j)}，其中(x′_j,y′_j)表示第j只船只由經緯度轉換后的攝像頭畫面坐標。