[發明專利]船舶水上高度自動測量方法、系統、設備及存儲介質

在審

• 申請號: 202111127576.0
• 申請日: 2021-09-26
• 公開（公告）號: CN113566720A
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 劉克中;李春伸;曾旭明;楊星;陳默子;袁志濤;吳曉烈;辛旭日;鄭凱
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06;G01C11/00;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 黃君軍

本申請涉及一種船舶水上高度自動測量方法、系統、設備及存儲介質，其方法包括：獲取AIS數據，根據所述AIS數據確定待測量的目標船舶，并控制所述云臺旋轉以使所述相機鎖定所述目標船舶；采用基于深度學習的目標檢測算法識別跟蹤所述目標船舶，利用所述測距儀對所述目標船舶進行測距得到所述目標船舶與所述相機的距離；獲取所述相機拍攝的所述目標船舶的船舶圖片，計算得到所述船舶圖片中的船舶成像高度像素數量；根據所述相機的預設參數、所述目標船舶與所述相機的距離、所述船舶成像高度像素數量，利用預設高度計算公式計算得到所述目標船舶的水上高度。本申請能夠實現對船舶水上高度的高精度自動測量。

技術領域

本申請涉及船舶測量技術領域，尤其是涉及一種船舶水上高度自動測量方法、系統、設備及存儲介質。

背景技術

近年來，我國交通運輸業的快速發展促進了跨江跨海橋梁的建設。據統計，從1991年我國第一座跨海大橋建成至今，我國擬在建及建成的跨海大橋共有72座。新建的橋梁給兩岸的交通帶來的巨大的便利，但同時，一些大橋在當初設計時，橋高、橋寬、選址未充分考慮到未來的航運需要，使得一些橋梁無法滿足現有船舶的通航要求，富裕高度預留不足，使得船舶因為高度超高而碰撞橋梁的事故時有發生，而且船舶一旦超高經過橋梁，往往會造成嚴重后果，不僅威脅著船舶自身的航行安全，危及船員生命，還會影響整個航道的暢通和其他通航船舶的安全，其危害巨大。因此，急需對船舶高度進行測量的技術。

現有技術中有一種基于激光的船舶超高檢測方法，但這種激光檢測方法實際是一種限高方法，可以對高于某個高度的船舶進行超高報警，但無法測量得到船舶的實際高度。而且這種限高方法需要根據水位變化改變限高高度，并且在河岸距離較大特別是沿海水域下，精度不高。此外，還有一些測量方法只是針對近距離單目標進行測高，且需要手動進行標定測量，無法自動測量船舶高度。

發明內容

有鑒于此，本申請提供一種船舶水上高度自動測量方法、系統、設備及存儲介質，用以解決船舶水上高度測量精度低、無法自動測量的技術問題。

為了解決上述問題，第一方面，本申請提供一種船舶水上高度自動測量方法，該方法應用于云臺，所述云臺上安裝有相機和測距儀，該方法包括以下步驟：

獲取AIS數據，根據所述AIS數據確定待測量的目標船舶，并控制所述云臺旋轉以使所述相機鎖定所述目標船舶；

采用基于深度學習的目標檢測算法識別跟蹤所述目標船舶，利用所述測距儀對所述目標船舶進行測距得到所述目標船舶與所述相機的距離；

獲取所述相機拍攝的所述目標船舶的船舶圖片，計算得到所述船舶圖片中的船舶成像高度像素數量；

根據所述相機的預設參數、所述目標船舶與所述相機的距離、所述船舶成像高度像素數量，利用預設高度計算公式計算得到所述目標船舶的水上高度。

可選的，所述計算得到所述船舶圖片中的船舶成像高度像素數量，包括：

采用基于先驗信息的船舶輪廓識別算法提取所述船舶圖片中的船舶輪廓；

利用透視變換矯正算法對所述船舶輪廓進行矯正，并計算得到所述船舶輪廓的船舶成像高度像素數量。

可選的，所述先驗信息為船舶形狀先驗信息，所述船舶輪廓識別算法為全卷積神經網絡算法，所述采用基于先驗信息的船舶輪廓識別算法提取所述船舶圖片中的船舶輪廓，包括：

利用訓練集內的船舶形狀先驗信息訓練全卷積神經網絡模型，利用訓練好的全卷積神經網絡模型對所述船舶圖片中的船舶輪廓邊緣進行補充，提取出所述船舶圖片中的船舶輪廓。

可選的，所述利用透視變換矯正算法對所述船舶輪廓進行矯正，并計算得到所述船舶輪廓中的船舶成像高度像素數量，包括：

利用透視變換矯正算法對所述船舶輪廓中的透視畸變以及傾角誤差進行矯正；

計算矯正后的船舶圖片中目標船舶的船舶成像垂直像素個數最大值。