基于交会摄影的桥梁水域船舶通航安全预警设备

摘要

本发明属于船舶交通管理设备，具体涉及一种基于交会摄影的桥梁水域船舶通航安全预警设备，包括检测设备、计算机系统、显示设备、AIS设备；检测设备包括多台红外热成像仪，形成交会摄影测量系统；计算机系统对检测设备采集到的序列图像进行处理，并计算发现需要预警的船舶；显示设备包括对所述具有碰撞危险的船只发送AIS警告信息的设备，以及直接对驾船人员进行警告的设备；AIS设备用于获取交会摄影测量系统中发现的具有碰撞危险的船只的AIS信息。本发明基于红外图像和AIS监控的船舶航行安全预警设备及系统，从而实现对船桥碰撞事故的提前预警，达到防范于未然的目的。

主权项

一种基于交会摄影的桥梁水域船舶通航安全预警设备，其特征在于：包括检测设备、计算机系统、显示设备、AIS设备；检测设备包括多台红外热成像仪，形成交会摄影测量系统；船舶进入预警区域后，计算机系统利用AIS设备收到船舶信息并在AIS数据库中建立船舶航迹路径，同时红外热成像仪跟踪计算船舶速度、航向、高度信息，计算机系统对检测设备采集到的序列图像进行处理，并计算发现需要预警的船舶，并匹配AIS航迹；显示设备包括对所述需要预警的船舶发送AIS警告信息的设备，以及直接对驾船人员进行警告的设备；AIS设备用于获取交会摄影测量系统中发现的具有碰撞危险的船只的AIS信息；所述计算机系统进行如下步骤的工作：(1)接收来自船舶的AIS信息；(2)在AIS数据库中绘制进入预警区域的船舶航迹图；(3)使用红外热成像仪对预警区域监控，并跟踪计算船舶信息；(4)发现需要预警的船舶；(5)使用红外识别船舶信息匹配监控区域中的船舶航迹；(6)获取需要预警船MMSI码；(7)利用AIS设备通知船舶预警，并进行区域广播，同时通过网络通知桥区管理处；所述交会摄影测量系统采用多台红外热成像仪协同工作，具体步骤如下：(b.1)利用外部同步信号使多红外热成像仪时间同步；(b.2)获取实际图像；(b.3)使用同一目标的特征点进行不同红外热成像仪图像匹配；(b.4)实现多红外热成像仪协同工作；在所述多台红外热成像仪协同工作基础上计算船舶信息，其过程包括如下步骤：(c.1)进行运动船舶识别；(c.2)在同一成像仪不同时刻获取的同一船舶上选择特征点；(c.3)根据不同船舶红外温度分布场特征实现不同船舶特征点的分辨与跟踪；(c.4)获取多帧图像；(c.5)根据成像仪拍摄帧速、成像仪角度、成像仪位置，结合所述多帧图像信息，得到船舶速度、航向、高度信息；所述步骤(b.3)和所述步骤(c.2)中船舶特征点提取的具体方法如下：(d.1)对图像进行局域自适应阈值分割、提取目标和计算脱靶量；(d.2)根据输入图像与预先存储的模板图像的相关关系确定目标位置：将预先选定的目标作为匹配模板，求取模板和输入图像间的相关函数，然后找出相关函数的峰值和峰值所在位置，匹配方法为：目标轮廓匹配、二值图像匹配、全灰度层次相关匹配或序列相似检测法；所述计算机系统对红外热成像仪获取序列图像进行如下步骤：(a.1)首先进行图像预处理，其过程包括如下步骤：(a.1.1)温度场非线性矫正预处理；(a.1.2)去除图像噪声；(a.1.3)自适应平台直方图均衡化图像增强；(a.1.4)频域子带图像增强；(a.2)然后进行运动目标识别，其过程包括如下步骤：(a.2.1)数学形态提取法排除虚假目标并实现远距离若目标提取；首先用条形或点状结构元素，对图像进行Top‑Hat形态滤波处理，抑制大面积连续分布的云团、山的背景杂波干扰，提取出孤立目标；然后针对残留假目标的特点，用长方形结构元素对图像进行腐蚀运算，除去由背景杂波形成的虚假目标；接着用条形或点状结构元素，对图像进行膨胀运算，获得少量的目标候选点；最后搜索所有的局部极大值，确定阈值即可分割出目标；(a.2.2)剪影法去除背景完成运动目标检测；(a.2.3)结合船舶轮廓特征、运动特征与灰度特征实现重叠目标分离；实现水面背景下运动船舶红外成像识别。