[发明专利]一种内河通航船舶超高检测预警系统及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机机器视觉、背景标定与投影测高技术、船舶超高检测技术、船舶超高报警技术、特别是一种内河通航船舶超高检测预警系统及其工作方法。

背景技术

我国内河航道众多，主要以长江、珠江、淮河、黑龙江几大水系为主。由于地理、气候、人文因素的影响，内河桥区水域的通航环境十分复杂。伴随而来的内河交通问题也日益增多。近年来，桥船碰撞的事故时有发生，其中不乏一些由于船舶超高所引起的。所以，在内河通航中，超高检测是十分必要的。目前，内河桥区水域通航船舶高度测量主要有以下几种：

一、人工上船测高的方式。

二、激光扫描测高的方式。

三、基于图像检测的测高方式。

上述方法中，方法一受人的主观性比例较大，并且浪费了人力资源，因此，不宜采用这种传统上船方式来测高；方法二通过激光扫描的方式虽然能够进行目标高度的测量，但是对于远距离测量，激光光束散射较为严重，这样导致了基于激光束扫描的方式测量精度低，测量距离短，使得应用受到限制。方法三基于图像检测的测高方式主要是根据已知船舶高度，通过图像处理的方式检测出水船分界线，获得船舶吃水深度，最终计算出船舶在通航过程中的实际高度。但是船舶在航行过程中处于一个环境不断变化的过程中，在图像处理中，由于水浪的存在，经过图像处理的算法，最终检测出的水船分界线很难保证是真正的水船分界线，得到的错误检测几率仍然很大；这些问题的存在对通航安全保障带来了很大的风险。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种自动化水平较高、测量距离较远且测量结果精度较高的内河通航船舶超高检测预警系统及其工作方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种内河通航船舶超高检测预警系统，包括船舶图像成像模块、现场图像远程发送模块、船舶图像接收模块、VTS控制中心、环境信息检测模块、环境信息发送/接收模块、桥梁净空高度发送/接收模块、桥梁净空高度测量模块、标定数据模块、AIS系统模块、无线发送/接收模块和无线手持执法终端模块；所述的船舶图像成像模块为CCD成像设备，安装在河岸的一侧，所述的CCD成像设备包括CCD相机或摄像机；在河岸的另一侧安装一个由彩色LED灯组成的点阵作为标定物；所述的现场图像远程发送模块将船舶图像成像模块成像得到的船舶图片发送到船舶图像接收模块；所述的船舶图像接收模块接收现场图像远程发送模块发送的图片；所述的环境信息检测模块包括雷达测距模块，检测出当前的背景标定物与船舶间的距离信息；所述的环境信息发送/接收模块将环境信息检测模块检测出当前的背景标定物与船舶间的距离信息发送到控制中心；所述的净空高度测量模块包括超声波探测设备，检测当前桥梁实际净空高度；所述的桥梁净空高度发送/接收模块将净空高度测量模块检测到的桥梁净空高度的数据发送到控制中心；所述的标定数据模块根据背景标定物体，运用数学模型，获取当前位置空间单位像素的物理尺寸；所述的AIS系统模块获取船舶运行中的位置信息，它用来向控制中心提供船舶航行过程中的位置数据；所述的无线发送/接收模块将控制中心得到的船舶实际高度的测量数据以及是否有桥船碰撞危险信息发送到无线手持执法终端；所述的无线手持执法终端模块为获取船舶发生碰撞桥梁的风险信息；所述的VTS控制中心整合来自成像模块的图片数据、环境检测模块的数据、船舶通航的位置数据，进行数据终端处理。

一种内河通航船舶高度检测系统的工作方法，包括以下步骤：

A、背景标定。首先在河岸的一侧固定安装一台CCD成像设备，安装好CCD成像设备后，由于安装中存在一些机械误差，导致CCD成像设备平面并不水平，这就要求对CCD成像设备进行初始化设置。当发生竖直方向偏移时，通过在CCD成像设备前放置好一个垂直于地面的角形标杆，在标杆的竖直方向和水平方向分别设定三个点，竖直方向的三个点记为H、P、Q，水平方向的三个点记为K、M、N，竖直方向的P点和水平方向的M点分别为水平线段HQ和竖直线段KN的中点，当CCD成像设备竖直方向有θ角度的旋转，通过图像处理计算HP与PQ不相等，则调整CCD成像设备竖直方向的角度，直至HP＝PQ，则CCD成像设备在竖直方向调平。同理，当发生水平方向偏移时，通过水平方向的三个点来调整CCD成像设备在水平方向的夹角，直至CCD成像设备在水平方向调平。当CCD成像设备各参数确定之后，记录各参数并将该状态作为CCD成像设备的初始状态，CCD成像设备复位时，检查图像中竖直方向的P点和水平方向的M点是否为中点，以确定CCD成像设备是否回到初始位置，如果未回到初始位置，则需要人工重新设置。