[发明专利]一种用于船舶行驶航线推荐方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于船舶行驶航线推荐方法及系统，该方法包括以下步骤：S1：在航道各个关键点位部署采集装置；S2：由采集装置采集目标航道航段中船舶连续时间段内的图片信息；S3：根据采集到的船舶图片数据，构建基于深度学习的检测和跟踪模型，并进行模型训练；S4：根据训练好的模型，在航道航段中对船舶进行检测和跟踪，并绘制出船舶的运行轨迹；S5：结合水位、气象数据，统计一段时间内的船舶运行轨迹，获得最优航行路线，通过系统进行信息发布，为航运管理部门或者使用航道公众提供推荐航道路线信息。该系统包括采集装置、处理模块、显示终端、数据中心和交换机，实现高效船舶航线推荐与监控。

技术领域

本发明涉及船舶航运技术领域，尤其涉及一种用于船舶行驶航线推荐方法及系统。

背景技术

目前，指导船舶安全航行、规避可能的水运风险的现有方式为：(1)结合气象、水位等信息对公众进行公示；(2)人工测量内河滩涂、漩涡等可能引起水运风险的区域，对公众进行公示。然而，现有的上述两种方式的缺点在于：

1、仅依靠气象台站提供的气象信息、水位计所在位置的水位信息提示，公众难以完成整个航道的船舶航行轨迹估计；2、人工测量有不实时、发布滞后，信息覆盖不完全等缺点。且目前无可三维显示的、实时显示的航线推荐的技术方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的船舶行驶航线推荐方法仅依靠气象台站提供的气象信息、水位计所在位置的水位信息提示，公众难以完成整个航道的船舶航行轨迹估计，并且人工测量有不实时、发布滞后，信息覆盖不完全等缺点，目前还无可三维显示的、实时显示的航线推荐、监控的问题。本发明提供了解决上述问题的一种用于船舶行驶航线推荐方法及系统。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于船舶行驶航线推荐方法，该方法包括以下步骤：

S1：在航道各个关键点位部署采集装置；

S2：由采集装置采集目标航道航段中船舶连续时间段内的图片信息；

S3：根据采集到的船舶图片数据，构建基于深度学习的检测和跟踪模型，并进行模型训练；

S4：根据训练好的模型，在航道航段中对船舶进行检测和跟踪，并绘制出船舶的运行轨迹；

S5：结合水位、气象数据，统计一段时间内的船舶运行轨迹，获得最优航行路线，通过系统进行信息发布，为航运管理部门或者使用航道公众提供推荐航道路线信息。

进一步地，步骤S1中的采集装置采用双目摄像头相机，在航道一侧每100～125m的范围内部署一个双目摄像头相机。部署的各个双目摄像头能够覆盖关键航道航段，且双目摄像头视野较广，能够覆盖整个航道横截面。

进一步地，步骤S1在航道各个关键点位部署双目摄像头相机后，还包括对双目摄像头进行校准，双目摄像头校准的目的是：为了在航道图中更好的定位船舶运行轨迹。校准具体包括：

步骤一，进行双目摄像头相机坐标系和世界坐标系的对应转换，双目摄像头相机坐标系表示为(x，y)，世界坐标系表示为(x_c，y_c，z_c)，采用的公式为：

计算矩阵为：

步骤二，进行双目摄像头的三维估计，O_L和O_R是左、右双目摄像头相机的光心，假设两相机的内部和外部参数相同，焦距为f，光心之间的距离(基线)为B，两台相机在同一平面上，两者的投影中心的Y坐标相等；同一时刻空间点p(x，y，z)在两相机上成像点分别为P_left和P_right，采用公式如下：

确定实际场景中船舶的三维坐标，公式如下：