[发明专利]一种面向桥区水域船舶高度测量及超高预警系统及其方法

权利要求书

1.一种面向桥区水域船舶高度测量及超高预警系统，其特征在于：包括超高监控模块(20)、超高测高计算模块(30)和超高预警模块(40)，所述超高监控模块(20)和超高预警模块(40)均连接于所述超高测高计算模块(30)；所述超高监控模块(20)包括长短焦相机阵列(10)、IP子网(21)和网络云端(22)，所述长短焦相机阵列(10)通过IP子网(21)连接于网络云端(22)；其中长短焦相机阵列(10)分别安装在河流两岸(11)。

2.如权利要求1所述的一种面向桥区水域船舶高度测量及超高预警系统，其特征在于：所述长短焦相机阵列(10)包括长焦相机(1)、短焦相机(2)、POE交换机(4)、立杆(5)和控制箱(6)，所述控制箱(6)安装在立杆(5)上，所述长焦相机(1)、短焦相机(2)和POE交换机(4)均安装于所述安装在控制箱(6)内，所述长焦相机(1)的底部安装有镜头姿态微调云台(3)。

3.如权利要求1所述的一种面向桥区水域船舶高度测量及超高预警系统，其特征在于：所述超高测高计算模块(30)包括内河船脸特征库(31)、船脸识别模块(32)、船舶高点识别模块(33)、船舶测高计算模块(34)、桥梁净高限值处理模块(35)和集成式服务器(36)；所述内河船脸特征库(31)通过船脸识别模块(32)连接集成式服务器(36)；所述船舶高点识别模块(33)、船舶测高计算模块(34)和桥梁净高限值处理模块(35)均电连接于集成式服务器(36)。

4.如权利要求1所述的一种面向桥区水域船舶高度测量及超高预警系统，其特征在于：所述超高预警模块(4)包括有预警AIS消息发射装置(41)、VHF语音播报装置(42)、预警短信发射装置(43)、高音喇叭(44)和强光探照灯(45)。

5.如权利要求1所述的一种面向桥区水域船舶高度测量及超高预警系统，其特征在于：其工作步骤为：

S1、短焦相机获得水面图像，再利用深度学习神经网络检测识别图像中是否存在船舶，并将获取的图像用作船舶桅杆识别神经网络的训练集，增强网络的检测识别能力；

S2、训练神经网络，得到一个识别性能良好的船舶检测识别器；

S3、当短焦相机检测识别到船舶时，换用长焦相机对运动船舶进行分割；

S4、将识别出的船舶桅杆进行图像学精确测量；

S5、将系统测量结果是否超高以及测量高度反馈给船舶和交通管理系统。

6.如权利要求1所述的一种面向桥区水域船舶高度测量及超高预警系统的方法，其特征在于：包括长短焦组合相机的高度测量方法，其方法步骤为：

S61、河流两岸的长焦相机同时获取船舶超高区域图像，分别取两图像中光心到船舶最高点的像素点，得到h_r，h_l；

S62、安装相机后由RTK精确测得两长焦相机的位置点，得到两个相机之间的基线距离T；

S63、由大场景相机内参标定方法得到两个长焦相机的焦距f_r、f_l；

S64、由像素点h_r，h_l、两个相机之间的基线距离T、两个相机的焦距计算得到超高高度ΔH：

7.如权利要求6所述的一种面向桥区水域船舶高度测量及超高预警方法，其特征在于：还包括大场景相机内参标定方法，其方法步骤为：使用RTK测量仪获得参考物标的高程信息以及该参考物标的图像信息，运用相似三角形的公式计算得到相机的焦距f：

其中T为参考物标距离相机的直线距离，由RTK测量仪精确测得；H为参考物标得高程，h为图像中参考物标所占像素点。

8.如权利要求6所述的一种面向桥区水域船舶高度测量及超高预警方法，其特征在于：还包括分级预警方法，其方法为：当短焦相机获取到船舶图片后在后台进行提示，提前提醒平台做好准备；长短焦相机阵列对船舶高度进行测量后若超高，采用强光探照灯和语音播报方式提醒船舶，由后台提醒系统管理人员船舶超高，发送短信给相关监管部门，进而提醒来航船舶。

9.如权利要求6所述的一种面向桥区水域船舶高度测量及超高预警方法，其特征在于：还包括长短焦组合相机分级识别检测方法；其方法为短焦相机获取水面图像检测识别船舶，当有船舶驶过被检测到时，换用长焦相机对船舶超高区域进行分割得到船舶最高点，进而进行视觉测量。