[发明专利]一种船舶吃水自动检测系统及其方法

权利要求书

1.一种船舶吃水自动检测系统，其特征在于，包括激光检测系统(10)、图像检测系统(20)和融合分析系统(30)，所述激光检测系统(10)和图像检测系统(20)均与所述融合分析系统(30)连接，所述激光检测系统(10)包括用于激光斜射测量距离值的激光传感器(101)、用于检测所述激光传感器(101)倾斜角度值的角度传感器(102)、以及用于转化所述激光传感器(101)的模拟信号的A/D转化电路(103)，所述图像检测系统(20)包括用于获取图像数据的CCD摄像机(201)、用于压缩处理所述CCD摄像机(201)图像数据的图像数据压缩模块(202)、以及用于截取所述图像数据压缩模块(202)中预选区域图像数据的图像截取模块(203)；

所述融合分析系统(30)包括获取模块(301)、预处理模块(302)、分析模块(303)、通讯模块(304)和预警模块(305)，且所述融合分析系统(30)与上位机连接；

所述获取模块(301)用于获取经A/D转化电路(103)转化后的数字信号，和经图像截取模块(203)截取后的两个区域图像信息，两个区域图像信息包括第一区域图像和第二区域图像；

所述分析模块(303)基于所述获取模块(301)获取的数据，进行船舶吃水的分析，分析模块(303)包括：

第一计算单元(3031)，用于基于激光检测系统(10)的激光斜射至第一区域图像后的计算，输出第一吃水距离值；所述第一计算单元(3031)通过式(1)计算得到检测点至水面的距离值S，并通过式(2)计算得到第一吃水距离值D₁，如下：

其中，S为测量点至水面的距离值，C为激光在空气中的传播速度，t为激光传播来回过程的总时间，cosα为斜射方向与垂直方向夹角的余弦值；

D₁＝L-S    (2)；

其中，L为船体底部至测量点的高度值；

第二计算单元(3032)，用于基于平面投影方法对第二区域图像的计算，输出第二吃水距离值；所述第二计算单元(3032)通过获取预设时间T内的N张监控图片，计算每张图片的吃水深度，并通过式(3)计算得到第二吃水距离值D₂，如下：

其中，H_t为当前时刻t船舶的吃水深度，t₀、t_N分别为预设时间T的开始时刻与结束时刻，W_t为权重函数；

第三计算单元(3033)，用于基于皮尔森相关系数计算方法，计算所述第一吃水距离值和第二吃水距离值的相关系数；所述第三计算单元(3033)通过式(4)计算出第一吃水距离值D₁和第二吃水距离值D₂的相关系数r，如下：

其中，X为第一吃水距离值D₁，Y为第二吃水距离值D₂，为第一吃水距离值D₁的均值，为第二吃水距离值D₂的均值；

比对单元(3034)，用于预设所述第一吃水距离值和第二吃水距离值的相关系数的阈值，并根据所述阈值对所述第一吃水距离值和第二吃水距离值的相关系数进行阈值比对，输出比对结果；

校准单元(3035)，用于对不满足比对单元(3034)的比对结果时，对所述第一吃水距离值和第二吃水距离值的校准；

所述融合分析系统(30)还包括存储模块(306)，用于缓存所述分析模块(303)的历史分析计算结果数据，且存储模块(306)预设存储有所述图像检测系统(20)监测的样本图像数据以及船舶吃水值匹配表，所述样本图像数据包括水面与船舶的交接线和船舶侧面上比例标记线位置区域的图像；所述第一吃水距离值和第二吃水距离值进行校准，具体地校准通过比对所述存储模块(306)中的样本图像数据，关联相应的样本图像数据后，输出船舶吃水值匹配表中对应的船舶吃水值作为校准结果输出；或

计算第一吃水距离值和第二吃水距离值与对应均值的差值，选取差值小的第一吃水距离值或第二吃水距离值作为校准结果输出；或

初始化所述激光检测系统(10)和图像检测系统(20)对于测量点的检测工作。