[发明专利]一种航行船舶净空高度测量系统及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及船舶净空高度测量技术，尤其是一种航行船舶净空高度测量系统及其测量方法。

背景技术

船舶净空高度是指船舶在水面以上的高度。超高船舶是指船舶的净空高度大于桥梁通航的净空高度，超高船舶的航行可能造成船舶撞击桥梁恶性事故的发生，不仅威胁着船舶自身的航行安全，危及船员生命，还会影响整个航道的畅通和其他通航船舶的安全，其危害巨大。因此对船舶净空高度的精确测量具有十分重要的意义。

目前国内对船舶净空高度的测量主要是在船舶静止状态下依靠人工进行测量，其缺点是：人工测量过程麻烦，耗时长，效率低，无法实现测量的自动化；测量误差大，不能准确反映船舶的真实净空高度；无法在船舶航行时进行测量，耽误船舶行程，可能会造成船期延误。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种航行船舶净空高度测量系统及其测量方法，对航行中船舶进行自动测量，测量过程不影响船舶的通航，并且测量速度快、精度高。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种航行船舶净空高度测量系统，包括图像采集模块、同步控制模块、数据存储模块、触发信号模块、数据处理模块和显示模块，所述的同步控制模块的输出端与图像采集模块的输入端连接，所述的图像采集模块的输出端与数据存储模块的输入端连接，所述的数据存储模块与数据处理模块双向连接，所述的数据处理模块还分别与触发信号模块的输出端和显示模块的输入端连接；

所述的图像采集模块由高清相机A和高清相机B组成，在现场进行连续的同步拍照；

所述的同步控制模块产生同步信号，控制高清相机A和高清相机B在同一时刻拍照；

所述的数据存储模块存储高清相机A和高清相机B采集到的图像；

所述的触发信号模块包括CCD摄像机和视频处理子模块，触发信号模块检测是否有航行船舶经过，只要检测到有航行船舶经过便立即产生触发信号并发送到数据处理模块；

所述的数据处理模块一旦接收到触发信号，便从数据存储模块提取图像并进行一系列的图像处理，计算航行船舶的实际高度，最后将计算结果送至显示模块进行显示。

一种航行船舶净空高度测量系统的测量方法，包括以下步骤：

A、同步控制模块产生同步信号，发送给高清相机A和高清相机B；

B、高清相机A和高清相机B在同步信号的控制下同时采集航行船舶的图像，图像按采集时间顺序存入数据存储模块；

C、触发信号模块中的CCD摄像机拍摄航道视频，视频处理子模块处理CCD摄像机拍摄到的视频；

D、视频处理子模块处理完视频后，判断是否有航行船舶，若有则产生触发信号并发送至数据处理模块，转步骤E；若没有则返回步骤B；

E、数据处理模块从数据存储模块提取出高清相机A和高清相机B采集到的图像，进行图像处理，得到航行船舶在图像中的高度，高度以像素为单位，并计算出航行船舶的实际净空高度，最后将航行船舶在图像中的高度、实际净空高度数据以及航行船舶图像打包发送至显示模块；

F、显示模块显示最终结果，所述的最终结果包括航行船舶在图像中的高度、实际净空高度以及航行船舶图像；

步骤E所述的图像处理方法，包括以下步骤：

E1、分别对高清相机A和高清相机B采集到的一系列连续图像进行滤波处理，抑制噪声；

E2、分别利用高清相机A和高清相机B采集到的一系列连续图像，采用高斯背景建模法，得到背景图像I_B1(x,y)和I_B2(x,y)；

E3、运用背景差分法，将高清相机A和高清相机B拍摄的航行船舶图像I₁(x,y)、I₂(x,y)分别与背景图像I_B1(x,y)、I_B2(x,y)分别相减，得到二值图像B₁(x,y)和B₂(x,y)，即分割出航行船舶；

E4、利用二值图像B₁(x,y)和B₂(x,y)对航行船舶的最高点进行特征点配准；

E5、计算得到船舶在图像中的高度；

E6、运用双目视觉测量原理，计算出航行船舶的实际净空高度。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1、由于本发明可以安装在测量船上，在任意航段对航行中船舶进行净空高度的自动测量，无需动用人力，降低了测量成本。