[发明专利]船舶高度测算方法和系统

说明书

本申请公开了一种船舶高度测算方法，其包括：获取位于水面上的船舶的三维点云；将三维点云投影到一目标平面上，得到对应的二维点云，目标平面平行于竖直方向；在目标平面内，对二维点云进行处理，拟合得到表示船舶与水面相交位置的直线，即船体‑水面交线；在目标平面内，计算二维点云与拟合得到的船体‑水面交线的最远距离，作为船舶高度。本申请还公开了一种船舶高度测算系统。根据本发明实施例，可以使得船舶高度探测工作能够更加灵活地进行，同时有利于减小高度测算的计算量，提高测算效率。

技术领域

本发明涉及一种三维测量技术，具体而言，涉及一种基于激光三维扫描技术的船舶高度测算方法和系统。

背景技术

船舶在通过船闸或桥梁时，为了避免因船身或载有的货柜过高而发生碰撞事故，需要对船舶的高度进行远距离遥感测量。为此，人们开发了不同的船舶高度测量技术。例如，基于图像处理的船舶高度测量技术利用摄像头对船舶进行拍摄，然后通过对拍摄得到的图像进行处理得到船舶高度。此外，还开发了基于激光三维扫描的船舶高度测量技术。例如中国专利CN109178234A公开了一种船舶干舷高度测量系统，该系统利用水位计以及安装在桥梁下方的激光雷达来对船高进行测量，以避免碰撞。

这些现有的船舶高度测量技术主要针对的是例如船舶过桥、过闸时船舶高度的静态或准静态测量监控需求。相应地，现有船舶高度测量技术受到其装置的安装设计和测量原理的影响，工作距离受限，并且无法灵活移动，所以使用的灵活性不足。

此外，对于基于船舶三维数据的高度测算方法而言，完全基于三维数据固然可以搜索到船舶最高点并计算船舶高度，但是这往往对于系统的计算能力要求较高，计算时间较长，不利于迅速进行高度测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种船舶高度测算方法和系统，其至少部分地克服了现有船舶高度测量技术中的不足。

根据本发明的一个方面，提供了一种船舶高度测算方法，该方法包括以下步骤：

a.获取位于水面上的船舶的三维点云；

b.将所述三维点云投影到一目标平面上，得到对应的二维点云，所述目标平面平行于竖直方向；

c.在所述目标平面内，对所述二维点云进行处理，拟合得到表示船舶与水面相交位置的直线，即船体-水面交线；

d.在所述目标平面内，计算所述二维点云与所述拟合得到的船体 -水面交线的最远距离，作为船舶高度。

在一些实施例中，所述步骤a包括从所述船舶的侧面对船舶进行激光三维扫描探测。

优选地，所述目标平面大致经过船舶的中心且平行于船舶的前后方向。

在一些实施例中，在所述目标平面中以平行于竖直方向的方向为 Z方向，以垂直于竖直方向的方向为Y方向，并且所述步骤c包括：

c-1.在所述二维点云中，对应于不同Y方向坐标值，搜索Z方向位置最低的、来自于船舶上的点，得到船舶底部点云；以及

c-2.在所述目标平面内，基于所述船舶底部点云，拟合得到所述船体-水面交线。

在一些实施例中，所述步骤c-1包括：

c-1-1.在所述目标平面内，通过坐标变换，将所述二维点云映射到平面图像坐标系下的不同像素位置上，得到二维图像点集，其中所述平面图像坐标系下的像素构成沿所述Y方向的行和沿所述Z方向的列；

c-1-2.在所述二维图像点集中，在对应于不同Y方向坐标的每一列中，搜索沿Z方向位置最低的、来自于船舶上的点，得到船体底部图像点集；以及

c-1-3.将所述船体底部图像点集中的至少部分点从所述平面图像坐标系映射回所述二维点云的坐标系中，得到所述二维点云的一个子集，即船舶底部点云。