[发明专利]基于计算机视觉的船舶辅助靠离泊方法及相关设备

说明书

本申请提供一种基于计算机视觉的船舶辅助靠离泊方法及相关设备。方法包括：获取目标泊位的泊位标志图像信息与泊位标志图像信息板姿态信息；基于泊位标志图像信息识别目标泊位的泊位位置坐标信息；根据目标泊位位置坐标信息和目标船舶的当前位置坐标信息生成规划航行路径；将目标泊位位置坐标信息和规划航行路径叠加显示在目标视频中以用于增强显示，其中，目标视频是通过摄像头获取的。实现了目标船舶离靠泊过程中对于目标泊位的定位自动化，提高了船舶离靠泊的成功率，节约了船舶离靠泊过程的人工成本、时间成本。

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种基于计算机视觉的船舶辅助靠离泊方法及相关设备。

背景技术

有/无人船舶在靠离泊、登退陆操纵时，要求驾引操纵人员时刻掌握船舶周边态势、航道及水文气象信息，确保船舶能够航行在特定的航线上。由于驾引操纵人员对船舶实时的船速、位置、惯性等信息难以实时掌握、估计判断或操纵技术不熟练，导致船舶靠离泊、登退陆操纵失败或碰撞码头事故发生。随着造船技术和航海技术的发展，大型船舶及无人船舶的应用越来越多，但是可控性难度更大，对船舶靠离泊作业要求更高，尤其是对于运输危险品的船舶，如果只靠人工靠泊，存在较高的碰撞概率，易造成装备损失、环境污染及人身安全等严重问题，因此非常需要在船舶靠离泊过程中实时获取船岸相对姿态与位置来辅助靠离泊。

现有的船舶靠离泊辅助系统用于定位探测的技术主要有微波雷达定位技术、红外定位技术、激光定位技术、船岸协同、卫星导航定位等。几种定位技术在使用过程中都有比较明显的优缺点。微波雷达定位技术的优点是探测角度广，能够及时有效的把握最危险情况，但所处的微波波段易受到雨雪等气象因素的干扰，分辨率不高，易受假目标的影响，作用距离在50m左右。红外定位技术容对气象能见度要求高，当气象条件不好时，探测精度和距离无法保证。激光定位技术是目前应用最广泛且效果相对较好的一种定位探测技术，优点是探测精度高，动态反应速度灵敏，作用距离远，但其也存在一定的缺点，如激光束较窄，测量面为点，不能够完全掌握船舶整体态势，而且受天气影响较大，在实际的运行过程中还是会发生船泊撞击码头的事故。船岸协同方法采用岸基中心根据感知信息进行碰撞风险预警，由岸基中心判断后传输至船舶，继而船舶进行风险处置决策和相应操纵，受无线传输网络速率限制较大，存在延迟问题，更有可能出现因无线传输问题导致发生碰撞的风险较大，容易造成紧迫局面。卫星导航定位可实时监测船舶靠泊前航速、航向、距离等航行情况，但系统较复杂。针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。因此，亟需一种新的技术方案以解决的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

第一方面，本发明提出了基于计算机视觉的船舶辅助靠离泊方法一种基于计算机视觉的船舶辅助靠离泊方法，包括：获取目标泊位的泊位标志图像信息与泊位标志图像信息板姿态信息；基于泊位标志图像信息识别目标泊位的泊位位置坐标信息；根据目标泊位位置坐标信息和目标船舶的当前位置坐标信息生成规划航行路径；将目标泊位位置坐标信息和规划航行路径叠加显示在目标视频中以用于增强显示，其中，目标视频是通过摄像头获取的。

可选地，泊位标志图像信息包括ArUco标签码信息，ArUco标签码信息用于标记目标泊位的位置信息。

可选地，根据目标泊位位置坐标信息和目标船舶的当前位置坐标信息生成规划航行路径，包括：获取摄像头坐标信息、ArUco标签码坐标信息和船舶坐标信息；确定摄像头坐标信息与ArUco标签码坐标信息的第一转换关系，其中，第一转换关系包括摄像头坐标信息与ArUco标签码坐标信息对应的角度关系和/或位移关系；确定船舶坐标信息与摄像头坐标信息的第二转换关系，其中，第二转换关系包括船舶坐标信息与摄像头坐标信息的角度关系；基于第一转换关系、第二转换关系和船舶坐标信息，确定船舶相对坐标信息，其中，船舶相对坐标信息为船舶在ArUco标签码坐标系中对应的位置信息；基于船舶相对坐标信息生成规划航行路径。