【技术实现步骤摘要】
自适应水面高程变化的船舶轨迹识别与世界坐标转换方法
[0001]本专利技术涉及一种自适应水面高程变化的船舶轨迹识别与世界坐标转换方法，属于内河航道船舶交通监测领域
。
技术介绍
[0002]水运因其载量大
、
生态友好的特点已成为国内和国际贸易的主要运输形式；然而船船相撞
、
船桥碰撞
、
船舶搁浅等事故日益频繁，对航行安全和河流生态保护构成严重威胁
。
主动防撞方法通过对具有高碰撞风险的船舶提供预警，可以显著降低船舶碰撞和搁浅的概率，而船舶目标检测是这些主动防撞方法的核心任务之一
。
[0003]近年来，随着计算机视觉算法的快速发展，相比合成孔径雷达
(SAR)
和船舶自动识别系统
(AIS)
，基于视频监控的手段因其设备成本低
、
分辨率高的优点，在内河船舶检测和主动防撞系统中具有很大的应用潜力
。
在计算机视觉算法的应用过程中，双目或多目相机是定位三维目标的常用设备，但是布设双目相机的价格和时间成本较高，在实际工程中不易推广，而由于缺乏深度信息，单目相机在识别三维目标时也受到限制
。
由于水面平坦，可以似看作一个平面，通过选取并测量水面上一些点在水平面和图像平面的坐标建立两平面转换的单应性变换矩阵，将船舶的轨迹从图像平面映射到水平面
。
然而，由于水面高程随季节变化，水面上各点的世界坐标可能会发生偏移，或是有时由于无法接近水面而限...
【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.
自适应水面高程变化的船舶轨迹识别与世界坐标转换方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤
S1
：在监控内河的岸边架设安装视频监控设备，获取监控内河船舶的视频；步骤
S2
：采用标定板对视频监控设备进行相机内参标定，获取视频监控设备内参其中
f
x
、f
y
为视频监控设备的像素焦距，
c
x
、c
y
为视频监控设备坐标系原点在像素坐标系下的坐标；步骤
S3
：基于步骤
S1
安装的视频监控设备，选取视频监控设备视野内可见的若干不动点，测量若干不动点在世界坐标系内的坐标以及若干不动点反映在视频像素坐标系内的坐标，其中，世界坐标系内采用
P
w
(X
w
，
Y
w
，
Z
w
)
表示，视频像素坐标系内采用
P
p
(u
，
v)
表示，规定世界坐标系中
X
w
Y
w
平面平行于水平面，坐标轴
Z
w
垂直于水平面；基于获取的上述若干不动点的世界坐标系坐标和像素坐标系坐标，采用
PnP
算法以及随机样本一致性方法计算视频监控设备的外参
[R T]
，即代表视频监控设备的旋转矩阵和代表视频监控设备的平移矩阵其中
r
ij
为旋转系数，
t
n
为平移系数；步骤
S4
：在监控内河的水域内安装水面高程监测传感器，基于步骤
S3
中确立的世界坐标系得到水面高程其中表示水面高程在世界坐标系中
Z
w
轴的坐标值；步骤
S5
：通过基于深度学习的目标检测和多目标跟踪的计算机视觉算法得到视频内船舶目标在像素坐标系内的边界框，边界框左上角坐标为
(x1，
y1)
，宽度为
w
，高度为
h
，将
(x1+1/2w
，
y1+3/4h)
作为船舶的轨迹像素坐标
P
p
技术研发人员：刘艳强，员建斌，李晓燕，宋曰建，王峰，秦伟，杨站强，杨荣清，刘吉祥，朱文龙，段亮亮，师哲博，苏燕东，韩怡天，冯东明，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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