【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于船舶测量，尤其涉及一种基于ais的船只水上高度自动提取方法及系统。
技术介绍
1、船高是船只的重要属性，本申请中的船只水上高度是指船只不同位置的净空高度组成的集合，船只净空高度是指船只在吃水线以上部分的高度。大型船只在通过桥梁和其他辅助设施时存在很多安全隐患，准确地提取船高对于航行安全、港口运营等具有重要意义。此外，船只的上层结构和船舱布局与船只不同位置的高度密切相关，因此船高提取也可为船只三维重建以及船只类型识别提供重要线索。
2、现有的船高获取方法包括实际测量法、激光雷达检测、无人机航拍等，这些获取船高的手段需要其他仪器设备的辅助，存在操作难度大、成本高、效率低等问题，难以实现船高的自动提取。此外，现有方法主要关注船只的最大高度，然而船只不同位置的高度存在显著差异，仅使用最大高度无法精细地描述船只不同位置的高度。
3、ais(automatic identification system)是一种新型的集网络技术、现代通讯技术、计算机技术、电子信息显示技术为一体的数字助航系统和设备，它能够提供全球实时船舶位置和船只的名称、类型、编号等信息，目前已覆盖近180多个港口国家的航行区域，是船只信息提取的重要辅助工具。
4、船只的ais数据虽然提供了船只的丰富信息，但其中不包括船只的高度。船只ais数据提供了船只的mmsi码(maritime mobile service identification)，mmsi码是船只的水上移动通信业务标识码，其具有唯一性。根据船只的mmsi码可以迅
5、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术没有充分利用船只的ais数据，以解决船只水上高度获取成本高、难以实现自动提取的技术问题。而且现有技术船只水上高度测量步骤繁琐，船只水上高度提取的精度低。
技术实现思路
1、为克服相关技术中存在的问题，本专利技术公开实施例提供了一种基于ais的船只水上高度自动提取方法及系统。
2、所述技术方案如下：基于ais的船只水上高度自动提取方法，包括以下步骤：
3、s1，对船只侧视照片进行图像分割得到船只区域的二值分割图；
4、s2，从二值分割图中提取船只轮廓和最小外接矩形；
5、s3，基于船只最小外接矩形，建立平面直角坐标系；
6、s4，计算船只在二值分割图中的长度，并计算过x轴上各点的直线与船只轮廓的交点坐标，计算当前横坐标对应的船只像素高度；
7、s5，根据船只在二值分割图中的高度和长度，计算船只长高比；根据船长和长高比，计算船只水上高度；并依次计算x轴上每个点对应的船高。
8、在步骤s1中，对船只侧视照片进行图像分割得到船只区域的二值分割图前需进行：
9、获取船只的ais数据，根据ais数据得到船只的mmsi码；
10、根据船只的mmsi码从船只信息查询网站获取船只的光学照片以及船长l；
11、对获取的船只光学照片进行筛选，得到船只的侧视照片。
12、在步骤s1中，所述对船只侧视照片进行图像分割中，使用最大类间方差法进行图像分割；
13、进行图像分割后，将船只区域与背景区分开，得到二值分割图f。
14、在步骤s2中，所述从二值分割图中提取船只轮廓和最小外接矩形包括：从二值分割图f中提取船只轮廓s及最小外接矩形z。
15、在步骤s3中，所述基于船只最小外接矩形，建立平面直角坐标系包括：以船只最小外接矩形z的左下角o点为坐标原点建立平面直角坐标系；
16、其中，最小外接矩形z的左下角和右上角坐标分别记为(x1，y1)，(x2，y2)，坐标系正方向的确定方法为：以x1到x2的方向为x轴正方向，以y1到y2的方向为y轴正方向。
17、在步骤s4中，所述计算船只在二值分割图中的长度包括：
18、计算船只在二值分割图f中的长度l，船只在二值分割图f中的高度记为：h1，h2…hl；令i＝1，长度l的计算公式为：
19、l＝x2-x1。
20、在步骤s4中，所述计算过x轴上各点的直线与船只轮廓的交点坐标包括：计算直线x＝x1+i与s的第一交点坐标(x1，yi_1)和第二交点坐标(x1，yi_2)，计算第一交点坐标的纵坐标yi_1和第二交点坐标的纵坐标yi_2的最小值yi_min和最大值yi_max。
21、所述计算当前横坐标对应的船只像素高度包括：计算船只在二值分割图f中的高度hi，高度hi的计算公式为：
22、hi＝yi_max-yi_min。
23、在步骤s5中，计算船只长高比ri的公式为：
24、
25、计算船高hi的公式为：
26、
27、令i＝1，依次计算hi，直至i＞l，得到船高h1，h2…hl，实现船只水上高度的自动提取。
28、本专利技术的另一目的在于一种基于ais的船只水上高度自动提取系统，该系统通过所述的基于ais的船只水上高度自动提取方法实现，该系统包括：
29、船只mmsi码数据获取模块，用于获取船只的ais数据，根据ais数据得到船只的mmsi码；
30、船只光学照片以及船长获取模块，用于根据船只的mmsi码从船只信息查询网站获取船只的光学照片以及船长l；
31、船只侧视照片获取模块，用于对获取的船只光学照片进行筛选，得到船只的侧视照片；
32、二值分割图获取模块，用于对船只的侧视照片进行图像分割，将船只区域与背景区分开，得到二值分割图f；
33、船只轮廓及最小外接矩形提取模块，用于从二值分割图f中提取船只轮廓s及最小外接矩形z；
34、船只在二值分割图中高度获取模块，用于以船只最小外接矩形z的左下角o点为坐标原点建立平面直角坐标系；以及用于计算船只在二值分割图f中的长度l，船只在二值分割图f中的高度；
35、交点坐标的纵坐标最大以及最小值计算模块，用于计算直线x＝x1+i与s的第一交点坐标(x1，yi_1)和第二交点坐标(x1，yi_2)，计算第一交点坐标的纵坐标yi_1和第二交点坐标的纵坐标yi_2的最小值yi_min和最大值yi_max；
36、船高获取模块，用于计算船只在二值分割图f中的高度hi；计算船只的长高比ri；以及用于计算船高hi；
37、船只水上高度自动提取模块，用于依次计算hi，直至i＞l，得到船高h1，h2…hl，实现船只水上高度的自动提取。
38、结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：
39、1、本专利技术利用船只的ais数据，并根据船只ais数据提供的mmsi码获取船只的光学侧视照片和船长，在此基础上公开了一种基于ais本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于AIS的船只水上高度自动提取方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于AIS的船只水上高度自动提取方法，其特征在于，在步骤S1中，对船只侧视照片进行图像分割得到船只区域的二值分割图前需进行：
3.根据权利要求1所述的基于AIS的船只水上高度自动提取方法，其特征在于，在步骤S1中，所述对船只侧视照片进行图像分割中，使用最大类间方差法进行图像分割；
4.根据权利要求1所述的基于AIS的船只水上高度自动提取方法，其特征在于，在步骤S2中，所述从二值分割图中提取船只轮廓和最小外接矩形包括：从二值分割图F中提取船只轮廓S及最小外接矩形Z。
5.根据权利要求1所述的基于AIS的船只水上高度自动提取方法，其特征在于，在步骤S3中，所述基于船只最小外接矩形，建立平面直角坐标系包括：以船只最小外接矩形Z的左下角O点为坐标原点建立平面直角坐标系；
6.根据权利要求1所述的基于AIS的船只水上高度自动提取方法，其特征在于，在步骤S4中，所述计算船只在二值分割图中的长度包括：
7.根据权利要求1
8.根据权利要求7所述的基于AIS的船只水上高度自动提取方法，其特征在于，所述计算当前横坐标对应的船只像素高度包括：计算船只在二值分割图F中的高度hi，高度hi的计算公式为：
9.根据权利要求1所述的基于AIS的船只水上高度自动提取方法，其特征在于，在步骤S5中，计算船只长高比Ri的公式为：
10.一种基于AIS的船只水上高度自动提取系统，其特征在于，该系统通过权利要求1至9任意一项所述的基于AIS的船只水上高度自动提取方法实现，该系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于ais的船只水上高度自动提取方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于ais的船只水上高度自动提取方法，其特征在于，在步骤s1中，对船只侧视照片进行图像分割得到船只区域的二值分割图前需进行：
3.根据权利要求1所述的基于ais的船只水上高度自动提取方法，其特征在于，在步骤s1中，所述对船只侧视照片进行图像分割中，使用最大类间方差法进行图像分割；
4.根据权利要求1所述的基于ais的船只水上高度自动提取方法，其特征在于，在步骤s2中，所述从二值分割图中提取船只轮廓和最小外接矩形包括：从二值分割图f中提取船只轮廓s及最小外接矩形z。
5.根据权利要求1所述的基于ais的船只水上高度自动提取方法，其特征在于，在步骤s3中，所述基于船只最小外接矩形，建立平面直角坐标系包括：以船只最小外接矩形z的左下角o点为坐标原点建立平面直角坐标系；
6.根据权利要求1所述的基于ais的船只水上高度自动提取方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张驰，张晰，刘根旺，曹成会，
申请(专利权)人：自然资源部第一海洋研究所，
类型：发明
国别省市：
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