港口航道浮标视频监控关键技术的研究

摘要

航标是海上的重要助导航设施，目前我国沿海已基本建成了不同层次的航标助航系统，为用户提供助导航服务，基本满足当前航运经济和船舶安全航行的需求。航标巡检维护工作是航标管理工作的重要部分，传统的航标巡检维护工作通常是船舶人工巡检，随着海上交通运输业的发展，这种传统的航标巡检模式给航标管理带来了很多弊端，影响了航标信息的可靠性和可用性。近年来，随着计算机、网络以及图像处理与传输技术的迅猛发展，视频监控技术也有了长足的发展。视频监控技术以其准确、直观、及时和信息丰富而广泛应用于许多领域。如何通过视频监控技术来有效管理港口主航道的浮标，达到“可视化”巡检，这正是本文研究的目的。
　　 本文对实现港口航道浮标视频监控的关键技术进行了研究。以目标定位到目标检测与分析为主线，主要研究了二个算法。一是云台控制算法。将从航标基础数据库中获取的目标浮标经纬度信息和计算出的大地高程，利用三维仿射变换知识，转换到新建立的摄像机坐标系下计算云台的水平转角和垂直转角，实现目标定位。二是夜间浮标检测算法。先对目标浮标单帧图像进行研究，然后对其序列图像的规律进行研究，提出循环比对算法，判断浮标灯闪烁是否正常。
　　 实测数据和实际应用结果表明：云台控制算法可以正确的定位到要巡检的浮标。研究的算法简单，易于实现，并且在初步的应用中已取得良好的效果。夜间的检测算法，理论上可行，在具体的实践应用上，还有待更深入的研究。

目录

文摘

英文文摘

第1章 综述

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外发展现状

1.3 主要研究内容

1.4 文章结构

第2章 云台控制算法的研究

2.1 坐标系的建立及坐标转换

2.1.1 大地水准面和地球椭球知识概述

2.1.2 常用坐标系及其转换

2.1.3 摄像机坐标系及其转换

2.2 目标坐标的确定

2.2.1 高程基准面

2.2.2 大地高的求取

2.2.3 目标坐标的确定

2.3 云台控制算法

2.4 算法检验与分析

2.4.1 算法检验方法

2.4.2 误差分析

2.5 本章小结

第3章 航道浮标检测算法的研究

3.1 问题的提出

3.2 主要影响因素

3.2.1 潮汐

3.2.2 能见度

3.2.3 来往船舶

3.2.4 设备精度

3.3 夜间航道浮标检测方法的研究

3.3.1 航标灯质分析

3.3.2 目标识别算法研究

3.3.3 目标行为分析方法研究

3.4 本章小结

第4章 系统设计与实现

4.1 系统总体架构

4.2 主要功能设计

4.2.1 海图显示与海图操作

4.2.2 浮标智能巡检

4.2.3 浮标手动巡检

4.2.4 报警查询

4.2.5 巡检记录查询

4.3 应用实例简介

4.4 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的学术论文