基于光学图像的通航船舶流量及异常航迹检测方法研究

摘要

随着交通运输事业在我国的迅速发展和综合立体的交通运输体系的逐步形成,水上的交通运输日趋繁忙,运输安全问题日趋突出。2007年“6.15”广东九江大桥船撞桥梁典型事故的发生,以及近些年频发的船桥碰撞事故,使得通航航道中的船舶及运输船舶安全问题成为政府主管部门、交通行业以及社会关注的热点。由于实际内河航道环境比较复杂,现有的船舶交通管理系统及被动防船撞装置在内河通航桥梁防撞上具有一定的局限性,使用成本高,施工周期长,基于光学成像监视与预警的船舶主动防撞系统具有全天候、全天时、低成本、可视化等优点,因此其科研攻关就变的十分迫切,其中主动防撞系统中的船舶异常行为分析与异常行为准则的建立、航道船舶的目标检测与流量分析等关键技术也成为面向工程应用研究的热点,同时具有较强的理论研究价值和应用前景。
　　本文首先采用光学多传感器(红外/可见光)组合模式,即在光照和气候条件较好的条件下采用可见光传感器对航道船舶进行检测,利用红外传感器热成像特点在夜间开展目标检测和船舶航迹判断,这种协同利用可见光和红外传感器的组合方式,可以有效的解决全天候全天时的检测难题,使全天时、精确、可靠的智能监视与预警成为可能。其次,通航河道图像视频交通监控系统能实现在内河复杂背景不良气候条件下,对运动船舶目标进行检测和跟踪,实现通航河道的船舶实时监控问题,掌握船舶是否偏航,以及受水文、风向等影响后的运行情况。在桥区水域的船只非正常航行轨迹的模型是以图像视频的检测为基础的,它将船只的航行速度、航行的方向、船队规模、船舶领域、各种天气及水面情况以及人为造成的事故进行了分析整理,通过这些条件可以得知船只在桥区水域的航行过程是否属于正常行为,当被判断为异常时能将预警信号传达到非正常的船只从而来减少或者有效的避免它碰撞桥墩。最后,经实验及性能分析,运用光学多传感器(红外/可见光)组合模式获取船舶运行信息,并通过河道图像视频交通监控系统对船舶航迹进行评判,能够有效地检测船舶异常航迹,及时发现问题避免事故发生,该种方法的优点是准确性较高,能够及时的得到非正常船只的航行轨迹,最后还能对船只起到警示作用。

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第一章 绪论

§1.1研究背景及意义

§1.2国内外研究现状

§1.3本文研究内容及组织机构

第二章 基于多传感器的航道船舶目标检测及流量统计算法

§2.1引言

§2.2基于多传感器的目标检测算法

§2.3基于可见光的船舶流量统计算法

§2.4基于红外的船舶流量统计算法

§2.5可见光与红外的结果对比及结论

§2.6本章小结

第三章 船舶异常行为的界定与仿真分析

§3.1引言

§3.2船舶异常行为准则

§3.3船舶异常的模型

§3.4本章小结

第四章 主动防船撞系统设计

§4.1引言

§4.2系统硬件实验方案

§4.3系统软件实验方案

§4.4本章小结

第五章 实验结果与性能分析

§5.1可见光实验结果

§5.2红外实验结果

§5.3本章小结

第六章 总结与展望

§6.1主要工作

§6.2论文创新点

§6.3后续研究工作

攻读硕士学位期间已发表的论文

致谢

参考文献