本實(shí)用新型涉及船舶監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種自動(dòng)計(jì)算船舶長(zhǎng)度的視頻增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在內(nèi)河水域安全監(jiān)管工作中，船舶超長(zhǎng)、船隊(duì)超長(zhǎng)拖帶的違章情況時(shí)有發(fā)生，這種行為可以降低船舶的貨運(yùn)成本，卻大大增加了航行的事故發(fā)生率。在這種違章行為發(fā)生的情況下，船舶(船隊(duì))的操控性降低，很可能會(huì)導(dǎo)致撞橋、撞船、擱淺等安全事故的發(fā)生。

而在傳統(tǒng)的執(zhí)法模式下，對(duì)船舶超長(zhǎng)、船隊(duì)超長(zhǎng)拖帶的違章行為進(jìn)行識(shí)別和取證都非常困難。人眼很難直接判斷船舶或船隊(duì)的長(zhǎng)度，實(shí)際執(zhí)法時(shí)需要讓執(zhí)法對(duì)象靠岸停船，執(zhí)法人員再上船測(cè)量取證，整個(gè)執(zhí)法過程往往要持續(xù)一個(gè)多小時(shí)。一旦測(cè)量后發(fā)現(xiàn)沒有違章行為，還會(huì)引起執(zhí)法對(duì)象的強(qiáng)烈不滿。這種執(zhí)法方式嚴(yán)重消耗了本就十分有限的執(zhí)法資源，又大大降低了船舶運(yùn)輸效率，還會(huì)引起執(zhí)法對(duì)象的不滿情緒。

為了解決上述問題，已有在橋梁下方使用激光方式測(cè)量船舶長(zhǎng)度的相關(guān)技術(shù)。這種測(cè)量方式精度較高，但僅能測(cè)量通過橋梁的船只長(zhǎng)度，應(yīng)用場(chǎng)景受限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種自動(dòng)計(jì)算船舶長(zhǎng)度的視頻增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，包括：

AIS檢測(cè)部件，用于接收目標(biāo)船舶所發(fā)送的AIS信號(hào)，以解碼出目標(biāo)船舶的位置、航向、航速和名稱；

長(zhǎng)度測(cè)量點(diǎn)測(cè)算模塊，與所述AIS檢測(cè)部件通信連接，用于確定各測(cè)量點(diǎn)的經(jīng)緯度，所述測(cè)量點(diǎn)沿目標(biāo)船舶的航向設(shè)置；

攝像模塊，用于拍攝船舶所在水域的視頻圖像；

圖像疊加模塊，分別與所述AIS檢測(cè)部件、長(zhǎng)度測(cè)量點(diǎn)測(cè)算模塊和攝像模塊連接，用于將AIS檢測(cè)部件和長(zhǎng)度測(cè)量點(diǎn)測(cè)算模塊的數(shù)據(jù)疊加至攝像模塊所拍攝的視頻圖像中。

由上，可以準(zhǔn)確檢測(cè)在水域內(nèi)的船舶長(zhǎng)度是否合格，降低執(zhí)法者的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)保證水域內(nèi)船舶的正常通行。

可選的，還包括：匹配模塊，分別與所述長(zhǎng)度測(cè)量點(diǎn)測(cè)算模塊和攝像模塊連接，將長(zhǎng)度測(cè)量點(diǎn)測(cè)算模塊所確定的測(cè)量點(diǎn)的經(jīng)緯度與攝像模塊所拍攝視頻圖像的物理空間經(jīng)緯度進(jìn)行匹配；

所述圖像疊加模塊還與所述匹配模塊連接，用于依據(jù)所述匹配模塊的匹配結(jié)果將所述各測(cè)量點(diǎn)疊加至所述視頻圖像中。

由上，通過匹配模塊的坐標(biāo)匹配，可以在顯示時(shí)更精準(zhǔn)的顯示出船舶的長(zhǎng)度。

可選的，所述AIS檢測(cè)部件包括：

AIS基站，用于接收已開啟AIS的過往船舶的信息；

AIS數(shù)據(jù)服務(wù)器，與所述AIS基站通信連接，用于解碼AIS基站所接收的數(shù)據(jù)。

由上，通過AIS可以識(shí)別出目標(biāo)船舶的信息，從而在顯示時(shí)對(duì)不同船舶加以區(qū)分。

可選的，所述AIS數(shù)據(jù)服務(wù)器包括依次連接的：

通信接口，接收所述AIS基站的數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)解碼芯片，用于對(duì)所述通信接口所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼；

主控芯片，用于將所述數(shù)據(jù)解碼芯片解碼后的數(shù)據(jù)輸出。

可選的，所述數(shù)據(jù)解碼芯片包括型號(hào)為CMX910的芯片；

所述主控芯片包括型號(hào)為AT89C51的芯片。

可選的，所述長(zhǎng)度測(cè)量點(diǎn)測(cè)算模塊包括相互連接的：

數(shù)據(jù)服務(wù)器，用于依據(jù)所述AIS數(shù)據(jù)服務(wù)器所解碼的數(shù)據(jù)確認(rèn)測(cè)量點(diǎn)的經(jīng)緯度；

Web應(yīng)用服務(wù)器，接收所述數(shù)據(jù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)，并依據(jù)瀏覽請(qǐng)求展示所述數(shù)據(jù)。

由上，通過測(cè)量點(diǎn)對(duì)船舶長(zhǎng)度進(jìn)行參考，以便可以準(zhǔn)確的檢測(cè)出船舶的長(zhǎng)度。

可選的，所述數(shù)據(jù)服務(wù)器包括型號(hào)為AIS-B-800的自動(dòng)識(shí)別裝置。

可選的，所述攝像模塊包括：云臺(tái)和攝像機(jī)，所述攝像機(jī)架設(shè)于所述云臺(tái)上。

由上，云臺(tái)可依據(jù)目標(biāo)船舶所在位置調(diào)整其水平和俯仰的角度，以便攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)所述目標(biāo)船舶進(jìn)行拍攝。

可選的，所述圖像疊加模塊包括OSD芯片。

可選的，所述長(zhǎng)度測(cè)量點(diǎn)測(cè)算模塊和攝像模塊包括空間感知攝像機(jī)。

附圖說明

圖1為自動(dòng)計(jì)算船舶長(zhǎng)度的視頻增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的原理示意圖；

圖2為自動(dòng)計(jì)算船舶長(zhǎng)度的視頻增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的顯示示意圖。

具體實(shí)施方式

下面參見圖1～圖2對(duì)本實(shí)用新型所述的自動(dòng)計(jì)算船舶長(zhǎng)度的視頻增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，所述系統(tǒng)包括以下組成部件：

AIS檢測(cè)部件11，用于接收目標(biāo)船舶發(fā)出的AIS信號(hào)，以解碼出包括位置、航向、航速和目標(biāo)船舶名稱等數(shù)據(jù)。

如圖2所示，所述AIS檢測(cè)部件11包括：

AIS基站，用以接收在其監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)已開啟AIS的過往船舶的信息，上述信息在接收后通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議輸出。

AIS數(shù)據(jù)服務(wù)器，與所述AIS基站通信連接，用于接收并解碼AIS基站所接收到的數(shù)據(jù)，

本實(shí)施例中，所述AIS數(shù)據(jù)服務(wù)器包括但不限于依次連接的：

網(wǎng)絡(luò)接口，接收所述AIS基站所輸出的數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)解碼芯片，用于依據(jù)所接收的數(shù)據(jù)解碼出包括位置、航向、航速和目標(biāo)船舶名稱等數(shù)據(jù)。本實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)解碼芯片采用型號(hào)為CMX910的芯片實(shí)現(xiàn)。該芯片是英國(guó)Consumer Microcircuits Lmiited公司推出的一款專門面向AIS設(shè)計(jì)的基帶處理芯片，本申請(qǐng)直接采用了該芯片的解碼功能，并未對(duì)芯片本身進(jìn)行任何改進(jìn)。

主控芯片，與所述數(shù)據(jù)解碼芯片連接，用于將所解碼出的數(shù)據(jù)輸出。本實(shí)施例中，所述主控芯片選擇AT89C51系列芯片。

長(zhǎng)度測(cè)量點(diǎn)測(cè)算模塊12，與所述AIS檢測(cè)部件11通信連接，用于依據(jù)目標(biāo)船舶的行駛方向設(shè)置測(cè)量點(diǎn)，并計(jì)算每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的經(jīng)緯度，即該測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)。較優(yōu)的，將該目標(biāo)船舶位置前、后方向每隔10米的點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)，由此可較準(zhǔn)確的對(duì)目標(biāo)船舶的長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量。

本實(shí)施例中，所述長(zhǎng)度測(cè)量點(diǎn)測(cè)算模塊12采用現(xiàn)有的港口服務(wù)器實(shí)現(xiàn)。該港口服務(wù)器包括相互連接的數(shù)據(jù)服務(wù)器和Web應(yīng)用服務(wù)器。其中，所述數(shù)據(jù)服務(wù)器用于依據(jù)AIS數(shù)據(jù)服務(wù)器所輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量點(diǎn)的經(jīng)緯度計(jì)算。所述數(shù)據(jù)服務(wù)器可采用型號(hào)為AIS-B-800的AIS自動(dòng)識(shí)別裝置，也可與所述數(shù)據(jù)解碼芯片集成于CMX910芯片。Web應(yīng)用服務(wù)器，與所述數(shù)據(jù)服務(wù)器通信連接，接收所述數(shù)據(jù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)，并依據(jù)瀏覽請(qǐng)求展示所述數(shù)據(jù)。

又或者，所述長(zhǎng)度測(cè)量點(diǎn)測(cè)算模塊12采用現(xiàn)有的基于視頻畫面進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤的技術(shù)。例如足球比賽轉(zhuǎn)播時(shí)，當(dāng)進(jìn)行任意球主罰，長(zhǎng)度測(cè)量點(diǎn)測(cè)算模塊12便依據(jù)畫面計(jì)算出球與“人墻”之間的距離，以及球與對(duì)方球門之間的距離等，具體可采用DSP+FPGA視頻處理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。

攝像模塊13，用于拍攝船舶所在水域的視頻圖像。所述攝像模塊13包括云臺(tái)和攝像機(jī)，攝像機(jī)架設(shè)于所述云臺(tái)上。進(jìn)一步的，所述攝像機(jī)所拍攝的圖像中加載有云臺(tái)朝向和鏡頭位置數(shù)據(jù)。即每當(dāng)鏡頭縮放或云臺(tái)旋轉(zhuǎn)操作時(shí)，鏡頭、云臺(tái)反饋值的變化會(huì)呈現(xiàn)于像機(jī)所拍攝的圖像中。本實(shí)施例中，所述攝像模塊13可采用型號(hào)為ABK-850多功能數(shù)字云臺(tái)實(shí)現(xiàn)。

圖像疊加模塊15，分別與所述長(zhǎng)度測(cè)量點(diǎn)測(cè)算模塊12和攝像模塊13連接，用于將長(zhǎng)度測(cè)量點(diǎn)測(cè)算模塊12中的各測(cè)量點(diǎn)疊加至攝像模塊13所拍攝的圖像中。較佳的，在所述長(zhǎng)度測(cè)量點(diǎn)測(cè)算模塊12、攝像模塊13和圖像疊加模塊15之間，還包括匹配模塊14。所述匹配模塊14分別與所述長(zhǎng)度測(cè)量點(diǎn)測(cè)算模塊12和攝像模塊13連接，將長(zhǎng)度測(cè)量點(diǎn)測(cè)算模塊12所輸出的測(cè)量點(diǎn)的經(jīng)緯度與所述攝像模塊13所拍攝圖像的物理空間經(jīng)緯度相匹配。

上述匹配模塊14所實(shí)現(xiàn)的功能基于現(xiàn)有的AIS與視頻追蹤技術(shù)實(shí)現(xiàn)。即，通過AIS檢測(cè)目標(biāo)船舶信息，視頻追蹤通過視頻圖像跟蹤所述船舶，其中便涉及到視頻圖像中的坐標(biāo)與AIS所檢測(cè)位置坐標(biāo)的匹配問題。硬件對(duì)應(yīng)采用加載上述現(xiàn)有技術(shù)的服務(wù)器或單片機(jī)皆可。

又或者，上述匹配模塊14還可基于現(xiàn)有空間感知攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)。所述空間感知攝像機(jī)可集成攝像模塊13、長(zhǎng)度測(cè)量點(diǎn)測(cè)算模塊12和匹配模塊14的功能。首先，在空間感知攝像機(jī)進(jìn)行拍攝時(shí)，其所拍攝的圖像中便加載有物理空間中的經(jīng)緯度，并且，由于長(zhǎng)度測(cè)量點(diǎn)測(cè)算模塊12是依據(jù)攝像模塊13所拍攝的目標(biāo)船舶的航向進(jìn)行測(cè)量點(diǎn)的確認(rèn)，因此自然而然的也可以將測(cè)量點(diǎn)轉(zhuǎn)換為物理空間中的經(jīng)緯度。將攝像模塊13所拍攝圖像與物理空間中的經(jīng)緯度(坐標(biāo))進(jìn)行轉(zhuǎn)換的技術(shù)已屬于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型無意對(duì)其進(jìn)行改動(dòng)和保護(hù)。

基于存在匹配模塊14的情況下，所述圖像疊加模塊15分別與所述長(zhǎng)度測(cè)量點(diǎn)測(cè)算模塊12、攝像模塊13和匹配模塊14連接，用于依據(jù)匹配模塊14的匹配結(jié)果，將長(zhǎng)度測(cè)量點(diǎn)測(cè)算模塊12中的各測(cè)量點(diǎn)疊加至攝像模塊13所拍攝的圖像中。如圖2所示，攝像模塊13所拍攝的船舶共有四艘，包括“神華506”號(hào)、“中昌98”號(hào)、“欽舜2”號(hào)和“瑞金潭”號(hào)。其中，以目標(biāo)船舶為“瑞金潭”號(hào)為例進(jìn)行說明。在其左側(cè)所顯示的“刻度線”即為長(zhǎng)度測(cè)量點(diǎn)測(cè)算模塊12中的各測(cè)量點(diǎn)。由此，通過“瑞金潭”號(hào)的船體與各測(cè)量點(diǎn)的長(zhǎng)度匹配結(jié)果，即可準(zhǔn)確得出“瑞金潭”的船體長(zhǎng)度。本實(shí)施例中，所述圖像疊加模塊15采用OSD芯片實(shí)現(xiàn)。OSD芯片的核心是利用字符發(fā)生芯片在顯示器的屏幕上顯示需要的字符。常用的OSD芯片包括MAX7456、OSD7556、OSD7516、UPD6465、MB90092等。

顯示模塊16，與所述圖像疊加模塊15連接，用于顯示疊加測(cè)量標(biāo)尺后的視頻圖像。即，圖2所對(duì)應(yīng)的畫面。所述顯示模塊16采用包括顯示器、電視機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。