基于激光傳感器的船舶特征提取和流量檢測.pdf

1、隨著我國內(nèi)河運(yùn)輸事業(yè)的不斷發(fā)展，船舶運(yùn)輸量變得越來越大，船舶流量和噸位的檢測變得舉足輕重。與此同時，航道管理部門對船舶運(yùn)輸?shù)臄?shù)字信息化水平也提出了更高的要求。尤其在船舶流量和噸位的檢測方面，傳統(tǒng)的人工檢測局限性太大，已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代航運(yùn)發(fā)展的需要，尋找一種新的檢測方式勢在必行。蘇南運(yùn)河無錫段作為首個數(shù)字航道試驗點，利用激光傳感器對船舶特征進(jìn)行提取，實現(xiàn)了流量和噸位的檢測。本文即圍繞激光傳感器提取船舶特征值中的一些重要技術(shù)進(jìn)行研究。

2、>　　 本文的主要工作及創(chuàng)新成果如下:
　　 1、對國內(nèi)外多種船舶檢測技術(shù)進(jìn)行了比較，創(chuàng)新地提出了利用兩個激光傳感器對船舶具體特征進(jìn)行檢測的思路。對水位線自適應(yīng)處理中的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行了逐個研究，給出了數(shù)據(jù)預(yù)處理時的數(shù)據(jù)篩選范圍及二維投影公式;深入研究了FCM算法，并結(jié)合水位線數(shù)據(jù)特性給出了一種改進(jìn)的FCM算法，通過性能比較，驗證了改進(jìn)算法的優(yōu)越性;利用最小二乘法對水位線進(jìn)行傾斜校正，最后對水位線進(jìn)行去除，通過實驗取得不錯的效果。

3、
　　 2、由于去除水位線的船舶輪廓并不是完全連通的，因此引入了數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法對船舶輪廓圖進(jìn)行處理。詳細(xì)闡述了數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)中幾種運(yùn)算的原理及性質(zhì);在實際輪廓檢測中，研究并確定了適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)元素用來進(jìn)行膨脹操作;對膨脹后的圖像，利用八鏈碼進(jìn)行連通區(qū)域的標(biāo)識，對不同的船舶區(qū)域進(jìn)行了區(qū)分;針對輪廓檢測中存在的問題進(jìn)行深入分析，提出了船舶輪廓重構(gòu)的解決方案，并給出了對應(yīng)的公式;將輪廓重構(gòu)后和未進(jìn)行重構(gòu)的船舶寬度和出水高度，分別與實際船舶寬度

4、、出水高度進(jìn)行比較，驗證了輪廓重構(gòu)的正確性和必要性。
　　 3、基于兩個激光傳感器的數(shù)據(jù)融合對船舶長度進(jìn)行提取。首先深入研究了傳感器數(shù)據(jù)的時空配準(zhǔn)問題，結(jié)合激光傳感器安裝的實際情況，提出了符合本系統(tǒng)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換;詳細(xì)闡述了船舶速度檢測原理，并給出了實際計算公式;深入分析船舶運(yùn)行的實際情況，構(gòu)建了船舶量測—航跡模型，采取合適的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法，將兩個激光傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，取得了比較理想的效果;基于船舶面積與噸位的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行深入分析