一种船舶智能物标识别瞭望系统及方法与流程

1.本发明涉及船舶领域，具体的说是一种船舶智能物标识别瞭望系统及方法。


背景技术：

2.海上交通事故中，绝大多数船舶碰撞事故和驾驶员是否随时保持正规瞭望有着千丝万缕的联系，因此在值班中正规瞭望至关重要。驾驶员为判断所处环境是否危害航行安全的局面，需要目视或借助船舶船载设备观察周围环境。现有技术中，船舶驾驶员多是通过观察船载设备获取目标船参数以及航行参数，通过目视船载设备获取航行相关信息时，可能错过采取避碰措施的最佳有效时间，存在一定的航行安全隐患。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种船舶智能物标识别瞭望系统及方法，能够在船舶航行过程中采集船舶前方的实时视频和周围的障碍物信息，并且在周围存在障碍物的时候根据障碍物信息生成安全要素信息，进而将安全要素信息叠加到实时视频中供船员更加高效地掌握船舶周围的情况，提升船舶的安全性。
4.为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：一种船舶智能物标识别瞭望系统，包括障碍信息采集子系统：影像采集子系统和虚拟合成子系统；所述障碍信息采集子系统用于采集船舶附近的障碍物信息；所述影像采集子系统用于采集船舶前方的实时视频；所述虚拟合成子系统，用于基于所述障碍物信息生成安全要素信息，并且将所述安全要素信息叠加到所述实时视频中。
5.优选的，所述障碍物信息包括固定障碍信息和移动障碍信息，所述障碍信息采集子系统包括用于采集所述固定障碍信息的雷达装置和用于采集所述移动障碍信息的船舶自动识别装置。
6.优选的，所述障碍物信息包括用于标记所述固定障碍信息和所述移动障碍信息的绝对坐标信息，所述障碍信息采集子系统包括用于确定所述绝对坐标信息的电子海图装置。
7.优选的，所述障碍物信息还包括用于表征所述绝对坐标信息的变化状况的航行信息，所述障碍信息采集子系统包括用于采集所述航行信息的船舶动态采集装置。
8.优选的，所述影像采集子系统包括用于采集所述实时视频的摄像头和用于控制所述摄像头朝向的调整装置。
9.优选的，所述虚拟合成子系统包括用于生成所述安全要素信息的计算装置，所述计算装置与所述影像采集子系统电性连接，所述计算装置还电性连接有用于显示所述实时视频的显示装置和用于追踪船员视线的追踪装置。
10.本发明还提供一种船舶智能物标识别瞭望方法，基于上述的船舶智能物标识别瞭
望系统，包括如下步骤：s1：船舶航行过程中所述障碍信息采集子系统实时获取船舶附近的所述障碍物信息；s2：当船员需要瞭望船舶前方时利用所述影像采集子系统采集船舶前方的所述实时视频；s3：所述虚拟合成子系统根据所述障碍物信息生成所述安全要素信息，并且将所述安全要素信息叠加到所述实时视频中。
11.优选的，步骤s1具体包括如下步骤：s11：所述雷达装置对船舶周围的固定障碍物进行实时感应以生成所述固定障碍信息：所述船舶自动识别装置监听船舶附近其它船舶发出的自动识别电文以生成所述移动障碍信息；s12：当所述固定障碍信息和/或所述移动障碍信息生成时，所述电子海图装置确定所述绝对坐标信息；s13：当所述绝对坐标信息生成时所述船舶动态采集装置采集所述航行信息；s14：将所述绝对坐标信息、所述航行信息、所述固定障碍信息和/或所述移动障碍信息整合成所述障碍物信息。
12.优选的，步骤s3中，所述计算装置根据所述障碍物信息计算船舶与任意障碍物之间的当前距离、相对方位、最小会遇时间和最小会遇距离，并且将所述当前距离、所述相对方位、所述最小会遇时间和所述最小会遇距离整合成所述安全要素信息。
13.优选的，步骤s3中，所述计算装置首先根据通过所述追踪装置采集船员视线在所述显示装置上的投射点，然后将所述安全要素信息显示到所述投射点上。
14.本发明能够在船舶航行过程中采集船舶前方的实时视频和周围的障碍物信息，并且在周围存在障碍物的时候根据障碍物信息生成安全要素信息，进而将安全要素信息叠加到实时视频中供船员更加高效地掌握船舶周围的情况，提升船舶的安全性。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是本发明系统的结构框图；图2是本发明方法的流程图。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚：完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.请参阅图1和2，图1是本发明系统的结构框图，图2是本发明方法的流程图。
19.一种船舶智能物标识别瞭望系统，包括障碍信息采集子系统、影像采集子系统和虚拟合成子系统。
20.障碍信息采集子系统用于采集船舶附近的障碍物信息。
21.影像采集子系统用于采集船舶前方的实时视频。
22.虚拟合成子系统，用于基于障碍物信息生成安全要素信息，并且将安全要素信息叠加到实时视频中。
23.在使用时，船员通过影像采集子系统实时采集船舶前方的实时视频，从而实现瞭望，另一方面，障碍信息采集子系统实时采集船舶附近的障碍物信息，当采集到障碍物信息的时候，虚拟合成子系统根据障碍物信息生成安全要素信息，并且将安全要素信息叠加到实时视频中，从而使船员在瞭望过程中能够同时掌握船舶周围的障碍情况，进而能够对船舶进行精确操作，避免船舶与障碍碰撞引发事故。又因为安全要素信息直接显示在实时视频中，因此船员在瞭望过程中即可了解安全要素信息，无需专门去寻找和查阅安全要素信息，效率更高，并且更加安全。
24.本发明能够在船舶航行过程中采集船舶前方的实时视频和周围的障碍物信息，并且在周围存在障碍物的时候根据障碍物信息生成安全要素信息，进而将安全要素信息叠加到实时视频中供船员更加高效地掌握船舶周围的情况，提升船舶的安全性。
25.障碍物信息的具体组成为：障碍物信息包括固定障碍信息和移动障碍信息，障碍信息采集子系统包括用于采集固定障碍信息的雷达装置和用于采集移动障碍信息的船舶自动识别装置。在障碍物信息中，固定障碍信息主要用于表征船舶周围的礁石等无法移动的障碍物，移动障碍信息主要用于表征船舶附近的其它船舶或者大型生物等能够移动的障碍物，通过固定障碍信息和移动障碍信息能够精确反应出船舶周围的障碍物情况，从而提升船舶的安全性。在本发明中，船舶自动识别系统采用现有的ais系统，采用该系统的船舶在航行过程中实时地通过ais电文将自身的航行数据向周围发送，接收到ais电文的船舶对ais电文进行解析即可得到周围其它船舶的航行数据，进而可以得到其它船舶的移动状态，判断是否有可能发生碰撞，提升船舶的安全性，雷达装置通过扫描固定障碍物各个部分与船舶之间的距离来判断固定障碍物的位置及大概形状，ais系统和雷达装置均属于本领域的常规设备，在此不再具体描述其结构以及原理。
26.为了使船舶能够更加精确地根据障碍物信息判断自身是否有可能与障碍物发生碰撞，障碍物信息包括用于标记固定障碍信息和移动障碍信息的绝对坐标信息，障碍信息采集子系统包括用于确定绝对坐标信息的电子海图装置。船舶根据由电子海图系统得到的绝对坐标信息，结合障碍物信息，可以精确计算与障碍物的相对位置以及相对位置的变化情况，从而判断自身是否有可能与障碍物碰撞。电子海图装置同样属于本领域的常规设备，在此不再具体描述其结构以及原理。
27.考虑到仅依赖障碍物信息和绝对坐标信息的话，船舶还是不能够精确地判断自身是否有可能与障碍物发生碰撞，为了使船舶能够精确预测可能存在的碰撞风险，障碍物信息还包括用于表征绝对坐标信息的变化状况的航行信息，障碍信息采集子系统包括用于采集航行信息的船舶动态采集装置。船舶动态采集装置可以直接连接船舶的控制设备，进而从船舶的控制设备中读取航行信息，也可以直接采用船舶的控制设备输出航行信息，航行信息可以包括航向和航速等。
28.影像采集子系统的具体结构为：影像采集子系统包括用于采集实时视频的摄像头和用于控制摄像头朝向的调整装置。在本发明中，调整装置可以采用防抖云台，属于现有技术，在此不再赘述。
29.虚拟合成子系统的具体结构为：虚拟合成子系统包括用于生成安全要素信息的计算装置，计算装置与障碍信息采集子系统和影像采集子系统均电性连接，计算装置还电性连接有用于显示实时视频的显示装置和用于追踪船员视线的追踪装置。在本发明中，计算装置可以采用普通计算机，追踪装置可以采用现有的视线追踪模块。
30.在本发明一个具体的实施方式中，一种船舶智能物标识别瞭望系统，包括障碍信息采集子系统：影像采集子系统和虚拟合成子系统。
31.障碍信息采集子系统用于采集船舶附近的障碍物信息。障碍物信息包括固定障碍信息和移动障碍信息，障碍信息采集子系统包括用于采集固定障碍信息的雷达装置和用于采集移动障碍信息的船舶自动识别装置。在障碍物信息中，固定障碍信息主要用于表征船舶周围的礁石等无法移动的障碍物，移动障碍信息主要用于表征船舶附近的其它船舶或者大型生物等能够移动的障碍物，通过固定障碍信息和移动障碍信息能够精确反应出船舶周围的障碍物情况，从而提升船舶的安全性，为了使船舶能够更加精确地根据障碍物信息判断自身是否有可能与障碍物发生碰撞，障碍物信息包括用于标记固定障碍信息和移动障碍信息的绝对坐标信息，障碍信息采集子系统包括用于确定绝对坐标信息的电子海图装置。船舶根据由电子海图系统得到的绝对坐标信息，结合障碍物信息，可以精确计算与障碍物的相对位置以及相对位置的变化情况，从而判断自身是否有可能与障碍物碰撞。障碍物信息还包括用于表征绝对坐标信息的变化状况的航行信息，障碍信息采集子系统包括用于采集航行信息的船舶动态采集装置。船舶动态采集装置可以直接连接船舶的控制设备，进而从船舶的控制设备中读取航行信息，也可以直接采用船舶的控制设备输出航行信息，航行信息可以包括航向和航速等。
32.影像采集子系统用于采集船舶前方的实时视频。影像采集子系统的具体结构为：影像采集子系统包括用于采集实时视频的摄像头和用于控制摄像头朝向的调整装置。
33.虚拟合成子系统，用于基于障碍物信息生成安全要素信息，并且将安全要素信息叠加到实时视频中。虚拟合成子系统包括用于生成安全要素信息的计算装置，计算装置与影像采集子系统电性连接，计算装置还电性连接有用于显示实时视频的显示装置和用于追踪船员视线的追踪装置。
34.一种船舶智能物标识别瞭望方法，基于上述的一种船舶智能物标识别瞭望系统，方法包括步骤s1至s3。
35.s1：船舶航行过程中障碍信息采集子系统实时获取船舶附近的障碍物信息。步骤s1具体包括步骤s11至s14。
36.s11：雷达装置对船舶周围的固定障碍物进行实时感应以生成固定障碍信息：船舶自动识别装置监听船舶附近其它船舶发出的自动识别电文以生成移动障碍信息。
37.s12：当固定障碍信息和/或移动障碍信息生成时，电子海图装置确定绝对坐标信息。
38.s13：当绝对坐标信息生成时船舶动态采集装置采集航行信息。
39.s14：将绝对坐标信息、航行信息、固定障碍信息和/或移动障碍信息整合成障碍物
信息。
40.s2：当船员需要瞭望船舶前方时利用影像采集子系统采集船舶前方的实时视频。
41.s3：虚拟合成子系统根据障碍物信息生成安全要素信息，并且将安全要素信息叠加到实时视频中。步骤s3中，计算装置根据障碍物信息计算船舶与任意障碍物之间的当前距离、相对方位、最小会遇时间和最小会遇距离，并且将当前距离、相对方位、最小会遇时间和最小会遇距离整合成安全要素信息。步骤s3中，计算装置首先根据通过追踪装置采集船员视线在显示装置上的投射点，然后将安全要素信息显示到投射点上。
42.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
43.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。