[发明专利]侧扫声纳测量船舶吨位的方法

权利要求书

1.一种侧扫声纳测量船舶吨位的方法，其特征在于包括：

当光电传感器探测到有船舶经过的信号，启动设置于水下的拖鱼开始工作，对测量水域进行扫侧，获得船舶水下部分的水声图像；

同时测出船舶航行速度和通过时间，依据船速与通过时间的乘积计算出船体的长度；

与拖鱼相连的计算机得出测量区域的水声图像，再对其进行图像处理提取出被测船舶的声遮挡阴影，并根据投影关系结合测量环境参数获得船体的吃水深度和水线下船体宽度；根据船体长度、吃水深度、水线下船体宽度、以及船载证书所标的该船舶的方模系数，计算出该船舶的总吨位；

总吨位与船载证书所标的该船舶的净吨位之差即为该船舶的实载吨位。

2.根据权利要求1所述的侧扫声纳测量船舶吨位的方法，其特征在于：所述计算机对水声图像进行图像处理时，计算机对采集到的图像处理包含列向灰度修正处理，常量迭代去卷积处理，中值滤波处理对水声图像的噪点进行去除，直方图均衡化处理对阴影进行增强，Log算子锐化提取出所需阴影。

3.根据权利要求1或2所述的侧扫声纳测量船舶吨位的方法，其特征在于：所述根据投影关系结合测量环境参数获得船体的吃水深度和水线下船体宽度时，以水声图像上标距线为参考，测量环境参数包括拖鱼安放时距离水面深度、测量水域水体密度。

4.根据权利要求1或2所述的侧扫声纳测量船舶吨位的方法，其特征在于：设被测船舶上一点S在三维地理坐标系V下坐标为(S_x，S_y，S_z)；船舶在声波的照射下，所述点S在平面P上的像点为S’，在平面P中建立二维坐标系k，原点及坐标轴均与坐标系V重合；设点S”在所述坐标系k下坐标为(S_x”，S_y”)，作所述点S在投影面P中的投影点S′(S′_x，S′_y)；根据投影关系，点S(S_x，S_y，S_z)的坐标为：

S_X＝S″_x＝S_x+ΔN_x

S_Y＝S″_y＝S′_y

S_Z＝h

其中：ΔN_x为点S″(S″_x，S″_y)与S′(S′_x，S′_y)横坐标在X轴正向上的像素差的绝对值，h为点S距平面P的垂直距离；设拖鱼相对于船舶的航迹线在平面P中的投影为直线l_p，连接点S”和点S’并延长交直线l_p于点j_p(j_x，j_y)，由于s′为投影点，所以线段S″j_p垂直于l_p，则有三角形ΔSS″j相似于ΔSS″S′；设H为所述拖鱼距离水面深度，根据三角形的相似性有：

h=|Sx-Sx′||Sx-jx|×H]]>

设ΔD为两条标注线的标值距离差的绝对值，N_x为两条标注线间像素个数，则横向每个像素对应的实际距离：

ly=ΔDNx]]>

设船舶通过测量水域时速度方向与大小均保持不变，N_y为声纳图像中船舶水下部分纵向像素个数，则纵向每个像素对应的实际距离：

ly=LNY]]>

根据投影关系的约束，物点S和像点S”一一对应，若已知点S”则可以唯一确定所对应的点S，即在侧扫声纳声图像所示的船舶遮挡阴影与所求船舶三维截面之间的关系表达式为：

S(Sx,Sy,Sz)=S[(S′′x-ΔNx)·lx,S′y·ly,|S′′x-S′x||S′′x-jx|×H)]]]>

在声图像阴影的各边缘上选取多个采样点，根据上述关系表达式确定所其在三维地理坐标系下的对应点，进而连接各点，在三维坐标系中即可得到被测船舶截面，同时得到该船舶的吃水深度D及水下部分宽度W，然后根据该船舶的船载证书所标的该船舶的方模系数K、以及水域水体密度ρ，计算该船舶的总吨位T：

T＝D×L×W×ρ×K

总吨位T与船载证书所标的该船舶的净吨位之差即为该船舶的实载吨位。