[发明专利]一种桥梁主动防船撞监测预警系统

权利要求书

1.一种桥梁主动防船撞监测预警系统，用于追踪桥梁的目标航道内的所有船舶的船舶轨迹从而对所述目标航道内的桥梁进行防船撞主动预警，其特征在于，包括：

多个监控视频获取装置以及轨迹追踪装置，

其中，所述监控视频获取装置具有：

视频采集部，用于按帧采集所述目标航道内的所述船舶的视频；

采集侧通信部，用于依次将所述视频采集部采集到的各个视频帧图像作为当前帧图像发送至所述轨迹追踪装置，

所述轨迹追踪装置具有：

神经网络存储部，存储有用于目标船舶检测的神经网络模型；

目标船舶获取部，将所述当前帧图像输入所述神经网络模型，获取所述当前帧图像中的目标船舶的船舶位置；

坐标获取部，基于所述视频采集部与三维空间的映射关系，根据所述船舶位置获取所述三维空间中与所述当前帧图像相对应的船舶坐标值；

船舶轨迹获取部，根据每一帧所述当前帧图像的所述船舶坐标值获取所述船舶轨迹和所述船舶的航行速度；

船舶轨迹预测部，将预定时长内的所述船舶轨迹和所述航行速度作为当前轨迹和当前速度输入所述神经网络模型，计算得到下一个所述预定时长内所述目标船舶的预测轨迹、预测速度，并进一步基于所述预测轨迹和所述预测速度，计算得到所述目标船舶的抵桥时间和通过位置的概率分布；

撞船预警部，基于所述预测轨迹、所述预测速度、所述抵桥时间和通过位置以及预定的阈值分析撞船概率，并基于所述撞船概率、所述抵桥时间和预定的阈值判定所述目标船舶是否为危险船舶，进一步基于判定结果形成与所述危险船舶相对应的撞船预警信息。

2.根据权利要求1所述的桥梁主动防船撞监测预警系统，其特征在于：

其中，所述目标船舶获取部包括：

图像分割单元，用于对所述当前帧图像进行区域分割，获取分割图像；

图像缩放单元，将所述分割图像缩放为300乘300像素分辨率，获取缩放图像；

图像预测单元，所述缩放图像输入所述神经网络模型计算得到所述船舶的目标物体框和类别分数预测；以及

图像重组单元，将每个所述目标物体框和所述类别分数预测进行重新组合，获取所述当前帧图像的全图检测结果，从而获取与所述当前帧图像相对应的所述船舶位置。

3.根据权利要求2所述的桥梁主动防船撞监测预警系统，其特征在于：

其中，所述坐标获取部包括：

重叠率指标存储单元，存储有用于筛选所述目标物体框的重叠率指标，所述重叠率指标为：

mIoU＝max{A_I/A₁，A_I/A₂}

A_I为物体框重叠面积，A₁、A₂为两个物体框面积，

重叠率判定单元，对所述缩放图像中的所述目标物体框两两进行重叠率判定，若高于所述重叠率指标，则舍弃相对应的所述类别分数较低的所述目标物体框，其余的所述目标物体框为有效物体框，

函数存储单元，存储有用于修正所述有效物体框的坐标的畸变修正函数以及坐标变换函数，所述坐标变换函数中包含预先设定的所述视频采集部的内参数和外参数；

像素坐标获取单元，将所述有效物体框的下角点坐标输入所述畸变修正函数，得到畸变修正后的像素坐标；

船舶坐标获取单元，将所述像素坐标输入坐标变换函数，得到所述目标船舶的观测坐标，即所述船舶坐标。