[发明专利]一种船舶及水上漂浮物轨迹追踪系统

说明书

本发明提供了一种基于视频目标检测技术的船舶轨迹追踪系统，用于追踪目标航道内所有船舶的船舶轨迹，其特征在于，包括：多个视频获取装置以及轨迹追踪装置；视频获取装置具有：视频采集部、获取侧通信部。轨迹追踪装置具有：轨迹暂存部、目标识别部、轨迹分析部以及输出部。其中，轨迹分析部包括：预测值获取单元，用于获取目标船舶的预测坐标值；门限关联建立单元，用于根据预测坐标值建立门限关联；匹配值判断获取单元，用于根据门限关联获取匹配观测坐标值；以及准确值获取单元，用于根据匹配观测坐标值获取目标船舶的当前轨迹。

技术领域

本发明涉及桥梁安全和航信安全领域，具体涉及一种船舶及水上漂浮物轨迹追踪系统。

背景技术

船撞桥事故对桥梁公路安全运输、人民的生命财产乃至社会经济的发展均造成重大影响。随着经济持续增长和对交通设施的需求日益加大，我国桥梁的建设数目不断增加，大型桥梁的建设可以缓解交通压力、促进陆路交通。但是对于水上船舶而言，桥梁却是人工障碍物，船舶在桥下航行通行时，存在着碰撞桥墩或桥跨结构的危险，从而对桥梁、船舶的安全性构成威胁，同时对航道和陆路交通的正常运行也构成威胁。

基于视频目标检测的桥梁防船撞主动预警技术，通过将视频目标检测技术结合CCTV，实现对桥区水域主动预警的功能。现有的桥梁防撞视频监测方法并未重视船舶目标的运动状态识别，仅仅将目标位置作为撞击风险的评估指标，而并未航迹跟踪的角度将目标运动状态纳入风险评估体系，亦尚未有解决航道复杂环境、视野遮挡、桥梁振动等干扰因素的航迹跟踪方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种船舶及水上漂浮物轨迹追踪系统，用于追踪目标航道内所有船舶的航行轨迹，其特征在于，包括：多个视频获取装置以及轨迹追踪装置；视频获取装置具有：视频采集部，用于按帧采集目标航道内的船舶的视频；获取侧通信部，用于依次将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轨迹追踪装置；轨迹追踪装置具有：轨迹暂存部，存储有目标航道内的船舶的过往航行轨迹，该轨迹暂存部包括船舶的准确坐标值、匹配观测坐标值以及卡尔曼滤波参数；目标识别部，对当前帧图像进行目标识别从而获得该当前帧图像中各个船舶的观测坐标值；轨迹分析部，根据各个船舶的观测坐标值和该船舶对应的过往航行轨迹分析得到船舶的当前轨迹；输出部，对当前轨迹进行实时输出，其中，轨迹分析部包括：预测值获取单元，基于卡尔曼滤波参数以及过往航行轨迹的准确坐标值，使用卡尔曼滤波算法进行状态估计从而获取船舶的预测坐标值；门限关联建立单元，以每个预测坐标值为中心分别建立关联门限；匹配值判断获取单元，判断是否有观测坐标值落在门限关联内，当判断为是时，匹配值判断获取单元基于最小近邻原则选择观测坐标值中距离门限关联距离最小的观测坐标值作为匹配观测坐标值，当判断为否时，匹配值判断获取单元将相对应的预测坐标值作为匹配观测坐标值，准确值获取单元，使用匹配观测值对滤波存储单元中的卡尔曼滤波进行更新，获得当前卡尔曼滤波，从而获取船舶的准确坐标值，作为船舶的当前轨迹。

本发明提供了的船舶及水上漂浮物轨迹追踪系统，还可以具有这样的特征，其中，轨迹追踪装置还具有航行轨迹终止部，航行轨迹终止部对轨迹暂存部进行遍历检索，并终止长时间未匹配的过往航行轨迹、共享同一观测坐标值超过预定时长的较新的过往航行轨迹以及离开目标航道的过往航行轨迹。

本发明提供了的船舶及水上漂浮物轨迹追踪系统，还可以具有这样的特征，其中，轨迹暂存部包括准确坐标存储单元、观测坐标存储单元、滤波参数存储单元以及更新控制单元，准确坐标存储单元用于对匹配观测坐标值进行存储，观测坐标存储单元用于对准确坐标值进行存储，滤波参数存储单元用于对卡尔曼滤波参数进行存储，当轨迹分析部计算获得匹配观测坐标值、准确坐标值以及卡尔曼滤波参数时，更新控制单元对准确坐标存储单元、观测坐标存储单元以及滤波参数存储单元分别进行控制，从而存储并更新匹配观测坐标值、准确坐标值以及卡尔曼滤波参数。