[发明专利]一种船舶靠泊实时图像跟踪系统及方法

权利要求书

1.一种船舶靠泊实时图像跟踪系统，包括船舶本体(1)、第一可控摄像头(2)、第二可控摄像头(3)、第三可控摄像头(4)、交换机(5)、控制服务器(6)、视频服务器(7)、监控屏(8)、北斗定位基站(9)以及北斗定位移动站(10)，其特征在于，所述船舶本体(1)的四周设有多个船舶边缘临时测试点(101)，第一可控摄像头(2)、第二可控摄像头(3)和第三可控摄像头(4)固定安装于码头岸边，交换机(5)用来交换数据，控制服务器(6)通过网线与交换机(5)连接，监控屏(8)通过网线与交换机(5)连接，并展示对应的视频流，北斗定位基站(9)通过网线与交换机(5)连接，北斗定位移动站(10)安装在船舶本体(1)上。

2.根据权利要求1所述一种船舶靠泊实时图像跟踪系统，其特征在于，所述第一可控摄像头(2)、第二可控摄像头(3)和第三可控摄像头(4)均设置有可控云台，控制镜头俯仰角度和回转角度，通过网线与交换机(5)连接，且可控摄像头的数量根据现场码头泊位数量及其他需求确定。

3.根据权利要求1所述一种船舶靠泊实时图像跟踪系统，其特征在于，所述控制服务器(6)接收船舶本体(1)精确定位数据，计算船舶本体(1)与可控摄像头的距离，并利用算法指定离船舶本体(1)最近的可用可控摄像头，将调节参数发送至选中的可控摄像头，并指定视频服务器(7)将对应的视频流输送到监控屏(8)。

4.根据权利要求1所述一种船舶靠泊实时图像跟踪系统，其特征在于，所述北斗定位基站(9)设置有无线电台，接收北斗卫星信号，并通过无线电台将本站的定位差分信号发送至船舶本体(1)上，接收北斗定位移动站(10)的精确定位信息并转发至控制服务器(6)。

5.根据权利要求1所述一种船舶靠泊实时图像跟踪系统，其特征在于，所述北斗定位移动站(10)三个为一套，分布于船艏和船艉，设置有无线电台，接收北斗卫星信号，同时通过无线电台接收北斗定位基站(9)的定位差分信号，并计算出北斗定位移动站(10)的精确定位，精确定位信息通过无线电台发送至北斗定位基站(9)最后至控制服务器(6)，北斗定位移动站(10)还包括第一北斗定位移动站点P51、第二北斗定位移动站点P52、第三北斗定位移动站点P53。

6.一种船舶靠泊实时图像跟踪方法，步骤如下：

S1：测定第一可控摄像头(2)、第二可控摄像头(3)、第三可控摄像头(4)安装位置的经纬度高程，测定在镜头俯仰0度、回转0度(即正东方向)时云台偏置俯仰角度和偏置回转角度，测定镜头焦距与目标距离的关系。

S2：分析大地坐标系下北斗定位移动站(10)与船舶轮廓的几何关系，在船舶靠泊状态下，通过北斗定位系统测定船舶边缘点群位置数据，再通过最小二乘法进行直线拟合,得到船舶矩形轮廓四条线段的拟合直线；计算船舶矩形轮廓A、B、C、D四个端点的大地坐标，和线段AB、AC长度L₁，L₂；分别计算北斗定位移动站(10)包括第一北斗定位移动站点P51、第二北斗定位移动站点P52、第三北斗定位移动站点P53至AB、AC之间的距离。

S3：建立以AC中点为原点的船舶本地坐标系，船舶本地坐标数据包括北斗定位移动站点P51、P52、P53和船舶质心P54，在北斗定位移动站点P51、P52、P53安装和测定后为固有参数，各坐标参数可通过S2获得。

S4：航行过程中，选取任意两个北斗定位移动站点的实时大地坐标数据，通过平移和旋转建立船舶本地坐标系到大地坐标系的转换矩阵。

S5：通过S4中的转换矩阵，计算求得船舶质心P54的大地坐标。

S6：利用大地坐标系，计算第一可控摄像头(2)、第二可控摄像头(3)、第三可控摄像头(4)与船舶质心P54之间的水平面距离L₁₅₄、L₂₅₄、L₃₅₄，并以最小值的可控摄像头为跟踪摄像头，计算跟踪摄像头镜头与船舶质心P54连线的俯仰角度和回转角度。

S7：在计算S6中跟踪摄像头镜头俯仰角度和回转角度后，加上跟踪摄像头云台的云台偏置俯仰角度和偏置回转角度，得到跟踪摄像头云台的实时俯仰角度和实时回转角度；通过L₁₅₄实时调节镜头的焦距。