[发明专利]一种基于改进VGG网络船闸船舶避撞方法、系统、装置及存储介质

说明书

本发明公开了一种基于改进VGG网络船闸船舶避撞方法、系统、装置及存储介质，其方法包括：通过畸形矫正后的监控镜头获取禁停区和船闸处的监控视频，并从监控视频中提取分帧图像；在分帧图像上靠近船闸处划定ROI区域，并将ROI区域剪裁为敏感区域图像；基于敏感区域图像根据预构建的背景船舶区分模型和船闸开闭区分模型进行检测和预警；通过卷积自适应提取特征，引入批归一化操作并将池化层窗口尺寸调整为3×3，最后利用softmax分类器完成背景船舶区分模型和船闸开闭区分模型的构建，提升了模型的精度；本发明具有无需安装防碰撞传感器，检测精度高，能够有效避免船闸闸门关闭时靠前的船舶容易碰撞闸门、造成闸门受损问题。

技术领域

本发明涉及一种基于改进VGG网络船闸船舶避撞方法、系统、装置及存储介质，属于船舶安全技术领域。

背景技术

船闸是利用厢形闸室水位变化以升降船舶的水运工程建筑物。它是通航建筑物的一种型式，用于克服航道中的集中水位落差，将船舶自一水位河段提升或下降至另一水位河段。船闸建于内河航道的水利枢纽中，为控制河口或港池口门外的潮差有时也需建船闸。

船闸由设有闸门和阀门的闸首、放置船舶的闸室、导引船舶入闸室的上游及下游引航道、为闸室灌水与泄水的输水系统，以及闸门与阀门的启闭机械和控制系统组成。船舶自下游引航道向上游行驶过闸的程序是利用输水系统使室水位与下游引航道中的水位齐平，打开下闸首闸门，船舶驶入闸室，关闭下闸首闸门，向闸室灌水至水位与上游引航道水位齐平，打开上闸首闸门，船舶驶入上游引航道。船舶自上游引航道驶向下游引航道时，其程序相反操作。

船闸运营过程中，闸室中靠近闸门的船舶在停泊等待时容易随水漂流移动，和闸门碰撞，造成闸门和船舶的损坏。闸门船舶防碰撞属于水利行业应用，具有较高的经济价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于改进VGG网络船闸船舶避撞方法、系统、装置及存储介质，解决船闸关闭时靠前的船舶容易碰撞闸门、造成闸门受损问题。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种基于改进VGG网络船闸船舶避撞方法，包括：

通过畸形矫正后的监控镜头获取禁停区和船闸处的监控视频，并从监控视频中提取分帧图像；

在分帧图像上靠近船闸处划定ROI区域，并将ROI区域剪裁为敏感区域图像，并对敏感区域图像进行预处理；

基于预处理后的敏感区域图像根据预构建的背景船舶区分模型和船闸开闭区分模型进行检测；

根据每帧敏感区域图的检测结果进行预警；

其中，背景船舶区分模型和船闸开闭区分模型的构建包括：

根据光线和船舶的有无对预处理后的敏感区域图像进行标记构建数据集；

基于数据集通过VGG网络构建背景船舶区分模型和船闸开闭区分模型。

可选的，所述根据光线和船舶的有无对敏感区域图像进行标记包括：

对禁停区的敏感区域图像标记为有船类和无船类，所述有船类包括白天有船体和夜晚有船体，所述无船类包括白天无船体和夜晚无船体；

对船闸处的敏感区域图像标记为船闸打开类和船闸未打开类，所述船闸打开类包括白天船闸打开和夜晚船闸打开，所述船闸未打开类包括白天船闸关闭、夜晚船闸关闭、白天船闸半开半闭和夜晚船闸半开半闭。

可选的，所述构建背景船舶区分模型包括：

将数据集中禁停区的敏感区域图像作为样本输入改进VGG网络进行正向传播提取特征；

利用softmax函数对提取的特征进行分类，基于分类结果区分敏感区域图像为有船类或无船类；