[发明专利]一种基于2D脉冲式激光雷达的辅助靠泊装置及其方法

摘要

本发明公开了一种基于2D脉冲式激光雷达的辅助靠泊装置及其方法，所述辅助靠泊装置包括数据采集单元、数据处理单元以及数据发布显示单元，其特征在于所述数据采集单元，包括2D脉冲式激光雷达以及广角摄像机；所述数据处理单元包括前期处理模块、数据存储模块、对比分析模块、后期处理模块等；所述数据发布显示单元包括码头现场显示模块和控制中心大屏幕显示模块。本发明利用2D脉冲式激光雷达以及广角摄像机实现两种视频数据的采集，结合数据处理单元对上述数据进行相应的处理，以实现对靠泊过程的自动监控以及船舶运动姿态发布的功能，同时本发明具有布置简单，容错性高，可操作强的特点。

主权项

一种基于2D脉冲式激光雷达的辅助靠泊装置，包括数据采集单元、数据处理单元以及数据发布显示单元，其特征在于：包括2D脉冲式激光雷达，广角摄像机，局域网，数据处理单元即本例的数据处理工控机，Internet发布网络，码头现场显示模块和控制中心大屏幕显示模块；所述的2D脉冲式激光雷达和广角摄像机分别采集码头现场数据，通过所述的局域网发送到数据处理工控机，处理后数据分别发送到码头现场显示模块和控制中心大屏幕显示模块；所述的2D脉冲式激光雷达和广角摄像机观测范围设置为大于180°，并且两者的观测范围一致，均安装在码头泊位现场；2D脉冲式激光雷达以脉冲波形式发射激光扫描观测范围内的扇形区域，接收来自海面船舶物标和背景物标的反射回波，并通过局域网，发送到数据处理工控机，用于实时采集码头靠泊现场数据包括用于采集码头靠泊现场的脉冲视频图像数据；广角摄像机录入与2D脉冲式激光雷达相同扇形区域的现场环境视频，并通过局域网，发送到数据处理工控机，用于采集码头靠泊环境的视频图像环境数据；所述的局域网可以采用有线网络或无线网络传输；所述的数据处理工控机能够接入内部局域网和外部网络，数据前期处理模块对接收到的2D脉冲式激光雷达的数据使用大津阈值法进行滤波处理，获得按照扫描范围分割的视频图像并将该视频图像存储在数据存储模块中的历史数据库中，便于调用分析上述数据，进而判断环境参数是否发生改变，便于确定是否有靠泊或者离泊的船舶；数据处理工控机的对比分析模块将该视频图像与数据存储模块中的历史数据对比，从而判断是否有船舶正在进行靠泊作业；若有船舶正在进行靠泊作业，后期处理模块对该视频图像进参数处理，计算物标运动速度和方向以及关键位置与岸壁的距离等参数，同时后期处理模块对该视频图像进行空间坐标变换，并对变换后的2D图像做岸线修正，获得关于岸线和离岸距离的区域函数，计算区域函数峰值，确定最小接近距离；其中所述大津阈值法进行滤波处理是指设定该视频图像的灰度图像灰度级是L，则灰度范围为[0,L‑1]，利用大津阈值算法计算图像的最佳阈值为：t＝Max[w0(t)*(u0(t)‑u)^2+w1(t)*(u1(t)‑u)^2)]其中的变量说明：当分割的阈值为t时，w0为背景比例，u0为背景均值，w1为前景比例，u1为前景均值，u为整幅图像的均值。