基于光学遥感图像的船舶跟踪算法研究

船舶在海上航行中需要进行实时跟踪避免航向偏离,提出基于光学遥感图像的船舶跟踪算法。采用光学遥感检测方法进行船舶运动成像,对采集的船舶光学遥感图像进行融合滤波,降低船舶遥感图像的噪点,采用Harris角点检测方法对船舶光学遥感图像进行动态特征点标注,提取反映船舶航行动态特征的轨迹,结合遥感图像监测方法实现对船舶的动态跟踪识别。仿真结果表明,采用该方法进行船舶跟踪和遥感成像,输出光学遥感成像的质量较好,信息融合度较高,提高了船舶动态跟踪能力,确保船舶航行稳定安全。     

基于网络化密度聚类的船舶停泊点数据挖掘

为获取船舶停泊行为规律,以大连港、天津港、青岛港、德国罗斯托克港、巴西桑托斯港和荷兰格罗宁根港等全球六大港口水域为例,基于Hive数据仓库和R语言平台,利用网格化DBSCAN算法,提取船舶在各港口水域停泊点位置、面积等信息,进而基于停泊点可视化结果,验证这六大港口实时可视化结果与基于历史数据挖掘结果相符。研究成果有助于保障港口水域船舶安全通航,亦为船舶交通管理系统智能化奠定基础,从而推动港口行业持续、健康发展。     

大型船舶水线面视觉图像准确检测系统

为了保障航道及港口附近的海上交通安全,必须对航道或港口的大型船舶进行吃水线采集,一方面监测舰船的吃水深度,防止船舶出现搁浅等事故;另一方面监测港口和航道的使用状态,合理应对水位变化。目前最常用的大型船舶水线面检测方法为人工水尺检测,效率低、精度差。本文结合图像处理技术,设计了一种针对大型船舶的水线面图像准确检测系统,从系统的基本构成、水线图像的采集、图像校正、图像分割以及软件程序开发等方面进行详细研究。     

基于运动与表象特征的广域船舶目标识别方法

[目的]旨在提出对航行于关键广阔水域内的船舶进行准确识别和定位的改进方法.[方法]运用视频监控的优点,综合采用基于背景差分算法的运动目标检测方法与基于深度学习算法的图像表象特征识别方法,结合目标的运动特征和图像表象特征,实现多维度广域船舶识别的功能,并对水纹降噪、多级运动检测、航道监控图像窗口分割检测等方法进行改进,进...     

船舶系缆力无线监测及预警系统设计

为实时准确地对缆绳受力状况作出反馈和预警以保障船舶、货物、人员财产及港口水域的安全,采用全桥应变片测量系船柱的应力变化值进而间接计算系缆力,应用无线数传技术将应变信号传输至计算机终端,并借助LabVIEW软件对采集和调制后的信号进行计算、分析、处理和显示,研制一套数字化的系缆力无线监测系统。     

船舶编队过闸航行三维实时仿真

多船编队自动协同过闸是一种能深入挖掘船闸通航潜能、保障航行安全的航运新模式。为评估和验证船舶编队过闸航行控制效果,研发了一种船舶编队过闸航行三维实时仿真系统。首先,设计了船舶编队过闸航行三维仿真系统分布式架构,结合船闸水域卫星图并利用映射技术构建了船闸水域场景地形,制作了基于Unity的船闸水域三维仿真静态和动态场景。其次,采用动态和静态模型相结合方式构建了船闸运行系统,并根据船舶自身尺度和船闸宽度等条件实时计算船舶编队状态,实现了船舶纵向、横向编队全过程三维实时动态仿真。最后,以船舶自适应巡航编队航行和多船双向编队过闸航行为验证实例,对船舶编队过闸航行三维实时仿真系统分别进行了验证,结果表明本系统能实时动态模拟船舶编队过闸全过程,并准确计算船舶编队过闸航行状态,可为未来实现船闸水域船舶编队航行提供重要的基础平台支撑。     

利用互联网平台实现引航船舶实时动态共享

由于港口水域的复杂性、港口引航的特殊性以及海事VTS监管的需要,探讨在宁波-舟山港水域如何利用互联网平台实现引航船舶实时动态共享,促进引航和港口安全。     

射频识别技术在集装箱船舶进出港管理系统的应用

由于传统的集装箱船舶进出港系统无法实时获取集装箱装卸、港口空间使用和船舶状态等信息,传统管理系统已经无法满足船舶调度的实时性要求,为此,引入RFID技术以实现对设备、人员以及集装箱等信息的实时采集,为船舶进出港系统决策提供数据支持。本文对RFID技术的组成和工作原理进行深入研究,在GIS和RFID技术的基础上设计实现了集装箱船舶进出港管理系统。     

施工船舶虚拟警戒标系统的设计与实现

针对施工船舶的安全作业需求,保障施工船舶的安全作业水域不受他船非法入侵,确保施工安全,设计并构建一套施工船舶虚拟警戒标系统。采用嵌入式计算、无线通信、船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)等技术对施工船舶虚拟警戒标系统进行关键性设计,在对其系统功能进行验证之后,在长江武汉段选取“吉洲”号船舶进行实船测试。测试结果表明:该虚拟警戒标系统能够实现船舶施工水域的划定、播发和显示等功能,并能对施工船舶进行远程跟踪和管理。研究成果对保障水上施工作业安全、减少和预防水上交通事故、保持港口与航道正常运行有较强的现实意义,对航运安全保障技术的发展有一定贡献。     

沿海港口水域综合智能监管平台

为提升沿海港口水域的监管能力,增强管理手段,提高监管效率,以"数据监测-模型分析-系统集成-工程应用"为主线,建立基于物联网和数据挖掘技术的沿海港口水域综合智能监管平台,实现港区水上信息采集、传输、分析、发布的自动化流程体系,服务于港口水域船舶生产调度、航道养护、港作船舶调度、水文信息预报和信息发布等工作。平台通过信息化监管和分析手段,为港口航道的管理决策过程提供更加丰富、准确、及时的辅助信息,使管理过程更加科学、高效,从而提升航道生产效率,提高港口经济效益,为港口管理部门提供水上交通信息智能化辅助决策。     

基于视觉传达的船舶航行图像实时传输系统

为实现船舶航行图像的高效处理与传输,应用视觉传达思想设计一种船舶航行图像实时传输系统。系统由多个模块构成,其中通信模块采用LRIT系统进行通信。前端图像采集模块负责进行图像采集,通过IIC总线对图像解码芯片实施视觉传达配置,采用数字多媒体软件进行采集图像的视觉传达。指令和图像处理模块由通信协议处理单元、指令信息处理单元等构成。图像滤波模块使用的图像滤波处理算法为中值滤波算法,能够实现噪声的降低与图像质量的提升。对系统进行测试与分析,测试结果表明系统平均仅需2.375 s即可实现船舶航行图像的压缩,传输速度在70～85 MB/s之间,并且系统具备良好的滤波性能,可以满足实际船舶航行图像实时传输需求。     

港口船舶智能化系泊技术的研究现状与发展

港口船舶智能化系泊系统是一个复杂的系统工程,涉及流体力学、结构力学、材料力学、电子学、传感器技术、通讯技术、自动化控制理论、船舶与海洋工程技术、甚至人工智能等,舍弃传统的系缆绳以实现更高效、高安全的系泊,从而提升港口操作的安全水平和运行效率。同时,港口智能化系靠泊系统按照其功能分类可以包含舶辅助进港系统(BAS)、系泊受力监测系统(MLMS)与环境监测系统(EMS)三大类型。其核心是通过对船舶运动量的实时监控、对系泊荷载监测以及合理自主调节方案,有效地减少甚至杜绝码头系泊船舶断缆事故的发生。该系统对于保证系泊船舶的安全与提升作业效率有着极其重要的意义。码头智能系泊系统正逐步引起国内外关注,已在国外许多港口得到应用,在适应未来港口更加"智慧、安全与绿色"发展趋势,其具有良好的应用前景。     

港口水域船舶异常能耗云数据挖掘

以港口水域船舶的节能减排为目标,研究港口水域船舶异常能耗云数据挖掘方法。采集港口水域船舶的AIS云数据,删除与船舶能耗无关以及异常数据,利用K-means聚类算法对船舶能耗相关船舶主机转速以及船舶主机功率等数据进行聚类,输出船舶不同运行工况的能耗。利用贝叶斯分类器依据聚类结果识别港口水域船舶能耗云数据是否为异常数据,完成港口水域船舶异常能耗云数据挖掘。实验结果表明,该方法的船舶异常能耗数据挖掘精度高,为船舶的节能减排提供依据。     

云平台和分布式处理系统的船舶图像分类

在云平台和分布式处理系统中进行船舶图像分类,提高船舶的调度和识别能力,提出一种基于Harris角点检测和BP神经网络的船舶图像分类算法,在云平台和分布式系统下进行船舶图像采集,对采集的船舶图像进行二值化降噪处理,采用Harris角点检测技术提取船舶的分类标识性特征量,将提取的特征量输入到BP神经网络分类器中,实现云平台环境下的船舶图像分类。仿真结果表明,采用该方法进行船舶图像分类的准确性较高,抗类间干扰性较强。     

基于视觉传达技术的船舶图像匹配研究

为准确实现船舶图像匹配,提出基于视觉传达技术的船舶图像匹配方法。考虑人眼的激励感知与抑制感知状态,在脉冲耦合神经网络内添设侧抑制信号等感知函数,实现低对比度的船舶图像增强处理;采用基于灰度差值直方图的特征提取方法判断增强后船舶图像边缘的粗细程度,提取船舶图像边缘特征;选取斯皮尔曼等级相关系数确定原始船舶图像与待匹配船舶图像的相关系数,以此判断船舶图像间的匹配度。测试结果表明,本文方法对简单与复杂背景的船舶图像均能实现图像增强,并充分获取图像内的边缘信息,实现准确的图像匹配。     

水下三维声纳目标在线运动监测与识别

随着声学探测在海洋资源开发中的广泛应用,水声成像技术已成为水下目标监测的重要手段,文章提出了一种基于三维声纳技术的在线运动目标识别方法。通过对三维声学图像进行网格搜索和三角面片连接,进行单帧三维声学图像的多层实时重建,实现单帧图像内目标的重建、聚类与标示。结合GPS定位仪和姿态仪信息,修正位移和姿态变化引起的运动误差,利用反向投影和最近点搜索方法查找相邻图像帧之间两两匹配的控制点对,进行相邻图像帧的快速配准。根据配准矩阵将相邻图像帧的的各个目标转换到同一全局坐标系中,提取有效的声学目标特征变化相对值,并评估特征权重,实现相邻图像帧之间运动目标的在线检测与识别。通过室内水池和湖试实验,结果表明该方法能有效地实现三维声学图像在线运动目标实时识别。     

船舶电力推进系统螺旋桨负载实时监测研究

通过对船舶电力推进系统螺旋桨负载的实时监测,提高对船舶电力推进系统的状态监测和故障分析判断能力,提出一种基于高阶统计量特征提取和串行D/A转换控制的船舶电力推进系统螺旋桨负载监测方法。采用振动传感器进行船舶电力推进系统螺旋桨的振动信号采集,振动信号能有效反映电力推进系统的负载特征,对采集振动信号进行时频分析和高阶统计量特征提取,以提取的特征量为测试集,进行负载监测的信号分析。在此基础上,基于ADSP21160处理器系统进行负载实时监测系统的硬件设计,通过D/A转换控制方法提高负载监测的实时性和准确性。仿真结果表明,该方法进行船舶电力推进系统的负载监测的实时分析能力较强,信号采集和输出的准确性较好。     

基于压缩感知理论的船舶数字图像水印算法

在船舶数字图像加密传输系统中,需要进行图像水印处理,提高船舶图像的抗攻击能力,针对传统的小波编码方法进行图像水印加密抗噪能力不好的问题,提出一种基于压缩感知理论的船舶图像水印算法。对提取的船舶图像采用Radon尺度变换方法进行边缘轮廓特征提取,对提取的边缘轮廓曲线采用Schwartz变换进行低频系数分解,提取船舶图像的低频压缩感知系数并与图像的高频系数进行模糊匹配,采用压缩感知理论进行图像量化编码,实现图像的水印提取。仿真结果表明,采用该方法进行船舶数字图像水印处理,提高了归一化相关系数和PSNR值,从而提高了图像的抗攻击能力。     

物联网技术在舰船系泊自动化方向的应用

针对当前海域港口船只系泊难的问题,结合物联网新技术,提出一种基于物联网通信的舰船系泊自动化系统。论述该系统的框架结构和硬件支持,介绍ZigBee技术的工作原理。实践证明,该系统可以实现港口船舶系泊最优路径的自动化引导,并实时监测港口运行状态,提高船只系泊效率,便于港口管理。     

新一代北斗卫星系统在海洋测量船中的应用

随着海洋资源开发的快速发展,在海洋测量船舶中开发和部署实时监测系统是十分必要的。然而,传统的船舶状态或位置监测系统,往往采用卫星数据连接来传输坐标等信息,造价昂贵且使用不便,因此如何在海洋环境中实现数据通信,解决实时坐标传输,数据提取,实时显示等问题,是构建实时监测系统的关键。本文提出一种以北斗短信为数据通信方法的新型解决方案,利用中国数字海洋框架系统对数据进行实时的存储和可视化。通过在实际船舶中的部署和应用,显示本文讨论的解决方案可行。