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。     

基于视觉传达的船舶航行图像优化研究

为了改善船舶航行图像质量,准确分辨图像信息,提出基于视觉传达的船舶航行图像优化方法。利用双边滤波器与冲击滤波器处理模糊船舶航行图像,达到图像去噪、纹理平滑以及边缘特征增强的目的。根据模糊核的稀疏性特点,通过正则化交替迭代方式实现模糊最佳估计结果的确定后,基于梯度稀疏的反卷积方法实现模糊图像的复原,运用HSV色彩模型对复原后的船舶航行图像作优化处理,获得高质量船舶航行图像。实验结果表明,该方法可实现模糊船舶航行图像视觉传达优化,优化后图像的结构相似度、信息熵指标最高可达0.967、9.49,边缘强度、梯度均值、彩色熵指标达到设定要求,图像视觉优化效果突出。     

基于计算机视觉的船舶纯方位目标跟踪方法研究

受外界环境因素的影响,传统方法在船舶纯方位目标跟踪中存在一定的偏差。为了克服这一问题,引入计算机视觉技术,在待跟踪的船舶上安装计算机视觉传感装置,并利用该装置实时采集船舶航行图像。通过对图像的处理与分析,得到船舶目标的初始位置信息。以定位结果为起点,在构建纯方位目标运动模型的基础上,计算目标船舶的航向角,判断船舶的航迹运动方向。实时更新目标船舶的定位信息与航向角信息,从而实现船舶纯方位目标跟踪。实验结果表明,与传统的目标跟踪方法相比,所设计的方法能够有效降低船舶跟踪误差,具有较强的实用性。     

图像处理技术在船舶航行障碍物识别中的应用

为了提高船舶航行避障能力,提出基于图像分块特征匹配和视觉跟踪识别的船舶航行障碍物识别技术。采用点跟踪匹配和动态帧点检测的方法进行船舶航行障碍物识别的红外图像信息采集,对采集的船舶航行障碍物红外视觉图像进行区域组合检测和融合处理,提取图像的差异性和突变性特征点,根据特征点的分布情况采用视觉跟踪识别方法实现对船舶航行障碍物识别。测试表明,该方法对船舶航行障碍物识别的动态跟踪能力较好,识别可靠性和精度较高。     

基于数据驱动的船舶航线实时优化

为了给不同海况下的船舶安全航行提供保障,设计基于数据驱动的船舶航线实时优化方法。利用数据驱动方法采集船舶历史航线、海域风速、风向、波高等海况数据,选取K-means聚类算法聚类海况数据,构建海况知识库。依据海况知识库内的船舶航线信息与航线转向点信息,划分船舶航线为不同航段。依据船舶航线的航段划分结果,以航行总时间最短以及总油耗最低为目标函数,设置船舶航速约束与转向点位置约束作为约束条件,构建航线实时优化模型。选取蚁群算法求解所构建的优化模型,输出航线实时优化结果。结果表明,该方法可以实时优化航线,降低船舶的航行时间与主机油耗,适用于不同海况的船舶航行。     

视觉传达技术船舶航行环境实时模拟系统

在船舶航行环境实时模拟过程中,对于船舶波模拟能力较差,造成船舶航行环境实时模拟系统图像绘制时间过长。因而,设计基于视觉传达技术的船舶航行环境实时模拟系统。引用图像绘制数位板以及GPS船舶定位装置完成系统硬件优化。构建船舶航行模型,计算船舶波宽度。引用视觉传达技术,设置波图像信息点,完成船舶航行波绘制。寻找目标船舶,设定船舶以高速与低速2种状态展开航行,对此系统与原有系统展开测试。由测试结果可知,此系统的船舶波模拟精度与图像绘制时长均优于原有系统。     

基于机器视觉技术的船舶航行危险区域自动识别方法

提出基于机器视觉技术的船舶航行危险区域自动识别方法,最大程度规避船舶航行风险。利用机器视觉技术获取船舶航行图像数据,并结合像素平滑滤波和帧间差分法去除原始船舶航行图像所含噪声。采用二阶高斯-马尔科夫机场算法对去噪后船舶航行图像的显著性区域候选节点作信息弥散处理,获取船舶航行图像显著图,通过均值偏移算法处理船舶航行显著图像的特征空间,获得多个分割区域后,在显著图中求解各区域的显著性均值,通过与阈值作比较,实现船舶航行危险区域识别。实验结果表明：该方法可有效提升船舶航行图像的视觉效果;生成的显著图细节完整;可实现不同危险区域的识别,识别效果突出。     

基于机器视觉技术的船桥防碰撞自动控制系统

为避免船桥发生碰撞事故,设计基于机器视觉技术的船桥防碰撞自动控制系统。利用双目视觉传感器采集船舶航行环境图像,由A/D转换芯片预处理环境图像,再利用双目视觉测距技术结合预处理的环境图像计算船舶与桥墩间的距离;通过全球定位系统采集船舶位置信息,利用改进差分进化PID控制方法得到舵角自动控制结果,再利用异步收发传输器根据控制结果生成自动控制指令,作用于船舵,完成船桥防碰撞自动控制。实验证明：该系统可有效采集船舶航行环境图像,计算船舶三维坐标;在不同航行环境时,该系统均可完成船桥防碰撞自动控制,且自动控制的稳定性较优。     

Douglas-Peuker算法在自动生成航线方法中的应用

船舶航行的日益频繁对航线设计提出了更高的要求。为了提高船舶运输的效率和安全性,传统依照纸质地图设计航线的方法已不能满足要求。为了在保障安全和效率的前提下提高航线质量,本文使用电子海图结合AIS系统监控船舶航行状态,实时上传海洋及船舶信息,并使用Douglas-Peuker算法依据海洋实时信息修正航线,提高了船舶航行的安全性。     

船舶航线生成研究

基于减轻船舶驾驶航线绘制劳动强度,克服绘制过程中人为主观因素影响的考虑,引进了蚁群计算法自动生成船舶航线研究问题。利用电子海图、阐述更好信息、搜寻策略、划分网络、选取航线、不航航和算法流程的具体做法。案例验证证明：船舶航线生成运用蚁群计算法具有准确和时效性。该研究实现了运用专家的搜寻策略思维下的船舶航行航线绘制的自动化,为制定船舶航线的高效、安全提供了理论依据。     

一种基于AIS数据的船舶航线自动规划方法

为采用航线自动规划技术设计出最优船舶航行路径,提出一种基于船舶自动识别系统(Automatic Identifi-cation System,AIS)数据和航行区域栅格化地图建立环境模型,结合蚁群算法求解最优航线的航线自动规划方法.对航行区域地图进行栅格化处理,利用海量AIS数据定义可通航栅格和障碍物栅格,结合邻接矩阵...     

Zigbee网络船舶自动稳定方法研究

船舶稳定控制系统一直是船舶安全航行控制最重要的设备之一,由于海上行情环境异常复杂,其对于风流、海浪、潮汐的数学补偿模型并不是线性。Zigbee是一种由无线通信模块组成的信息传输网络,可以在内部实现高效实时的数据传输。本文研究自由三维驱动在船舶航行稳定性中的路径跟踪模型,利用Zigbee网络原理设计了船舶自适应稳定控制系统,来跟踪船舶运行推进环路中的实际运行轨迹与参考的误差,最终通过仿真证明此方法的有效性。     

基于鱼群算法的船舶避浅航线设计

为解决船舶交通服务(Vessel Traffic Services,VTS)值班人员在指导船舶避浅过程中仅凭借经验的弊端,提出一种可行性算法,结合船舶在海上航行过程中的特点,生成可靠的船舶避浅航线。以实现最短航程为目的,建立以避开浅滩区域、控制转弯角度以及减少转向点数目为约束条件的航线设计模型。在模型建立过程中,利用栅格法对船舶航行环境进行栅格化处理,采用人工鱼群算法生成初始航线,结合船舶航行习惯对航线作进一步的优化和调整,从而实现船舶避浅。试验结果表明:与使用经验指导的船舶避浅航线相比,通过该算法生成的航线,符合船舶避浅航线的设计规则,所生成的航线具有经济、可靠的优点。     

船舶自动跟踪航行系统与驾驶自动化的探讨

对日本的船舶自动跟踪航行系统的原理、系统的组成及工作过程进行了介绍，阐明了自动跟踪航行系统在航海中应用的意义，并结合笔者在航海实践中的体会，提出利用计算机程序控制将自动跟踪航行系统与适适应连接在一起，形成一套船舶自动驾驶的设想，以达到除紧急避让局面外，海上航行全部实现自动驾驶的目的。     

基于视觉传达技术的船舶图像中弱小目标检测方法

为及时发现和跟踪小型渔船、救生艇等弱小目标,提高海上救援和应急响应的效率和准确性,研究基于视觉传达技术的船舶图像中弱小目标检测方法。通过中值滤波算法去除船舶图像中的噪声,改善船舶图像质量,将去噪后的船舶图像应用于基于门限直方图均衡的船舶图像增强方法中,在该方法处理下,增强船舶图像对比度;之后利用视觉传达技术,对船舶图像中的弱小目标亮度进行调整,并根据亮度调整结果分割目标边缘,从而实现弱小目标检测。经实验验证,该方法可在保证图像边缘清晰的情况下实现图像去噪与增强,提高了船舶图像质量,同时该方法具有较高的背景抑制因子与信杂比率增益,在检测过程中可有效分割弱小目标与背景,实现良好的弱小目标检测。     

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。     

嵌入式无人水下航行器的信号跟踪系统设计

传统水下航行器水下信号分布不规则,容易造成传统信号跟踪系统对航行器信号接收的强度较差。为此设计了嵌入式无人水下航行器的信号跟踪系统。通过建立航行器信号处理模块,对无线接收的水下信号,进行数字高频化处理和高强度串口输出;通过对载波信号频域值域的精密计算,实现载波伪随机码和载波的粗同步。利用Costas锁相环和锁频环建立载波相位频率跟踪模块,接收经过算法处理的高精度定位信号,实现信号捕获并进入跟踪状态。实验证明,设计的信号跟踪系统接收到的航行器跟踪定位信号强度比传统跟踪系统信号强度更高。     

基于视觉传达优化的低清晰度船舶图像复原研究

针对图像复原易出现复原图像颜色视觉特征失真问题,提出基于视觉传达优化的低清晰度船舶图像复原方法。该方法通过帧扫描方法,提取低清晰度船舶图像视觉传达信息的像素二维特征;使用基于最大后验概率的高分辨率船舶图像重组方法,将所提取低清晰度船舶图像视觉传达信息的像素二维特征,进行高分辨率特征重组,并引入基于视觉颜色模型的视觉传达效果优化复原方法,优化高分辨率特征重组后复原图像的颜色视觉传达效果。实验数据验证：该方法对低清晰度海域通行船舶监控图像复原处理后,图像视觉传达效果得到明显提升,且复原后船舶图像峰值信噪比、结构相似性指数接近1,图像特征失真小;复原后图像颜色特征显著性指数最大值达1.0,颜色特征细节显著性得以改善。     

基于视觉传达的大型船舶航行图像融合研究

图像融合是图像识别的重要环节,为提升船舶航行图像识别精度,提出了基于视觉传达的大型船舶航行图像融合算法。通过离散滤波获取图像高频部分并盲估计模糊核,依照模糊核,通过总变分正则化法对图像实施非盲去卷积处理,获取去模糊后的图像;针对去模糊处理过程导致图像亮度发生变化的问题,采用伽马校正算法调整图像亮度,提升图像视觉传达效果。针对校正后的图像,对比2幅待融合图像的熵值,获取熵值较大图像的残余分量,通过基于方向滤波的二维局部均值分解法,将残余分量和熵值较小的待融合图像分解成低频子带与高频子带并分别融合,通过逆变换运算得到融合图像。实验结果显示该方法可有效提升大型船舶航行图像的细节清晰度,令图像的视觉传达效果增强,并显著提升图像识别精度。     

基于大数据分析的船舶航行安全自动评估系统设计

为了提高船舶航行的安全性,构建船舶航行安全自动评估系统,提出基于大数据分析的船舶航行安全自动评估系统设计方法。采用航向陀螺仪、三轴磁力计等敏感传感器进行船舶航行姿态参数采集,根据采集的船舶航行姿态数据进行大数据特征重组,建立船舶航行姿态参量大数据库,设计数据访问调度和参数融合算法,进行船舶航行安全大数据信息调度和特征分析,进而实现船舶航行安全自动评估。在嵌入式ARM环境下进行系统的软件开发,实现系统优化设计。仿真结果表明,采用该系统进行船舶航行安全自动评估的准确性较好,船舶航行安全信息大数据访问调度的实时性较高。