自动计算船舶长度的视频增强现实系统的制作方法

本实用新型涉及船舶监控技术领域，特别是涉及一种自动计算船舶长度的视频增强现实系统。

背景技术：

在内河水域安全监管工作中，船舶超长、船队超长拖带的违章情况时有发生，这种行为可以降低船舶的货运成本，却大大增加了航行的事故发生率。在这种违章行为发生的情况下，船舶(船队)的操控性降低，很可能会导致撞桥、撞船、搁浅等安全事故的发生。

而在传统的执法模式下，对船舶超长、船队超长拖带的违章行为进行识别和取证都非常困难。人眼很难直接判断船舶或船队的长度，实际执法时需要让执法对象靠岸停船，执法人员再上船测量取证，整个执法过程往往要持续一个多小时。一旦测量后发现没有违章行为，还会引起执法对象的强烈不满。这种执法方式严重消耗了本就十分有限的执法资源，又大大降低了船舶运输效率，还会引起执法对象的不满情绪。

为了解决上述问题，已有在桥梁下方使用激光方式测量船舶长度的相关技术。这种测量方式精度较高，但仅能测量通过桥梁的船只长度，应用场景受限。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种自动计算船舶长度的视频增强现实系统，包括：

AIS检测部件，用于接收目标船舶所发送的AIS信号，以解码出目标船舶的位置、航向、航速和名称；

长度测量点测算模块，与所述AIS检测部件通信连接，用于确定各测量点的经纬度，所述测量点沿目标船舶的航向设置；

摄像模块，用于拍摄船舶所在水域的视频图像；

图像叠加模块，分别与所述AIS检测部件、长度测量点测算模块和摄像模块连接，用于将AIS检测部件和长度测量点测算模块的数据叠加至摄像模块所拍摄的视频图像中。

由上，可以准确检测在水域内的船舶长度是否合格，降低执法者的劳动强度，同时保证水域内船舶的正常通行。

可选的，还包括：匹配模块，分别与所述长度测量点测算模块和摄像模块连接，将长度测量点测算模块所确定的测量点的经纬度与摄像模块所拍摄视频图像的物理空间经纬度进行匹配；

所述图像叠加模块还与所述匹配模块连接，用于依据所述匹配模块的匹配结果将所述各测量点叠加至所述视频图像中。

由上，通过匹配模块的坐标匹配，可以在显示时更精准的显示出船舶的长度。

可选的，所述AIS检测部件包括：

AIS基站，用于接收已开启AIS的过往船舶的信息；

AIS数据服务器，与所述AIS基站通信连接，用于解码AIS基站所接收的数据。

由上，通过AIS可以识别出目标船舶的信息，从而在显示时对不同船舶加以区分。

可选的，所述AIS数据服务器包括依次连接的：

通信接口，接收所述AIS基站的数据；

数据解码芯片，用于对所述通信接口所接收的数据进行解码；

主控芯片，用于将所述数据解码芯片解码后的数据输出。

可选的，所述数据解码芯片包括型号为CMX910的芯片；

所述主控芯片包括型号为AT89C51的芯片。

可选的，所述长度测量点测算模块包括相互连接的：

数据服务器，用于依据所述AIS数据服务器所解码的数据确认测量点的经纬度；

Web应用服务器，接收所述数据服务器的数据，并依据浏览请求展示所述数据。

由上，通过测量点对船舶长度进行参考，以便可以准确的检测出船舶的长度。

可选的，所述数据服务器包括型号为AIS-B-800的自动识别装置。

可选的，所述摄像模块包括：云台和摄像机，所述摄像机架设于所述云台上。

由上，云台可依据目标船舶所在位置调整其水平和俯仰的角度，以便摄像机对准所述目标船舶进行拍摄。

可选的，所述图像叠加模块包括OSD芯片。

可选的，所述长度测量点测算模块和摄像模块包括空间感知摄像机。

附图说明

图1为自动计算船舶长度的视频增强现实系统的原理示意图；

图2为自动计算船舶长度的视频增强现实系统的显示示意图。

具体实施方式

下面参见图1～图2对本实用新型所述的自动计算船舶长度的视频增强现实系统进行详细说明。

如图1所示，所述系统包括以下组成部件：

AIS检测部件11，用于接收目标船舶发出的AIS信号，以解码出包括位置、航向、航速和目标船舶名称等数据。

如图2所示，所述AIS检测部件11包括：

AIS基站，用以接收在其监测范围内已开启AIS的过往船舶的信息，上述信息在接收后通过TCP/IP网络协议输出。

AIS数据服务器，与所述AIS基站通信连接，用于接收并解码AIS基站所接收到的数据，

本实施例中，所述AIS数据服务器包括但不限于依次连接的：

网络接口，接收所述AIS基站所输出的数据；

数据解码芯片，用于依据所接收的数据解码出包括位置、航向、航速和目标船舶名称等数据。本实施例中，所述数据解码芯片采用型号为CMX910的芯片实现。该芯片是英国Consumer Microcircuits Lmiited公司推出的一款专门面向AIS设计的基带处理芯片，本申请直接采用了该芯片的解码功能，并未对芯片本身进行任何改进。

主控芯片，与所述数据解码芯片连接，用于将所解码出的数据输出。本实施例中，所述主控芯片选择AT89C51系列芯片。

长度测量点测算模块12，与所述AIS检测部件11通信连接，用于依据目标船舶的行驶方向设置测量点，并计算每个测量点的经纬度，即该测量点的坐标。较优的，将该目标船舶位置前、后方向每隔10米的点作为测量点，由此可较准确的对目标船舶的长度进行测量。

本实施例中，所述长度测量点测算模块12采用现有的港口服务器实现。该港口服务器包括相互连接的数据服务器和Web应用服务器。其中，所述数据服务器用于依据AIS数据服务器所输出的数据进行测量点的经纬度计算。所述数据服务器可采用型号为AIS-B-800的AIS自动识别装置，也可与所述数据解码芯片集成于CMX910芯片。Web应用服务器，与所述数据服务器通信连接，接收所述数据服务器的数据，并依据浏览请求展示所述数据。

又或者，所述长度测量点测算模块12采用现有的基于视频画面进行动态跟踪的技术。例如足球比赛转播时，当进行任意球主罚，长度测量点测算模块12便依据画面计算出球与“人墙”之间的距离，以及球与对方球门之间的距离等，具体可采用DSP+FPGA视频处理平台实现。

摄像模块13，用于拍摄船舶所在水域的视频图像。所述摄像模块13包括云台和摄像机，摄像机架设于所述云台上。进一步的，所述摄像机所拍摄的图像中加载有云台朝向和镜头位置数据。即每当镜头缩放或云台旋转操作时，镜头、云台反馈值的变化会呈现于像机所拍摄的图像中。本实施例中，所述摄像模块13可采用型号为ABK-850多功能数字云台实现。

图像叠加模块15，分别与所述长度测量点测算模块12和摄像模块13连接，用于将长度测量点测算模块12中的各测量点叠加至摄像模块13所拍摄的图像中。较佳的，在所述长度测量点测算模块12、摄像模块13和图像叠加模块15之间，还包括匹配模块14。所述匹配模块14分别与所述长度测量点测算模块12和摄像模块13连接，将长度测量点测算模块12所输出的测量点的经纬度与所述摄像模块13所拍摄图像的物理空间经纬度相匹配。

上述匹配模块14所实现的功能基于现有的AIS与视频追踪技术实现。即，通过AIS检测目标船舶信息，视频追踪通过视频图像跟踪所述船舶，其中便涉及到视频图像中的坐标与AIS所检测位置坐标的匹配问题。硬件对应采用加载上述现有技术的服务器或单片机皆可。

又或者，上述匹配模块14还可基于现有空间感知摄像机实现。所述空间感知摄像机可集成摄像模块13、长度测量点测算模块12和匹配模块14的功能。首先，在空间感知摄像机进行拍摄时，其所拍摄的图像中便加载有物理空间中的经纬度，并且，由于长度测量点测算模块12是依据摄像模块13所拍摄的目标船舶的航向进行测量点的确认，因此自然而然的也可以将测量点转换为物理空间中的经纬度。将摄像模块13所拍摄图像与物理空间中的经纬度(坐标)进行转换的技术已属于现有技术，本实用新型无意对其进行改动和保护。

基于存在匹配模块14的情况下，所述图像叠加模块15分别与所述长度测量点测算模块12、摄像模块13和匹配模块14连接，用于依据匹配模块14的匹配结果，将长度测量点测算模块12中的各测量点叠加至摄像模块13所拍摄的图像中。如图2所示，摄像模块13所拍摄的船舶共有四艘，包括“神华506”号、“中昌98”号、“钦舜2”号和“瑞金潭”号。其中，以目标船舶为“瑞金潭”号为例进行说明。在其左侧所显示的“刻度线”即为长度测量点测算模块12中的各测量点。由此，通过“瑞金潭”号的船体与各测量点的长度匹配结果，即可准确得出“瑞金潭”的船体长度。本实施例中，所述图像叠加模块15采用OSD芯片实现。OSD芯片的核心是利用字符发生芯片在显示器的屏幕上显示需要的字符。常用的OSD芯片包括MAX7456、OSD7556、OSD7516、UPD6465、MB90092等。

显示模块16，与所述图像叠加模块15连接，用于显示叠加测量标尺后的视频图像。即，图2所对应的画面。所述显示模块16采用包括显示器、电视机等设备实现。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。