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专利号: 2022103330563
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种宽阔水域桥梁防超高船舶碰撞的预警方法,其特征在于,包括:在船舶驶入宽阔水域桥梁对应的监测水域的情况下,采集所述船舶在当前时刻的多张图像,根据所述多张图像确定所述船舶的第一分布参数,其中,所述第一分布参数用于表征当前时刻所述船舶在水面上高度的不确定性分布;

获取第二分布参数以及第三分布参数,其中,所述第二分布参数用于表征当前时刻的平均水位不确定性分布,所述第三分布参数用于表征当前时刻的波浪平均浪高不确定性分布;

根据所述第一分布参数、所述第二分布参数以及所述第三分布参数确定当前时刻所述船舶的最高点处高度的不确定性分布;

根据所述船舶的最高点处高度的不确定性分布以及所述宽阔水域桥梁的桥梁底面高程确定是否输出预警信息,进入下一时刻的预警判断,直至所述船舶驶出所述宽阔水域桥梁对应的监测水域。

2.根据权利要求1所述的宽阔水域桥梁防超高船舶碰撞的预警方法,其特征在于,所述第一分布参数包括第一估计值以及所述第一估计值对应的第一不确定因子,所述第一估计值为当前时刻所述船舶在水面上高度的最优估计值;所述第二分布参数包括第二估计值以及所述第二估计值对应的第二不确定因子,所述第二估计值为当前时刻的平均水位估计值;所述第三分布参数包括第三估计值以及所述第三估计值对应的第三不确定因子,所述第三估计值为当前时刻的波浪平均浪高估计值。

3.根据权利要求2所述的宽阔水域桥梁防超高船舶碰撞的预警方法,其特征在于,所述根据所述第一分布参数、所述第二分布参数以及所述第三分布参数确定当前时刻所述船舶的最高点处高度的不确定性分布,包括:根据所述第一估计值、所述第二估计值以及所述第三估计值确定当前时刻所述船舶的最高点处高度的最优判断值;

根据所述第一不确定因子、所述第二不确定因子以及所述第三不确定因子确定当前时刻所述船舶的最高点处高度的不确定因子。

4.根据权利要求3所述的宽阔水域桥梁防超高船舶碰撞的预警方法,其特征在于,所述根据所述第一估计值、所述第二估计值以及所述第三估计值确定当前时刻所述船舶的最高点处高度的最优判断值,包括:根据以下公式确定当前时刻所述船舶的最高点处高度的最优判断值:

其中, 表示所述船舶的最高点处高度的最优判断值, 表示所述第二估计值, 表示所述第一估计值, 表示所述第三估计值;

所述根据所述第一不确定因子、所述第二不确定因子以及所述第三不确定因子确定当前时刻所述船舶的最高点处高度的不确定因子,包括:根据以下公式确定当前时刻所述船舶的最高点处高度的不确定因子:

其中, 表示所述船舶的最高点处高度的不确定因子, 表示所述第二不确定因子,表示所述第一不确定因子, 表示所述第三不确定因子, 通过水位测量装置自身的系统特性确定, 通过波浪测量装置自身的系统特性确定。

5.根据权利要求3所述的宽阔水域桥梁防超高船舶碰撞的预警方法,其特征在于,所述根据所述船舶的最高点处高度的不确定性分布以及所述宽阔水域桥梁的桥梁底面高程确定是否输出预警信息,包括:根据当前时刻所述船舶的最高点处高度的最优判断值以及不确定因子建立不同预警等级对应的不同预警值;

根据所述不同的预警值以及所述宽阔水域跨海桥梁的桥梁底面高程输出所述不同预警等级对应的不同预警信息。

6.根据权利要求2所述的宽阔水域桥梁防超高船舶碰撞的预警方法,其特征在于,所述采集所述船舶在当前时刻的多张图像,根据所述多张图像确定所述船舶的第一分布参数,包括:通过双目摄像机采集所述船舶在当前时刻的多张图像,并确定每张图像对应的三维轴侧透视图,其中,所述双目摄像机中的左侧摄像机和右侧摄像机分别安装于所述船舶的航道中心线的两侧;

基于视角变换算法,根据所述三维轴侧透视图确定所述每张图像对应的主视图和侧视图;

根据每张图像对应的主视图和侧视图分别确定两个所述船舶在水面上高度的估计值;

根据由所述多张图像确定的多个所述船舶在水面上高度的估计值确定所述第一分布参数。

7.根据权利要求6所述的宽阔水域桥梁防超高船舶碰撞的预警方法,其特征在于,所述基于视角变换算法,根据所述三维轴侧透视图确定所述每张图像对应的主视图和侧视图,包括:确定所述三维轴侧透视图中的四个角点坐标以及所述船舶的中心线位置坐标;

将所述四个角点坐标旋转θ度得到新的四个角点坐标,其中,θ表示所述船舶的中心线与所述宽阔水域桥梁的桥梁轴线的倾角,旋转方向为使所述船舶的中心线与所述桥梁轴线正交的方向;

根据所述新的四个角点坐标计算用于将三维视图转换为二维视图的视角变换矩阵;

根据计算出的所述视角变换矩阵将所述三维轴侧透视图转换为所述每张图像对应的主视图和侧视图。

8.根据权利要求7所述的宽阔水域桥梁防超高船舶碰撞的预警方法,其特征在于,所述多张图像为两张图像,且所述两张图像包括由所述左侧摄像机拍摄的一张图像和所述右侧摄像机拍摄的一张图像;所述两张图像确定的四个所述船舶在水面上高度的估计值按照从小到大的顺序排列后分别为A、B、C以及D,且A、B、C以及D的中位数为N;

所述根据由所述多张图像确定的多个所述船舶在水面上高度的估计值确定所述第一分布参数,包括:在(N‑A)/N>10%和(D‑N)/N>10%均成立的情况下,确定丢弃当前时刻所述两张图像确定的四个所述船舶在水面上高度的估计值,进入下一时刻的预警判断;

在(N‑A)/N>10%和(D‑N)/N>10%中的一个成立的情况下,计算所述第一估计值,且计算所述第一不确定因子 ,其中, 和 分别为B和C的不确定因子;

在(N‑A)/N>10%和(D‑N)/N>10%均不成立的情况下,根据A、B、C以及D计算所述左侧摄像机的最优估计值 、 的不确定因子 、所述右侧摄像机的最优估计值 以及的不确定因子 ,将 和 的平均值作为所述第一估计值 ,将 和 的平均值作为所述第一不确定因子 ;

其中, 、 、 和 均与θ相关。

9.一种宽阔水域桥梁防超高船舶碰撞的预警装置,其特征在于,包括:参数确定模块,用于在船舶驶入宽阔水域桥梁对应的监测水域的情况下,采集所述船舶在当前时刻的多张图像,根据所述多张图像确定所述船舶的第一分布参数,其中,所述第一分布参数用于表征当前时刻所述船舶在水面上高度的不确定性分布;

参数获取模块,用于获取第二分布参数以及第三分布参数,其中,所述第二分布参数用于表征当前时刻的平均水位不确定性分布,所述第三分布参数用于表征当前时刻的波浪平均浪高不确定性分布;

分布确定模块,用于根据所述第一分布参数、所述第二分布参数以及所述第三分布参数确定当前时刻所述船舶的最高点处高度的不确定性分布预警输出模块,用于根据所述船舶的最高点处高度的不确定性分布以及所述宽阔水域桥梁的桥梁底面高程确定是否输出预警信息,进入下一时刻的预警判断,直至所述船舶驶出所述宽阔水域桥梁对应的监测水域。

10.一种电子设备,其特征在于,包括:

一个或多个处理器;

存储器,用于存储一个或多个程序;

双目摄像机,用于采集图像,并将采集的图像发送至所述一个或多个处理器;

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1‑8中任一项所述的宽阔水域桥梁防超高船舶碰撞的预警方法。

11.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现如权利要求1‑8中任一项所述的宽阔水域桥梁防超高船舶碰撞的预警方法。