基于计算机视觉的船舶目标检测算法研究

我国拥有丰富的海洋资源,漫长的海岸线和众多繁忙的港口为国内外航运提供了得天独厚的自然条件。在“一带一路”等重大国策的推动下,随着海上航运活动的增加,对船舶的实时监测与跟踪需求日益突显。本研究围绕基于计算机视觉的船舶目标检测算法进行探讨。文章首先通过初始数据的采集与精准标注构建一个船舶目标数据集;进一步分析目标图像的独特性,旨在深入挖掘船舶图像的特点;为了更准确地识别船舶目标,本研究提出一种新颖的轮廓提取方法,用于有效区分船舶与复杂的海洋背景;最后,结合先进的深度学习技术,实现对船舶目标的高效识别和精确标记,以期能为雷达和AIS等传统的船舶导航工具提供重要补充,为船舶智能监控和跟踪提供核心支持。

视景图形绘制方法生成航海雷达图像关键技术

针对扫描线与岸线求交算法生成的航海雷达图像物标间遮挡关系不明确、陆地内部回波缺失问题,提出利用着色器程序计算雷达探测距离,通过绘制视景图形并提取帧缓存数据来生成仿真雷达图像。该方法利用纹理映射实现快速坐标转换和消除仿真图像的死点现象。对仿真图像中回波不连续问题进行了分析并提出了缓解措施。视景图形绘制方法生成雷达图像避开了求交计算的瓶颈,仿真结果表明,生成的雷达图像质量较现有模拟器有显著提高。

三维图形绘制生成航海雷达回波的强度仿真

现有航海雷达模拟器的回波图像对物标间的遮挡判断不明确,回波强度不能有效反映电磁波传播的物理特性。在分析射线跟踪方法的基础上,提出了以三维视景库为数据源,通过视景图形绘制方法生成航海雷达图像。提出了基于雷达方程的航海雷达回波强度计算模型,以ITU建议标准为参考计算模型中的大气传播损耗、降雨损耗和云雾损耗,结合图形绘制流水线实现回波强度计算。仿真试验证明该方法生成的航海雷达图像物标遮挡关系明确,回波强度变化合理,真实感明显提高。

航海雷达模拟器中天线方向图的仿真

针对目前航海模拟器中的仿真雷达图像没有考虑天线方向图的影响,图像真实感有待进一步提高的状况,在利用视景图形绘制方法生成航海雷达图像的基础上,分析天线方向图对生成雷达回波的影响。通过对存储有径向扫描线的纹理进行像素操作来仿真雷达天线方向图,实现天线方向图引起的回波横向扩展和径向扩展,并生成旁瓣假回波。仿真结果表明,考虑天线方向图的仿真雷达图像更加饱满,更加接近于真实雷达图像,真实感得到进一步提升,且仿真速度并未受到明显影响,能满足航海训练要求。

利用航海仪器虚拟实验室提高学生实操能力

航海仪器的快速发展和更新,使航海仪器教学存在着实验设备短缺陈旧等问题。在简要介绍X3D技术的基础上,提出利用X3D技术建设航海仪器虚拟实验室,以提高学生的实际动手能力,并给出虚拟实验室的初步设计方案。

低轨卫星自动识别系统在海事监管中的应用

为保障海上船舶航行安全,预防远海船舶交通事故、海盗事件以及恐怖袭击等,通过分析我国远海海事监管的现状和国际低轨卫星发展趋势,针对我国远海海域急需有效监管的问题,提出了应用低轨卫星AIS数据建立我国远海海域船舶监管的方案。方案发挥了低轨卫星的特点,突破岸基AIS系统监管的局限,实现远海海域船舶监管低成本、高效率、大范围的目的,实现我国对全球AIS数据掌握的主动权。

利用GPS接收机值守锚更探析

在利用GPS接收机值守锚更时,能否对锚位点和锚泊安全警报半径进行准确设定将直接影响到走锚预警的准确性。针对部分船舶驾驶员在GPS锚更警报功能使用中的某些做法,通过对GPS船位误差的来源、锚位点和锚泊安全警报半径的分析,建立了锚位点和锚泊安全警报半径的修正模型,可以帮助驾驶员利用GPS接收机准确预警船舶的走锚。

基于OPENGL的雷达/ARPA模拟器

针对雷达/ARPA模拟器的特点,利用使用OPENGL图形库开发了雷达/ARPA模拟器,详细介绍了地形数据的表示和抽稀方法,雷达图像的显示方法和静态目标回波的产生方法,实验表明本文介绍的技术能实现较好的仿真。

自动警戒圈的目标检测算法

针对雷达/ARPA模拟器的特点,利用现代图像处理技术,将前后两个扫描周期的回波图像转化为二值图像,根据自动警戒圈的特点,采用使用逻辑运算和区域生长的方法,提出了目标检测算法,该算法不需要引入复杂的运算,并能较好地去除噪声对目标检测的干扰,实验表明该算法适用于当前的雷达/ARPA模拟器的目标检测。

航线与海图作业评估CBT系统的设计

现行的"航海学"五项适任评估方法效率较低、评判有较大的随意性、过程存在不可追溯性、评估标准的执行不尽相同和缺乏保证考试公平公正的手段等,不能适应新的评估规范要求。为了满足STCW公约及《中华人民共和国海船船员适任评估大纲和规范》(下文简称"规范")的有关要求,研究STCW公约及海事局颁布的新的评估大纲和规范,针对"航海学"课程中航线设计与海图作业两项适任评估考试项目,提出利用计算机技术实现该项适任评估项目的无纸化考试方法,建立"航海学"船员适任评估CBT系统设计原则和初步设计方案。

雷达/ARPA模拟器中的目标检测方法

针对雷达/ARPA模拟器的特点,利用现代图像处理技术,将回波图像转化为二值图像。采用连通集的方法,提出了目标检测算法,该算法不需要引入复杂的运算。实验表明该算法适用于当前的雷达/ARPA模拟器的目标检测。

基于Ant-agent的自动化码头AGV控制算法

为解决自动化码头水平运输区存在的自动导引车(AGV)路径冲突和道路死锁问题,提高运输效率,将AGV视为蚂蚁智能体(Ant-agent),设定其携带负反馈机制的信息素进入运输路网.引入拥挤度及拥挤度阈值q,建立新的状态转移规则;针对节点冲突和路径拥堵,构建解决机制;提出基于Ant-agent的AGV控制算法,采用两阶段均匀设计试验法确定算法最优参数组合.仿真结果表明,与传统动态路径规划算法对比,所提算法在各运输任务量下的避碰性能、解锁性能和运输效率均有较大提高,可有效地解决AGV路径冲突和道路死锁,提高运输效率.

使用三维场景绘制技术模拟雷达图像

针对航海雷达回波图像模拟特点,提出一种使用三维场景绘制技术的实时模拟方法.通过在雷达天线处设置一个虚拟相机,建立视坐标系,根据雷达参数设置视见体,将光源也设置在雷达天线处.绘制当前场景,读取场景颜色缓存和深度缓存中的数据,将其转换成雷达回波数据.随着虚拟相机的旋转,实时模拟雷达的回波图像.仿真结果表明,该方法能够在3s内实时模拟具有105个三角形场景的雷达回波图像,且回波图像质量较现有雷达模拟器有显著提高.