本發(fā)明屬于船體載重測(cè)量，具體涉及一種船舶用智慧鑒重方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、水運(yùn)因?yàn)檫\(yùn)輸重量大且價(jià)格便宜而經(jīng)久不衰，但是為了船只的行駛安全性，需要嚴(yán)格控制船只載重，因?yàn)榇惠d重影響船只的吃水深度，操作人員可以通過(guò)船身上的水尺查看船只吃水深度，一般船身上有6個(gè)水尺點(diǎn)位，分布在船首、船中和船尾，并且分布在船體兩側(cè)，傳統(tǒng)測(cè)量方式是通過(guò)人工岸邊觀察內(nèi)側(cè)水尺，觀測(cè)人員再乘坐拖輪位移到船只外側(cè)，通過(guò)肉眼觀察水尺讀數(shù)，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷水尺數(shù)值，但是這種人眼觀測(cè)水尺的方式，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，極大地依賴(lài)操作人員經(jīng)驗(yàn)，而且在外側(cè)觀測(cè)水尺需要乘坐拖輪，不僅耗費(fèi)時(shí)力，船只租用的成本也較高，況且在情況復(fù)雜的海面上進(jìn)行，具備較高的短途使用風(fēng)險(xiǎn)，而站在岸邊的觀測(cè)人員因?yàn)榇a頭作業(yè)情況復(fù)雜，也具備一定的風(fēng)險(xiǎn)，除卻這些觀測(cè)因素外，一些船只表面的水尺刻度在出廠(chǎng)時(shí)，是通過(guò)人工涂刷的，字體樣式各不一樣，存在一定的識(shí)別困難，而且不同載重的船只，船頭和船尾的水尺刻度都會(huì)有不同程度的傾斜，對(duì)識(shí)別刻度間的距離值智能判讀有較大難度，而且船只經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)時(shí)間海上航行后，船體水尺刻度會(huì)遭受不同程度的銹蝕，甚至直接導(dǎo)致單個(gè)刻度值完全銹蝕的情況，且碼頭測(cè)量環(huán)境復(fù)雜，干擾因素過(guò)多，這些因素都會(huì)導(dǎo)致水尺測(cè)量困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種船舶用智慧鑒重方法及系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種船舶用智慧鑒重方法，具體包括以下步驟：

4、s1、在船舶?？堪哆呍O(shè)置岸邊攝像機(jī)，并將岸邊攝像機(jī)的正面對(duì)準(zhǔn)船舶內(nèi)側(cè)水尺刻度，使用可變焦攝像無(wú)人機(jī)觀測(cè)船舶外側(cè)水尺刻度；

5、s2、控制終端實(shí)時(shí)獲取無(wú)人機(jī)和攝像機(jī)的拍攝畫(huà)面，使用人員和監(jiān)督人員實(shí)時(shí)觀測(cè)水尺讀數(shù)變化，并隨時(shí)啟停水尺檢測(cè)；

6、s3、在控制端開(kāi)啟載重測(cè)量，在無(wú)人機(jī)和攝像機(jī)的拍攝畫(huà)面中截取圖片，由后端的吃水識(shí)別算法對(duì)水尺進(jìn)行測(cè)量判斷得到水尺數(shù)據(jù)，將水尺數(shù)據(jù)傳送給控制端，由控制端進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選處理，得出一個(gè)最終水尺讀數(shù)；

7、s4、輸入船舶的排水量表和壓艙水表，根據(jù)水尺讀數(shù)、船舶排水量表和壓艙水表計(jì)算船舶的平均吃水和船舶載重；

8、s5、計(jì)算獲取船舶裝載或者卸載前后的船舶載重，計(jì)算差值得出船舶本次卸載貨物重量或者本次裝載貨物重量。

9、優(yōu)選的，所述s3中，水尺吃水識(shí)別算法具體包括以下步驟：

10、s31、目標(biāo)圖像的提取和預(yù)處理，對(duì)攝像機(jī)采集的視頻圖像進(jìn)行截取和平均，然后對(duì)截取彩色圖像進(jìn)行灰度轉(zhuǎn)化以便后續(xù)處理；

11、s32、興趣區(qū)域的提取和形態(tài)學(xué)處理，對(duì)灰度化后的圖像進(jìn)行濾波去噪，去除環(huán)境或干擾產(chǎn)生的噪聲，保留圖像細(xì)節(jié)，對(duì)經(jīng)過(guò)濾波后的圖像采用邊緣檢測(cè)，提取水尺刻度特征，減少數(shù)據(jù)量并剔除不需要的圖像信息，保留圖像結(jié)構(gòu)屬性，對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)后再通過(guò)二值化，去除水面、背景等非目標(biāo)圖像，使用形態(tài)學(xué)的腐蝕處理進(jìn)一步濾除二值化后圖像中存在的干擾判斷的噪點(diǎn)，對(duì)去除背景和水面經(jīng)過(guò)腐蝕后得出的水平刻度線(xiàn)進(jìn)行圖像細(xì)化處理，得到水尺的完整圖像；

12、s33、識(shí)別吃水線(xiàn)，采用rg雙通道像素差分法或基于faster?r-cnn的深度學(xué)習(xí)算法識(shí)別船體與水體的水線(xiàn)，將水線(xiàn)附在水尺完整圖像上進(jìn)行水尺讀數(shù)計(jì)算；

13、s34、獲取船體內(nèi)側(cè)和外側(cè)全部水尺讀數(shù)，自動(dòng)過(guò)濾未識(shí)別成功和偏離數(shù)據(jù)，將有效數(shù)據(jù)做方差計(jì)算，得到一個(gè)最終水尺讀數(shù)。

14、優(yōu)選的，所述s31中，采用微軟的msdn提供的視頻處理函數(shù)與opencv提供的截取視頻幀函數(shù)從攝像機(jī)采集的視頻中提取多幀圖像并保存，截取連續(xù)的多幀圖像取平均以避免非常態(tài)干擾。

15、優(yōu)選的，所述s31中，對(duì)彩色圖像進(jìn)行灰度化時(shí)，轉(zhuǎn)化公式為：

16、t＝0.299×r+0.587×g+0.114×b

17、其中，t為得到轉(zhuǎn)換后目標(biāo)圖像的灰度值，r、d、b分別為紅、綠、藍(lán)的彩色圖像分量。

18、優(yōu)選的，所述s32中，圖像去噪選用中值濾波方法，將每一像素的灰度值按照該像素周?chē)欢▍^(qū)域內(nèi)所有像素點(diǎn)灰度的中值重新設(shè)定，消除與區(qū)域內(nèi)像素灰度中值有差異的點(diǎn)，具體步驟包括：

19、a1、設(shè)置一個(gè)含有奇數(shù)個(gè)點(diǎn)的采樣窗口；

20、a2、通過(guò)采樣窗口在被處理圖像中取出奇數(shù)個(gè)像素，并對(duì)這些像素的灰度值進(jìn)行排序；

21、a3、選取奇數(shù)個(gè)灰度值的中值，即從小到大排在中間的一個(gè)，作為替換值；

22、a4、將在采樣窗口中心位置的像素的灰度值，設(shè)為替換值；

23、a5、重復(fù)a2-a4，對(duì)圖像中所有像素點(diǎn)進(jìn)行處理。

24、優(yōu)選的，所述s32中，使用迭代閾值法選取全局閾值進(jìn)行二值化，迭代閾值法的算法流程包括：

25、b1、設(shè)定一個(gè)隨機(jī)生成的初始閾值t0；

26、b2、根據(jù)初始閾值將圖像分割成兩部分，目標(biāo)圖像區(qū)域s1和背景圖像區(qū)域s2；

27、b3、分別求出s1和s2部分的像素灰度平均值g1和g2；

28、b4、設(shè)定新的閾值tn為(g1+g2)/2；

29、b5、重復(fù)步驟b2-b4，不斷用新設(shè)定的閾值分割圖像，計(jì)算平均灰度值，直到得出的新閾值等于上一次的閾值。

30、優(yōu)選的，所述s32中，對(duì)二值化后的圖像進(jìn)行腐蝕形態(tài)學(xué)處理，具體包括：

31、c1、使用結(jié)構(gòu)元素y掃描待腐蝕二值圖像x的每個(gè)像素；

32、c2、結(jié)構(gòu)元素y的像素與其覆蓋的二值圖像區(qū)域做“與”操作，即如果全為1，則結(jié)果圖像的該像素為1，否則為0。

33、優(yōu)選的，所述s32中，對(duì)圖像進(jìn)行細(xì)化處理時(shí)，先從目標(biāo)圖像中提取出圖像骨架，即將原圖像中像素寬度大于1的線(xiàn)條細(xì)化成只有1像素寬的線(xiàn)條，便于分析圖像或提取圖像特征。

34、優(yōu)選的，所述s34中，計(jì)算水尺讀數(shù)時(shí)，可使用以下計(jì)算公式：

35、

36、其中，n為讀數(shù)，關(guān)鍵刻度線(xiàn)數(shù)組為[x1，x2，x3…xn]，刻度線(xiàn)對(duì)應(yīng)的數(shù)值記為[v1，v2，v3…vn]，水位線(xiàn)位置為t。

37、一種船舶用智慧鑒重系統(tǒng)，應(yīng)用一種船舶用智慧鑒重方法，具體包括：

38、影像采集系統(tǒng)，所述影像采集系統(tǒng)包括安裝在岸邊的攝像頭和能夠拍攝的無(wú)人機(jī)；

39、處理分析系統(tǒng)，所述處理分析系統(tǒng)用于處理影像采集系統(tǒng)獲取的影像數(shù)據(jù)，分析處理地得出影像中水尺的吃水讀數(shù)；

40、所述影像采集系統(tǒng)與處理分析系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)或有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。

41、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

42、本發(fā)明通過(guò)在岸邊設(shè)置攝像機(jī)拍攝船舶內(nèi)側(cè)水尺刻度，降低人工岸邊觀察內(nèi)側(cè)水尺的風(fēng)險(xiǎn)，再使用高倍可變焦無(wú)人機(jī)，遠(yuǎn)距離進(jìn)行船舶外側(cè)水尺測(cè)量，提升外側(cè)水尺測(cè)量的安全性，使用平板獲取無(wú)人機(jī)和攝像頭的拍攝畫(huà)面，在拍攝畫(huà)面中隨時(shí)截圖進(jìn)行水尺吃水刻度檢測(cè)，使用人員和監(jiān)督人員可以通過(guò)拍攝畫(huà)面隨時(shí)觀察水尺讀數(shù)變化，還可以通過(guò)平板連接后端，通過(guò)后端內(nèi)置的吃水識(shí)別算法來(lái)智能判斷水尺讀數(shù)，再將水尺讀數(shù)回傳給平板端，由平板端進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選，自動(dòng)過(guò)濾掉未識(shí)別成功以及識(shí)別偏離較大的數(shù)據(jù)，最后將有效數(shù)據(jù)做方差計(jì)算，得到一個(gè)趨于穩(wěn)定的最終讀數(shù)，再將船舶的排水量表、壓艙水表錄入系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)水尺讀數(shù)、排水量表數(shù)據(jù)、壓艙水表數(shù)據(jù)和其他相關(guān)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，計(jì)算船舶平均吃水和輪船載重，通過(guò)前后兩次測(cè)量輪船載重，計(jì)算差值，可以得到船舶本次卸載重量或者本次裝載貨物重量。