(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211047820.7 (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 武汉理工大 学 地址 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路 122号 申请人 交通运输部南海航海保障中心广州 航标处　 武汉瀚兰航 运技术有限公司 (72)发明人 周春辉　李忠　黄靖　程洪　 曹钜旋　朱伟　孙业峰　王文龙　 刘广亚　夏志林　肖长诗　魏丽萍　 (74)专利代理 机构 武汉智嘉联合知识产权代理 事务所(普通 合伙) 42231 专利代理师 罗晓声(51)Int.Cl. G06V 20/10(2022.01) G06V 20/40(2022.01) G06V 10/40(2022.01) G06V 10/75(2022.01) G06V 10/82(2022.01) H04N 7/18(2006.01) (54)发明名称 一种面向船舶 图像特征的航标搭载式监视 系统及方法 (57)摘要 本发明涉及一种面向船舶图像特征的航标 搭载式监视系统及采集方法， 通过分析关键节点 及关键航段， 选择合适的监视点位， 并在点位上 设置监视装置， 通过船舶的AIS数据， 启动相应的 监视装置进行拍摄， 并结合船舶的AIS数据为拍 摄的图像建立特征标签， 进而实现了船舶图像特 征的全面地采集， 并建立船舶特征库为未来做准 备。 相比于现有技术， 本发明选取的监视点位最 为合理， 并且在航标上布设船舶图像特征采集装 置， 能够在不影响通航环境和通航安全的前提 下， 通过最少的监视装置实现多机位、 多角度地 图像采集， 同时能够提高数据采集精度， 降低系 统能耗， 此外还避免了 现有图像识别技术识别船 舶时容错率低、 识别率低的问题， 实现对船舶图 像更全面 地采集。 权利要求书2页 说明书12页 附图8页 CN 115439745 A 2022.12.06 CN 115439745 A 1.一种面向船舶图像特 征的航标 搭载式监视系统， 其特 征在于， 包括： 监视点位排布模块， 包括环境分析单元和监视点位选择单元， 其中所述环境分析单元 用于根据采集水域及历史航行轨迹， 得到关键节点及关键航段； 所述监视点位选择单元用 于根据所述关键节点和所述关键航段， 得到多个监视点 位； 多个监视装置， 分别设置于多个位于所述监视点位的航标上， 所述监视装置用于获取 并根据船舶的AIS数据， 对进入其 监视范围内的船舶进行拍摄， 得到拍摄图像； 特征提取模块， 用于根据船舶的AIS数据为所述拍摄图像建立船舶特征标签， 并建立船 舶特征库。 2.一种船舶图像特征采集方法， 应用于如权利要求1所述的面向船舶图像特征的航标 搭载式监视系统， 其特 征在于， 所述船舶图像特 征采集方法包括： 根据采集水域及历史航行轨 迹， 得到关键节点及关键航段； 根据所述关键节点和所述关键航段， 得到多个监视点 位； 在多个监视点 位上分别设置航标， 并在所述 航标上设置监视装置； 获取并根据船舶的AIS数据， 对进入所述监视装置的监视范围内的船舶进行拍摄， 得到 拍摄图像； 根据船舶的AIS数据为所述拍摄图像建立船舶特 征标签， 并建立船舶特 征库。 3.根据权利要求2所述的船舶图像特征采集方法， 其特征在于， 所述根据采集水域及历 史航行轨 迹， 得到关键节点及关键航段， 包括： 网格化所述采集水域， 得到多个备选网格； 获取多个所述历史航行轨 迹； 根据所述历史航行轨迹的行进方向特征， 并基于多个所述备选网格， 得到所述关键节 点； 根据所述历史航行轨 迹的数量特 征， 并基于多个所述备选网格， 得到所述关键航段。 4.根据权利要求3所述的船舶图像特征采集方法， 其特征在于， 所述根据 所述历史航行 轨迹的方向特 征， 并基于多个所述备选网格， 得到所述关键节点， 包括： 根据所述备选网格及所述历史航行轨迹的行进方向特征， 将所述历史航行轨迹分解为 多个航行子向量； 将位于同一备选网格内， 且方向相同的多个航行子向量作为 一个航向簇； 选择所述航向簇的数量大于设定方向数量阈值的所述备选网格作为交汇网格； 聚类所述交汇网格， 并将同一类的所述交汇网格的中心作为原点， 以设定半径建立圆 形区域， 得到关键节点。 5.根据权利要求3所述的船舶图像特征采集方法， 其特征在于， 所述根据 所述历史航行 轨迹的数量特 征， 并基于多个所述备选网格， 得到所述关键航段， 包括： 根据所述备选网格及所述历史航行轨迹的数量特征， 得到每个所述备选网格的权重 值， 所述权 重值为所述备选网格内经 过的所述历史航行轨 迹的数量； 选择所述权重值大于设定 权重阈值的所述备选网格作为 航段网格； 根据所述 航段网格， 得到所述关键航段。 6.根据权利要求2所述的船舶图像特征采集方法， 其特征在于， 所述根据 所述关键节点 和所述关键航段， 得到多个监视点 位， 包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115439745 A 2选择距离所述关键节点中心预设范围内的若干位置作为所述 监视点位； 以设定间隔在所述关键航段 上选取多个位置， 得到候选点 位； 判断所述关键航段的两端之间是否存在其他所述关键航段， 若是， 则选择航次较多的 所述关键航段对应的所述候选点位作为所述监视点位； 若否， 则将所述关键航段对应的所 述候选点位作为所述 监视点位。 7.根据权利要求2所述的船舶图像特征采集方法， 其特征在于， 所述获取并根据 船舶的 AIS数据， 对进入所述 监视装置的监视范围内的船舶进行拍摄， 得到拍摄图像， 包括： 将所述监视装置的监视范围划分为多个警戒区， 所述监视装置包括多个拍摄相机， 多 个所述拍摄相机和多个所述警戒区一 一对应； 获取并根据所述船舶的AIS数据， 得到所述船舶的位置信息； 根据所述船舶的位置信息， 对进入所述 监视范围的船舶进行 标记； 判断已标记的所述船舶所位于的所述警戒区， 并调用该所述警戒区对应的所述拍摄相 机进行拍摄； 根据所述船舶的位置信息， 取消驶出 所述监视范围的船舶的标记， 得到拍摄图像。 8.根据权利要求2所述的船舶图像特征采集方法， 其特征在于， 所述根据船舶的AIS数 据为所述拍摄图像建立船舶特 征标签， 并建立船舶特 征库： 根据所述拍摄图像， 基于 Yolov5网络识别船舶的位置， 得到船舶的图像识别坐标； 根据所述AIS数据， 基于插值法得到船舶的连续轨 迹， 并得到船舶的真实轨 迹坐标； 判断所述图像识别坐标和所述真实轨迹坐标是否符合预设匹配条件， 若是， 则为所述 拍摄图像建立所述船舶特 征标签； 根据已建立所述船舶特 征标签的所述拍摄图像， 建立船舶特 征库。 9.根据权利要求8所述的船舶图像特征采集方法， 其特征在于， 所述预设匹配条件包 括： 所述真实轨迹坐标在所述拍摄图像中的映射坐标， 与 所述图像识别坐标的欧式距离小 于设定阈值。 10.根据权利要求2所述的船舶图像特 征采集方法， 其特 征在于， 还 包括： 获取进入所述采集水域的船舶和待匹配的所述监视装置， 并构建匹配模型， 所述匹配 模型为二分图， 所述二分图中的两个子集分别为进入所述采集水域的船舶的集合以及待匹 配的所述 监视装置的集 合； 根据所述匹配模型为进入所述采集水域的船舶分别匹配对其进行拍摄的所述监视装 置。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115439745 A 3