CN101819023A

CN101819023A - 一种非接触式的船舶几何尺寸的视觉测量装置及方法

Info

Publication number: CN101819023A
Application number: CN200810243973A
Authority: CN
Inventors: 范新南; 徐立中; 张学武
Original assignee: Changzhou Campus of Hohai University
Current assignee: Changzhou Campus of Hohai University
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2028-12-18
Also published as: CN101819023B

Abstract

本发明公开了一种非接触式的船舶几何尺寸的视觉测量装置及方法，在船体上面放置两台摄像机、侧面放置两台两台摄像机，该4台摄像机分别通过同轴模拟视频电缆与现场主机相连接，摄像机和摄像机的间距在20-5000cm范围内可调；该4台在摄像机之间安装现场靶标。分别以摄像机为基本测量单元采用现场靶标进行摄像机标定；采用摄像机获取求解船体的长度、宽度和水上部分的高度的图像数据，用基于区域的立体匹配算法，利用特征点及对应的世界坐标进行三维重建，求出两点间的距离，得到船体的长、宽和船体水上部分的高度。本发明可防止船舶超载和冒卡，测量过程简单且测量结果精确，节省人力，实现船舶测量的自动化且实现内河过船收费管理的自动化。

Description

一种非接触式的船舶几何尺寸的视觉测量装置及方法

技术领域

本发明涉及的是一种非接触式的船舶几何尺寸的视觉测量装置及方法，属于船舶、计算机视觉以及模式识别技术领域。

背景技术

目前，国内船舶过闸效率普遍低下，船舶吨位测量的关键是对船舶几何尺寸的测量。由于对船规格的测量依靠人工观察、粗略估计的统计方法，所以效率低、数据误差大且存在疏漏现象，测量过程麻烦且不精确；大部分船存在超载情况，超载船按空载船的两倍收费，计算和对比较也不精确。船舶各类规费的征收都是采用船载证书上所提供的船舶吨位作为收费依据，大船用小型船号卡的冒卡情况时有发生，要耗费人力对卡和船进行核对，准确性差，不能真实反映船舶实际运载吨位、并且无法实现规费征收的自动化。

随着生产与科学技术的迅速发展，通过机器视觉产品，即图像摄取装置(感光器件)，将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场，机器视觉系统的特点是提高生产的柔性和自动化程度。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种非接触式的船舶几何尺寸的视觉测量装置及方法，通过视觉测量船舶几何尺寸，为吨位测量提供准确的数据信息，进而为船闸过船收费提供科学依据。

本发明非接触式的船舶几何尺寸的视觉测量装置采用的技术方案是：在船体上面放置两台摄像机、侧面放置两台两台摄像机，该4台摄像机分别通过同轴模拟视频电缆与现场主机相连接，摄像机和摄像机的间距在20-5000cm范围内可调；在该4台摄像机之间安装现场靶标。

所述现场测量主机由中央处理器单元和分别连接中央处理器单元的程序存储单元、数据存储单元、异步串行通信电路单元、以太网接口单元、可编程逻辑产生电路、视频编码转换电路组成。

本发明非接触式的船舶几何尺寸的视觉测量装置及方法采用如下步骤：

A、调节两台摄像机使其视野有重叠区域、调节摄像机使其视野有重叠区域，使总视区覆盖船体所有被测点，分别以摄像机为基本测量单元采用现场靶标进行摄像机标定；

B、采用摄像机获取求解船体的长度和宽度的两幅图像数据，采用摄像机获取船体的长度和水上部分的高度的两幅图像数据；

C、采用基于区域的立体匹配算法，找到求解测量船体长度、宽度和水上部分船体高度的特征点及对应的世界坐标；

D、利用特征点及对应的世界坐标进行三维重建，求出两点间的距离，得到船体的长、宽和船体水上部分的高度。

本发明可防止船舶超载和冒卡，测量过程简单且测量结果精确，节省人力，实现船舶测量的自动化且实现内河过船收费管理的自动化。

附图说明

图1是本发明的测量装置示意图；

图2是图1中现场测量主机5组成框图；

图3(a)是图2中本发明的网络通信电路占用中央处理器资源的资源分配图；

图3(b)是本发明网络通信接口硬件电路原理图；

图4(a)是本发明视频转换电路占用中央处理器资源的资源分配图；

图4(b)是本发明第1路视频转换电路原理图；

图4(c)是本发明第2路视频转换电路原理图；

图4(d)是本发明第3路视频转换电路原理图；

图4(e)是本发明第4路视频转换电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明由船体7、摄像机1、摄像机2、摄像机3、摄像机4，现场测量主机5和现场靶标6组成。在船体7上面放置两台摄像机1、2、侧面放置两台摄像机3、4，该4台摄像机分别通过同轴模拟视频电缆与现场主机5相连接。4台摄像机选型为丹麦生产的摄像机，型号为：CV-M4+，2/3”CCD，分辨率1380X1030，电子快门1/24-1/1000_SEC，12V直流供电。摄像机1和摄像机2组合，构成双目视觉成像模式，两者之间的间距依据现场实际情况在20-5000cm范围内可调。像机3和摄像机4组合，构成双目视觉成像模式，且两摄像机的视野必须要有重叠区域，两者之间的间距依据现场实际情况在20-5000cm范围内可调。在该4台摄像机之间安装现场靶标6。现场靶标6为T字型靶标，水平方向的长度为400mm，垂直方向的长度为500mm，水平方向和垂直方向个放置5个和4个圆形标志，且直径均为50mm，主要用于较高精度的标定摄像机的内外参数。利用立体视觉测量技术，由摄像机1和摄像机2组合构成对船体7的上表面几何尺寸测量，摄像机3和摄像机4组合构成对船体7的侧面几何尺寸测量。

如图2所示，现场测量主机5由中央处理器单元8和分别与中央处理器单元8连接的程序存储单元9、数据存储单元10、异步串行通信电路单元11、以太网接口单元12、可编程逻辑产生电路13、视频编码转换电路14、15、16、17组成。中央处理器单元8选用TI公司生产的数字信号处理器(DSP，型号：DM642)。程序存储单元9选用AMD公司生产的程序存储器，型号为AM29LV033C、容量4M*8bit，读速度为70ns，支持1000000次擦写，与中央处理器单元8的程序总线和可编程逻辑产生电路13产生的时序信号线分别直接相连，用于系统应用程序的存储。数据存储单元10选用现代公司生产的数据存储器，型号为HY57V283220T，容量4M*64 bit，工作时钟133Mhz，用于系统数据的存储。异步串行通信电路单元11选用TI公司生产的异步串行通信接口芯片(型号：TL16C752B)，与中央处理器单元8以8为数据总线方式直接连接。以太网接口单元12选用美国博通生产的芯片(型号：BCM5221)，与中央处理器单元8以串行方式直接连接。所述可编程逻辑产生电路13型号为EM240T100C5，是MAX的第二代CPLD，MAXII最大为2210个LE，大约等效于1700个宏单元，生产厂商为ALTERA公司，该电路主要完成系统各部件所需的时序信号和逻辑信号的产生以及对前端视频编码转换电路的初始化配置。视频编码转换电路14、15、16、17全部选用TI公司生产的视频AD芯片(型号：TVP5150PBS)，完成模拟视频信号到数字视频信号的转换。

如图3(a)和图3(b)所示是本发明的网络通信电路占用中央处理器资源的资源分配图及网络通信接口电路的原理图。如图3(a)所示，中央处理器单元8的U1B的TOUT0管脚通过一个连接电阻R2与系统3.3V电源直接连接，中央处理器单元8的U1B的TOUT1管脚通过一个连接电阻R3与系统3.3V电源直接连接，中央处理器单元8的U1B的GP3管脚通过一个耦合电阻R4与系统公共地直接连接；中央处理器单元8的U1B的输入输出管脚：AD16脚、AD16脚、AD17脚、AD18脚、AD19脚、AD20脚、AD21脚、AD22脚、AD23脚、AD24脚、AD25脚、AD26脚、AD27脚、AD28脚、AD29脚、AD30脚和AD31脚将用于与网络通信电路交换数据及所需的时序交互信号。如图3(b)所示，本发明的网络通信电路由异步串行通信电路单元11的U4A和UB4、隔离变压器电路T1、以太网接口单元12的J5、晶振电路XTAL4、上拉电阻R94、上拉电阻R99、上拉电阻R100、上拉电阻R101、下拉电阻R92、连接电阻R96、连接电阻R97、连接电阻R98、连接电阻R95、连接电阻R93和连接电阻R96等构成。异步串行通信电路单元11的U4A的57脚、58脚、59脚和60脚分别与图3(a)中的U1B的AD16脚、AD16脚、AD17脚和AD18脚对应直接相连。所述异步串行通信电路单元11的U4A的48脚、47脚、44脚和43脚分别与图3(a)中的U1B的AD24脚、AD25脚、AD26脚和AD27脚对应直接相连；所述异步串行通信电路单元11的U4A的53脚、56脚、50脚、49脚、51脚、62脚和61脚脚分别与图3(a)中的U1B的AD22脚、AD20脚、AD31脚、AD28、AD29脚、AD30脚和AD21脚对应直接相连；所述异步串行通信电路单元11的U4A的41脚和42脚分别与图3(a)中的U1B的XSP_DI脚和XSP_DO脚对应直接相连；所述异步串行通信电路单元11的U4A的31脚、30脚、26脚和25脚分别与隔离变压器电路T1的1脚、3脚、6脚和8脚直接相连且每个连接线都分别配置上拉电阻R94、R95、R100和R101；隔离变压器电路T1的9脚、11脚、15脚和16脚分别与以太网接口单元12的J5的6脚、3脚、2脚和1脚直接相连；异步串行通信电路单元11的U4B的35脚通过连接电阻R96与以太网接口单元12的J5的12脚连接；异步串行通信电路单元11的U4B的33脚通过连接电阻R97与以太网接口单元12的J5的10脚连接，且连接电阻97另一端与连接电阻95直接相连，连接电阻95的另一端直接接地；异步串行通信电路单元11的U4B的36脚通过连接电阻R98与以太网接口单元12的J5的10脚连接；异步串行通信电路单元11的U4B的23脚通过下拉电阻R92与异步串行通信电路单元11的U4B的6脚连接后直接接地；晶振电路XTAL4的3脚。通过连接电阻R93直接与异步串行通信电路单元11的U4B的4脚连接；

如图4(a)所示，中央处理器U1C与视频编码转换电路接口的资源分配图。中央处理器U1C的VP0D2脚、VP0D3脚、VP0D4脚、VP0D5脚、VP0D6脚、VP0D7脚、VP0D8脚和VP0D9脚组成8位数据总线和视频编码电路U32接口并交换数据，如图4(b)所示。中央处理器资源U1C的VP1D2脚、VP1D3脚、VP1D4脚、VP1D5脚、VP1D6脚、VP1D7脚、VP1D8脚和VP1D9脚组成8位数据总线和视频编码电路U33接口并交换数据，如图4(c)所示。中央处理器U1C的VP2D2脚、VP2D3脚、VP2D4脚、VP2D5脚、VP2D6脚、VP2D7脚、VP2D8脚和VP2D9脚组成8位数据总线和视频编码电路U34接口并交换数据，如图4(d)所示。中央处理器U1C的VP2D10脚、VP2D11脚、VP2D12脚、VP2D13脚、VP2D14脚、VP2D15脚、VP2D16脚和VP2D17脚组成8位数据总线和视频编码电路U35接口并交换数据，如图4(e)所示。中央处理器U1C的SDA0脚和SCL0脚分别图4(b)中视频编码电路U32的22脚和21脚、图4(c)中视频编码电路U32的22脚和21脚、图4(d)中视频编码电路U32的22脚和21脚和图4(e)中视频编码电路U32的22脚和21脚直接相连，实现中央处理器U1C通过SDA0脚和SCL0脚对系统的视频编码电路进行初始化配置。

如图4(b)所示是本发明的第1路视频转换电路原理图，摄像机1输出的模拟视频信号通过接入点CVBS/Y0和CVBS/C0接入，主要有视频编码电路U32、电感L10、电容C174和电容178构成的滤波器；电感L11、电容C176和电容C180构成的滤波器；由电阻R113和电容C190组成的滤波器；电阻R115和电容C191组成的滤波器、连接电阻R109、连接电阻R110、晶振电路Y1组成。视频编码电路U32的18脚、17脚、16脚、15脚、14脚、13脚、12脚和11脚分别与图4(a)的中央处理器U1C的VP0D2脚、VP0D3脚、VP0D4脚、VP0D5脚、VP0D6脚、VP0D7脚、VP0D8脚和VP0D9脚组成8位数据总线对应直接相连；所属的电感L10、电容C174和电容178构成的滤波器通过连接电阻R109耦合于电阻R115和电容C191组成的滤波器，并通过C191的与视频编码电路U32的1脚连接；所属的电感L11、电容C176和电容C180构成的滤波器通过连接电阻R110耦合于电阻R115和电容C191组成的滤波器，并通过C180与视频编码电路U32的2脚连接。

如图4(c)所示，是本发明的第2路视频转换电路原理图，摄像机2输出的模拟视频信号通过接入点CVBS/Y1和CVBS/C1接入，主要有视频编码电路U33、电感L12、电容C175和电容179构成的滤波器；电感L13、电容C177和电容C181构成的滤波器；由电阻R114和电容C192组成的滤波器；电阻R116和电容C193组成的滤波器、连接电阻R111和连接电阻R112、晶振电路Y2组成。视频编码电路U32的18脚、17脚、16脚、15脚、14脚、13脚、12脚和11脚分别与图4(a)的中央处理器U1C的VP1D2脚、VP1D3脚、VP1D4脚、VP1D5脚、VP1D6脚、VP1D7脚、VP1D8脚和VP1D9脚组成8位数据总线对应直接相连；所属的电感L12、电容C175和电容179构成的滤波器通过连接电阻R111耦合于电阻R114和电容C192组成的滤波器，并通过C192的与视频编码电路U33的1脚连接；所属的电感L13、电容C177和电容C181构成的滤波器通过连接电阻R112耦合于电阻R116和电容C193组成的滤波器，并通过C193与视频编码电路U33的2脚连接。

如图4(d)所示，是本发明的第3路视频转换电路原理图，摄像机3输出的模拟视频信号通过接入点CVBS/Y2和CVBS/C2接入，主要有视频编码电路U34、电感L14、电容C204和电容C208构成的滤波器；电感L15、电容C206和电容C210构成的滤波器；由电阻R125和电容C220组成的滤波器；电阻R127和电容C221组成的滤波器、连接电阻R121、连接电阻R122、晶振电路Y3组成。视频编码电路U34的18脚、17脚、16脚、15脚、14脚、13脚、12脚和11脚分别与图4(a)的中央处理器U1C的VP2D2脚、VP2D3脚、VP2D4脚、VP2D5脚、VP2D6脚、VP2D7脚、VP2D8脚和VP2D9脚组成8位数据总线对应直接相连；所属的电感L14、电容C204和电容C208构成的滤波器通过连接电阻R121耦合于电阻R125和电容C220组成的滤波器，并通过电容C220与视频编码电路U34的1脚连接；所属的电感L15、电容C206和电容C210构成的滤波器通过连接电阻R122耦合于电阻R127和电容C221组成的滤波器，并通过C221与视频编码电路U34的2脚连接。

如图4(e)所示，是本发明的第4路视频转换电路原理图，摄像机4输出的模拟视频信号通过接入点CVBS/Y3和CVBS/C3接入，主要有视频编码电路U35、电感L16、电容C205和电容C209构成的滤波器；电感L17、电容C207和电容C211构成的滤波器；由电阻R126和电容C222组成的滤波器；电阻R128和电容C223组成的滤波器、连接电阻R123和连接电阻R124、晶振电路Y4组成。视频编码电路U32的18脚、17脚、16脚、15脚、14脚、13脚、12脚和11脚分别与图4(a)的中央处理器U1C的VP2D10脚、VP2D11脚、VP2D12脚、VP2D13脚、VP2D14脚、VP2D15脚、VP2D16脚和VP2D17脚组成8位数据总线对应直接相连；所属的电感L12、电容C175和电容179构成的滤波器通过连接电阻R123耦合于电阻R126和电容C222组成的滤波器，并通过C222与视频编码电路U35的1脚连接；所属的电感L17、电容C207和电容C211构成的滤波器通过连接电阻R124耦合于电阻R128和电容C223组成的滤波器，并通过C223与视频编码电路U35的2脚连接。

所述视频编码转换电路14，15、16、17在于视频编码电路U32、U33、U34、U35完全相同，且外围分立元件选型、参数完全相同，以及视频编码电路U32、U33、U34、U35和各自外围元件之间连接关系相同。

本发明非接触式的船舶几何尺寸的视觉测量方法采用如下步骤：

A、调节两台摄像机1、2使其视野有重叠区域、调节摄像机3、4使其视野有重叠区域，使总视区覆盖船体7所有被测点，分别以摄像机1、2和摄像机3、4为一基本测量单元，采用摄像机1、2获取求解船体7的长度和宽度的两幅图像数据，采用摄像机3、4获取船体7的长度和水上部分的高度的两幅图像数据。采用现场靶标6进行摄像机标定，用Zhang氏标定方法进行标定。

根据摄像机针孔模型，定义四个坐标系：

图像像素坐标系(u，v)

图像物理坐标系(x，y)的单位mm

摄像机坐标系(Xc，Yc，Zc)

世界坐标系(Xw，Yw，Zw)单位mm

图像物理坐标系原点在u，v像素坐标系中的坐标为(uo，vo)，每一个象素在x轴与y轴方向上的物理尺寸为dx，dy，像素与图像物理坐标系间的关系为：

错误！未找到引用源。＝错误！未找到引用源。 (1)

摄像机坐标系中Xc轴和Yc轴与图像的X轴与Y轴平行，Zc轴为摄像机的光轴，它与图像平面垂直。光轴与图像平面的交点0，即为图像物理坐标系的原点。

找到求解测量船体7的长度、宽度和水上部分船体高度的特征点及对应的世界坐标的方法是：由于摄像机可安放在环境中的任何位置，在环境中还选择一个基准坐标系来描述摄像机的位置，并用它描述环境中的任何物体的位置，该坐标系称为世界坐标系。

摄像机坐标系与世界坐标系之间的关系为：

错误！未找到引用源。＝错误！未找到引用源。＝M₁错误！未找到引用源。

(2)

由摄像机的透视投影关系可得，图像物理坐标与摄像机坐标之间的关系为：

Z_{c} [\begin{matrix} x \\ y \\ 1 \end{matrix}] = [\begin{matrix} f & 0 & 0 & 0 \\ 0 & f & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \end{matrix}] [\begin{matrix} Xc \\ Yc \\ Zc \\ 1 \end{matrix}] - - - (3)

由以上关系最终得到图像像素坐标与世界坐标之间的对应关系：

Z_{C} [\begin{matrix} u \\ v \\ 1 \end{matrix}] = [\begin{matrix} \frac{1}{dx} & 0 & u_{o} \\ 0 & \frac{1}{dy} & v_{o} \\ 0 & 0 & 1 \end{matrix}] [\begin{matrix} f & 0 & 0 & 0 \\ 0 & f & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 \end{matrix}] [\begin{matrix} R & T \\ 0^{T} & 1 \end{matrix}] [\begin{matrix} Xw \\ Yw \\ Zw \\ 1 \end{matrix}]

其中，错误！未找到引用源。＝f/dx，错误！未找到引用源。＝f/dy；M为3X4矩阵，称为投影矩阵；M1完全由ax，ay，u0，vo决定，由于ax，ay，u0，vo只与摄像机内部结构有关，我们称这些参数为摄像机内部参数；M2完全由摄像机相对于世界坐标系的方位决定，称为摄像机外部参数，确定某一摄像机的内外参数，称为摄像机标定。

Zhang氏标定方法简便，仅需要摄像机拍摄处于不同姿态的同一个平面模板，而且精度比较高。首先根据模板平面的世界坐标和图像像素坐标之间的关系求得单应性矩阵，然后利用两个约束条件获得摄像机内参数，进而得到摄像机外参数。为了计算尽可能精确，以上求解均采用最小二乘法。然后通过最大似然估计对所有参数进行非线性优化，进一步求精。

B.立体图像对匹配

立体匹配即解决立体图像对中点的对应问题，是立体视觉任务中的关键步骤。当空间三维景物投影到二维图像平面上，同一物体在不同视点下的图像会不同，各种因素的影响被综合表现为单一的图像灰度。

立体匹配算法常被分为两类：基于区域的(area based)匹配和基于特征的(featurebased)匹配。

基于区域的匹配方法是把一幅图像中某一点的灰度邻域作为模板，在另一幅图像中搜索具有相同(或相似)灰度值分布的对应点邻域，从而实现两幅图像的配准。在搜索过程中，通常以互相关函数作为两个搜索邻域间的相似性测度，因此互相关函数的选择是基于区域匹配的一个关键问题。

基于特征的匹配方法通过选择图像中能够反映空间景物结构信息的特征(如边缘、角点等)来解决匹配歧义性问题。

本发明采用基于区域的匹配，并依据若干约束的一套立体匹配算法进行匹配，对立体图对达到较高的匹配率。

C.三维重建

利用特征点及对应的世界坐标进行三维重建。与尺寸相关的特征点在测量坐标系中的三维坐标可由某两台相机测出，进行匹配后，运用相应的几何公式即可计算出各尺寸参数。

从两个相机像面上匹配点发出的射线应交汇于空间中的一点：

\{\begin{matrix} (u_{1} m_{31}^{1} - m_{11}^{1}) X + (u_{1} m_{32}^{1} - m_{12}^{1}) Y + (u_{1} m_{33}^{1} - m_{13}^{1}) Z = m_{14}^{1} - u_{1} m_{34}^{1} \\ (v_{1} m_{31}^{1} - m_{21}^{1}) X + (v_{1} m_{32}^{1} - m_{22}^{1}) Y + (v_{1} m_{33}^{1} - m_{23}^{1}) Z = m_{24}^{1} - v_{1} m_{34}^{1} \\ (u_{1} m_{31}^{2} - m_{11}^{2}) X + (u_{1} m_{32}^{2} - m_{12}^{2}) Y + (u_{1} m_{33}^{2} - m_{13}^{2}) Z = m_{14}^{2} - u_{1} m_{34}^{2} \\ (v_{1} m_{31}^{2} - m_{21}^{2}) X + (v_{1} m_{32}^{2} - m_{22}^{2}) Y + (v_{1} m_{33}^{2} - m_{23}^{2}) Z = m_{24}^{2} - v_{1} m_{34}^{2} \end{matrix} - - - (5)

由解析几何的知识可知，三维空间的平面方程为线性方程，两个平面方程的联立为空间直线的方程，上面式子的几何意义是通过两匹配点的两直线的交点，即两匹配点所对应的世界坐标(X，Y，Z)^T。用同样的方法求出其他特征点的世界坐标。

D、测距

由以上方法获得所需特征点的世界坐标，通过立体几何知识即可求出两点间的距离，得到船体7的长、宽和船体水上部分的高度。考虑图像处理的方法首先检测出船体的关键特征点，如船体7的两端端点等，然后对这些点进行三维重建，合理布置各相机位置使总视区覆盖所有的被测点，且任一被测点至少被两台相机可见。

Claims

1.一种非接触式的船舶几何尺寸的视觉测量装置，包括船体(7)，其特征是：在船体(7)上面放置两台摄像机(1、2)、侧面放置两台两台摄像机(3、4)，该4台摄像机分别通过同轴模拟视频电缆与现场主机(5)相连接，摄像机(1)和摄像机(2)的间距在20-5000cm范围内可调；摄像机(3)和摄像机(4)的间距在20-5000cm范围内可调，在该4台摄像机之间安装现场靶标(6)。

2.根据权利要求1所述的一种非接触式的船舶几何尺寸的视觉测量装置，其特征是：所述现场测量主机(5)由中央处理器单元(8)和分别连接中央处理器单元(8)的程序存储单元(9)、数据存储单元(10)、异步串行通信电路单元(11)、以太网接口单元(12)、可编程逻辑产生电路(13)、视频编码转换电路(14、15、16、17)组成。

3.根据权利要求2所述的一种非接触式的船舶几何尺寸的视觉测量装置，其特征是：所述中央处理器单元(8)的U1B的TOUT0管脚通过一个连接电阻R2与3.3V电源直接连接，中央处理器单元(8)的U1B的TOUT1管脚通过一个连接电阻R3与3.3V电源直接连接，中央处理器单元(8)的U1B的GP3管脚通过一个耦合电阻R4与公共地直接连接。

4.根据权利要求2所述的一种非接触式的船舶几何尺寸的视觉测量装置，其特征是：所述异步串行通信电路单元(11)的U4A的57脚、58脚、59脚和60脚分别中央处理器单元(8)的U1B的AD16脚、AD16脚、AD17脚和AD18脚对应直接相连；所述异步串行通信电路单元(11)的U4A的48脚、47脚、44脚和43脚分别与中央处理器单元(8)的U1B的AD24脚、AD25脚、AD26脚和AD27脚对应直接相连；所述异步串行通信电路单元(11)的U4A的53脚、56脚、50脚、49脚、51脚、62脚和61脚脚分别与中央处理器单元(8)的U1B的AD22脚、AD20脚、AD31脚、AD28、AD29脚、AD30脚和AD21脚对应直接相连：所述网络通信电路U4A的41脚和42脚分别与中央处理器单元(8)中的U1B的XSP_DI脚和XSP_DO脚对应直接相连；所述异步串行通信电路单元(11)U4A的31脚、30脚、26脚和25脚分别与隔离变压器电路T1的1脚、3脚、6脚和8脚直接相连且每个连接线都分别配置上拉电阻R94、R95、R100和R101；隔离变压器电路T1的9脚、11脚、15脚和16脚分别与以太网接口单元(12)J5的6脚、3脚、2脚和1脚直接相连；异步串行通信电路单元(11)U4B的35脚通过连接电阻R96与以太网接口单元(12)J5的12脚连接；异步串行通信电路单元(11)U4B的33脚通过连接电阻R97与以太网接口单元(12)J5的10脚连接，且连接电阻97另一端与连接电阻95直接相连，连接电阻95的另一端直接接地；异步串行通信电路单元(11)电路U4B的36脚通过连接电阻R98与以太网接口单元(12)J5的10脚连接；异步串行通信电路单元(11)U4B的23脚通过下拉电阻R92与U4B的6脚连接后直接接地；晶振电路XTAL4的3脚；通过连接电阻R93直接与U4B的4脚连接。

5.一种非接触式的船舶几何尺寸的视觉测量方法：其特征是采用如下步骤：

A、调节两台摄像机(1、2)使其视野有重叠区域、调节摄像机(3、4)使其视野有重叠区域，使总视区覆盖船体(7)所有被测点，分别以摄像机(1、2)和摄像机(3、4)为基本测量单元采用现场靶标(6)进行摄像机标定；

B、采用摄像机(1、2)获取求解船体(7)的长度和宽度的两幅图像数据，采用摄像机(3、4)获取船体(7)的长度和水上部分的高度的两幅图像数据；

C、采用基于区域的立体匹配算法，找到求解测量船体(7)的长度、宽度和水上部分船体高度的特征点及对应的世界坐标；

D、利用特征点及对应的世界坐标进行三维重建，求出两点间的距离，得到船体(7)的长、宽和船体水上部分的高度。