CN113657160B - 一种船舶关联方法、船舶关联装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种船舶关联方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。该方法包括：提取第一待关联船舶在监控画面中的第一位置特征，其中，监控画面通过预设的固定摄像头对现实水域拍摄而得；根据第一位置特征及预设的位置转换关系，确定第一待关联船舶在预设的极坐标系下的第一极坐标；读取航海设备的显示画面中的各个第二待关联船舶的第二位置特征；根据第二位置特征对各个第二待关联船舶进行位置解析，确定各个第二待关联船舶在极坐标系下的第二极坐标；将第一极坐标分别与各个第二极坐标进行匹配；将与第一极坐标匹配成功的第二极坐标所对应的第二待关联船舶与第一待关联船舶关联。通过本申请方案，可实现不同画面中船舶的自动关联。
Description
技术领域
本申请属于航海技术领域，尤其涉及一种船舶关联方法、船舶关联装置、电子设备及计算机可读存储介质。
背景技术
当前，航海设备的显示屏中所显示的船舶目标与水域的监控画面中的船舶目标之间，往往是通过分析船舶的行为特征(例如航速、航向和/或姿态等)进行人工关联，有时还需要借助甚高频(Very high frequency，VHF)通信进行人工确认。这种关联方法不仅增加了船舶管理人员的工作量，而且效率低下。
发明内容
本申请提供了一种船舶关联方法、船舶关联装置、电子设备及计算机可读存储介质，可实现航海设备的显示屏中所显示的船舶目标与水域的监控画面中的船舶目标的自动关联。
第一方面，本申请提供了一种船舶关联方法，包括：
提取第一待关联船舶在监控画面中的第一位置特征，其中，上述监控画面通过预设的固定摄像头对现实水域拍摄而得；
根据上述第一位置特征及预设的位置转换关系，确定上述第一待关联船舶在预设的极坐标系下的第一极坐标，其中，上述极坐标系基于上述现实水域中预设的参考点而建立，上述参考点的位置固定；
读取航海设备的显示画面中的各个第二待关联船舶的第二位置特征；
根据上述第二位置特征对各个第二待关联船舶进行位置解析，确定各个第二待关联船舶在上述极坐标系下的第二极坐标；
将上述第一极坐标分别与各个第二极坐标进行匹配；
将与上述第一极坐标匹配成功的第二极坐标所对应的第二待关联船舶与上述第一待关联船舶关联。
第二方面，本申请提供了一种船舶关联装置，包括：
提取模块，用于提取第一待关联船舶在监控画面中的第一位置特征，其中，上述监控画面通过预设的固定摄像头对现实水域拍摄而得；
第一确定模块，用于根据上述第一位置特征及预设的位置转换关系，确定上述第一待关联船舶在预设的极坐标系下的第一极坐标，其中，上述极坐标系基于上述现实水域中预设的参考点而建立，上述参考点的位置固定；
读取模块，用于读取航海设备的显示画面中的各个第二待关联船舶的第二位置特征；
第二确定模块，用于根据上述第二位置特征对各个第二待关联船舶进行位置解析，确定各个第二待关联船舶在上述极坐标系下的第二极坐标；
匹配模块，用于将上述第一极坐标分别与各个第二极坐标进行匹配；
关联模块，用于将与上述第一极坐标匹配成功的第二极坐标所对应的第二待关联船舶与上述第一待关联船舶关联。
第三方面，本申请提供了一种电子设备，上述电子设备包括存储器、处理器以及存储在上述存储器中并可在上述处理器上运行的计算机程序，上述处理器执行上述计算机程序时实现如上述第一方面的方法的步骤。
第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面的方法的步骤。
第五方面，本申请提供了一种计算机程序产品，上述计算机程序产品包括计算机程序，上述计算机程序被一个或多个处理器执行时实现如上述第一方面的方法的步骤。
本申请与现有技术相比存在的有益效果是：一方面，对于监控画面来说，提取第一待关联船舶在监控画面中的第一位置特征，其中，上述监控画面通过预设的固定摄像头对现实水域拍摄而得，并根据上述第一位置特征及预设的位置转换关系，确定上述第一待关联船舶在预设的极坐标系下的第一极坐标，其中，上述极坐标系基于上述现实水域中预设的参考点而建立，上述参考点的位置固定；另一方面，对于航海设备的显示画面来说，读取该显示画面中的各个第二待关联船舶的第二位置特征，并根据上述第二位置特征对各个第二待关联船舶进行位置解析，确定各个第二待关联船舶在上述极坐标系下的第二极坐标；最后将上述第一极坐标分别与各个第二极坐标进行匹配，并将与上述第一极坐标匹配成功的第二极坐标所对应的第二待关联船舶与上述第一待关联船舶关联。本申请方案通过找到监控画面中的船舶目标及航海设备的显示画面中的船舶目标在现实水域的极坐标系下的极坐标，实现对监控画面中的船舶目标及航海设备的显示画面中的船舶目标的匹配，并快速将匹配成功的监控画面中的船舶目标及航海设备的显示画面中的船舶目标进行关联，此过程无需用户干预，可实现航海设备的显示屏中所显示的船舶目标与水域的监控画面中的船舶目标的自动关联。可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的船舶关联方法的实现流程示意图；
图2是本申请实施例提供的方位角与极角的关系示意图；
图3是本申请实施例提供的监控画面及第一位置特征的示例图；
图4是本申请实施例提供的航海设备的显示画面及第二位置特征的示例图；
图5是本申请实施例提供的船舶关联装置的结构框图；
图6是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
下面对本申请实施例提供的一种船舶关联方法进行描述。请参阅图1，本申请实施例中的船舶关联方法包括：
步骤101，提取第一待关联船舶在监控画面中的第一位置特征。
在本申请实施例中，船舶管理人员可预先在一固定位置搭设一摄像头。需要注意的是，所要监控的现实水域应在该摄像头的视场角范围内。在该摄像头搭设完毕后，其位姿不再发生更改，也即，基于该摄像头所获取到的监控画面的监控范围已固定。该摄像头启动工作后，即可持续对该现实水域进行拍摄，由此可获得监控画面。仅作为示例，该摄像头可以是高清摄像头，以获得高清的监控画面。由于摄像头的拍摄可能会受到自然环境(例如雨水、雪花或雾霾)的影响，因此在拍摄获得原始的监控图像后，还需要进行图像降噪处理，由此才可得到较为清晰的监控画面。电子设备之后可采用预设的图像识别软件对该监控画面中的第一待关联船舶进行识别，以提取出该第一待关联船舶的第一位置特征。
步骤102，根据上述第一位置特征及预设的位置转换关系，确定上述第一待关联船舶在预设的极坐标系下的第一极坐标。
在本申请实施例中，可预先基于现实水域中的预设的参考点建立一个极坐标系。具体地，该极坐标系的原点为该参考点，极径为现实水域中的船舶到坐标系的原点的距离，也即，极径大小为现实水域中的船舶到参考点的距离；极角是现实水域船舶与水平轴的夹角，其中，当现实水域中的船舶到参考点的方位角在[0°,90°]范围内时，极角大小＝90°-现实水域中的船舶到参考点的方位角；当现实水域中的船舶到参考点的方位角在(90°,360°]范围内时，极角大小＝450°-现实水域中的船舶到参考点的方位角。请参阅表1，表1示出了极坐标系建立后，极角的取值及极径的取值：
表1
请参阅图2，图2给出了船舶与参考点的方位角与船舶在极坐标系下的极角之间的关系示意。
仅作为示例，假定计算出了现实水域中第一待关联船舶与参考点的距离为612m，现实水域中第一待关联船舶与参考点的方位角为305°，则该第一待关联船舶在该极坐标系下的极径为612，极角为145°。
需要注意的是，该参考点的位置固定，且电子设备已具有该参考点的准确地理位置信息，且该参考点在摄像头的视场角范围内，也即监控画面中应有该参考点。通常，船舶管理人员可选择出现在监控画面的中心区域的固定建筑物作为参考点。
船舶管理人员可预先对该现实水域进行现场数据采集及测量。可以理解，由于监控画面的监控范围固定，因而，监控画面中水面的一个位置必然唯一的对应了现实水域中的一个位置，且该对应关系是固定的。由此，通过对该现实水域进行现场数据采集及测量，即可构建一位置转换关系，可实现监控画面中的位置到现实水域中的位置的相互转换。由此，通过该位置转换关系对该第一位置特征进行转换，即可获得第一待关联船舶在现实水域的真实位置，由此可确定该第一待关联船舶在该极坐标系下的极坐标，记作第一极坐标。
步骤103，读取航海设备的显示画面中的各个第二待关联船舶的第二位置特征。
在本申请实施例中，航海设备的显示画面通常为电子海图。可以理解的是，电子海图中的各个船舶通常显示为几何符号(例如三角形)。对于航海设备来说，其通常可接收各个船舶所发送过来的航行信息，并将该航行信息显示于其显示画面中供船舶管理人员查阅。该航行信息实际上等价于该第二位置特征，因而电子设备可对显示画面中各个第二待关联船舶的航行信息进行读取，以此即可获取到各个第二待关联船舶的第二位置特征。
步骤104，根据上述第二位置特征对各个第二待关联船舶进行位置解析，确定各个第二待关联船舶在上述极坐标系下的第二极坐标。
在本申请实施例中，第二位置特征实际上表示了各个第二待关联船舶在现实水域中的位置。电子设备可根据第二位置特征对各个第二待关联船舶进行位置解析，以此确定各个第二待关联船舶在极坐标系下的极坐标，记作第二极坐标。
步骤105，将上述第一极坐标分别与各个第二极坐标进行匹配。
在本申请实施例中，可将第一待关联船舶的第一极坐标与各个第二待关联船舶的第二极坐标分别进行匹配，以确定是否有能够与该第一极坐标匹配上的第二极坐标。可以理解的是，若监控画面中的船舶与显示画面中的船舶是同一船舶，则二者在极坐标系下的极坐标应能够匹配成功。
步骤106，将与上述第一极坐标匹配成功的第二极坐标所对应的第二待关联船舶与上述第一待关联船舶关联。
在本申请实施例中，对于与第一极坐标匹配成功的第二极坐标所对应的第二待关联船舶来说，电子设备可推断其实际上与该第一待关联船舶是同一船舶。基于此，可将该第二待关联船舶与该第一待关联船舶进行关联操作，由此实现不同画面中的船舶的自动关联。仅作为示例，该关联操作可以是：为两艘船舶赋予同样的标识，并将该标识显示在监控画面及显示画面中。由此，船舶管理人员在查阅显示画面时，就可以快速获知该显示画面中的各个船舶对应的是监控画面中的哪一船舶；同样地，在查阅监控画面时，也可以快速获知该监控画面中的各个船舶对应的是显示画面中的哪一船舶，极大方便了船舶管理人员的船舶管理工作。
在一些实施例中，第一位置特征可以包括第一待关联船舶在监控画面中相对参考点的距离及方位角，可记作第一距离及第一方位角；则步骤102可具体表现为：
A1、根据上述第一距离、上述第一方位角及上述位置转换关系，确定上述第一待关联船舶在上述现实水域中相对上述参考点的第二距离及第二方位角。
A2、根据上述第二距离及上述第二方位角，确定上述第一待关联船舶在上述极坐标系下的第一极坐标。
也即，该第一位置特征并不用于表示该第一待关联船舶在监控画面中的绝对位置，而是用于表示该第一待关联船舶在监控画面中的相对位置(也即第一距离及第一方位角)，并根据位置转换关系将该监控画面中的相对位置转换为第一待关联船舶在现实水域中的相对位置(也即第二距离及第二方位角)。具体地，该位置转换关系包括：距离转换关系及方位角转换关系；则上述步骤A1中，电子设备可根据该第一距离、该第一方位角及该距离转换关系，确定第二距离，并根据第一方位角及方位角转换关系，确定第二方位角。
仅作为示例，该距离转换关系及该方位角转换关系可通过如下过程确定：
B1、可安排测量人员在现实水域进行现场数据采集，具体为：针对监控画面中出现的某一特定船舶，在现实水域中利用测距仪器和测角仪器迅速测量该特定船舶相对参考点的距离和方位角，并记录测量时间。
B2、可安排图像处理人员测量监控画面中该特定船舶相对参考点的距离和方位角，并记录测量时间。需要注意的是，为使得该监控画面中该特定船舶的船舶状态(也即执行步骤B2所获得的距离和方位角)与该现实水域中该特定船舶的船舶状态(也即执行步骤B1所获得的距离和方位角)一致，步骤B1及步骤B2的测量时间应相同。举例来说，步骤B1中测量人员是在下午14:15对特定船舶进行的第一次现场测量，则步骤B2中图像处理人员第一次要测量的监控画面应为14:15时的监控画面。
B3、在通过步骤B1及B2进行了若干次在现实水域中的测量及对监控画面的测量后，可基于所获得的数据建立数据库。该数据库中记录有：基于步骤B1所得的各个时刻下，船舶在现实水域中相对参考点的距离和方位角；以及，基于步骤B2所得的各个相应时刻下，船舶在监控画面中相对参考点的距离和方位角。
B4、考虑到基于摄像头拍摄所得的监控画面可能存在畸变，且拍摄时存在远小近大的规律，因而，可基于该数据库，采用卷积神经网络(Convolutional Neural Networks，CNN)通过深度学习拟合出现实水域中所测的距离与监控画面中所测的距离与方位角的关系；而对于方位角来说，虽然监控画面中的距离与方位角均会对现实水域中的方位角产生影响，但出于简化计算过程的考虑，基于该数据库，可采用CNN通过深度学习拟合出现实水域所测的方位角与监控画面中所测的方位角的关系。仅作为示例，通过深度学习，拟合出的距离转换关系可以为：L＝500·l·(1+e|sinα|)；方位角转换关系可以为：β＝α·e[|sinα|-1]；其中，L为船舶在现实水域中相对参考点的距离；l为船舶在监控画面中相对参考点的距离；α为船舶在监控画面中相对参考点的方位角；β为船舶在现实水域中相对参考点的方位角。
至此，已经得到了位置转换关系，也即距离转换关系及方位角转换关系；后续即可根据第一待关联船舶的第一距离(也即第一待关联船舶在监控画面中相对参考点的距离)、第一方位角(也即第一待关联船舶在监控画面中相对参考点的方位角)及该距离转换关系，计算得到第二距离(也即第一待关联船舶在现实水域中相对参考点的距离)，并可根据第一待关联船舶的第一方位角(也即第一待关联船舶在监控画面中相对参考点的方位角)及方位角转换关系，计算得到第二方位角(也即第一待关联船舶在现实水域中相对参考点的方位角)。由此，即可根据前文所给出的极坐标系下极角的取值及极径的取值，获得该第一待关联船舶的第一极坐标。
在一些实施例中，第二位置特征可以包括经度及纬度，则步骤104可具体表现为：
C1、根据各个第二待关联船舶的经度、纬度及预设的投影公式，确定各个第二待关联船舶在上述现实水域中相对上述参考点的第三距离及第三方位角。
其中，该投影公式为墨卡托投影公式，具体如下：
其中，C为现实水域中船舶到参考点的方位角(也即第三方位角)，S为现实水域中船舶到参考点的距离(也即第三距离)。Cλ为系数，通常取值7915.70；Dλ为经差，为第t帧监控画面所对应的显示画面中的第j艘船舶的经度值，λ为参考点的经度值；/>为纬差，/>为第t帧监控画面所对应的显示画面中的第j艘船舶的纬度值，/>为参考点的纬度值。
C2、根据上述第三距离及上述第三方位角，确定各个第二待关联船舶在上述极坐标系下的第二极坐标。
由此，可根据前文所给出的极坐标系下极角的取值及极径的取值，获得各个第二待关联船舶的极坐标，记作第二极坐标。仅作为示例，假定计算出某一第二待关联船舶在现实水域中与参考点的距离为610m，与参考点的方位角为302°，则该第二待关联船舶在极坐标系下的极径为610，极角为148°。
可以理解的是，步骤101及102，与步骤103及104，应保持同步。也即，监控画面与现实画面应保持同步，才可获取到同一时刻下，第一待关联船舶在监控画面中的第一位置特征以获得对应的第一极坐标系，以及各个第二待关联船舶在监控画面中的第二位置特征以获得对应的第二极坐标。
在一些实施例中，针对任一第二待关联船舶的第二极坐标，可通过如下过程判断该第二极坐标是否与第一极坐标相匹配：
D1、计算上述第一极坐标与上述第二极坐标的极径差值绝对值，以及，计算上述第一极坐标与上述第二极坐标的极角差值绝对值。
仅作为示例，可记该第一待关联船舶的极径为A1，记该第二待关联船舶的极径为A2；记该第一待关联船舶的极角为B1，记该第二待关联船舶的极角为B2，则可计算|A1-A2|的值(也即极径差值绝对值)及|B1-B2|的值(也即极角差值绝对值)。
D2、若上述极径差值绝对值小于预设的极径差值阈值，并且，上述极角差值绝对值小于预设的极角差值阈值，则确定上述第二极坐标与上述第一极坐标匹配成功。
预先设定有一极径差值阈值A0及极角差值阈值B0，则可检测|A1-A2|＜A0及|B1-B2|＜B0是否成立。若成立，则可确定该第二极坐标与该第一极坐标匹配成功。可以理解的是，该极径差值阈值A0与该极角差值阈值B0可根据实际所需精度而设定，此处不作限定。
D3、若上述极径差值绝对值大于等于预设的极径差值阈值，和/或，上述极角差值绝对值大于等于预设的极角差值阈值，则确定上述第二极坐标与上述第一极坐标匹配失败。
若|A1-A2|＜A0及|B1-B2|＜B0不成立，也即，若|A1-A2|≥A0和/或|B1-B2|≥B0，则可确定该第二极坐标与该第一极坐标匹配失败。
可以理解，电子设备可通过如上方式依次将该第一极坐标与各个第二极坐标进行匹配，直至找到可以与该第一极坐标匹配成功的第二极坐标为止。其实际意义表示的是将监控画面中的某一船舶与航海设备的显示画面中的各个船舶依次进行比对，从而找到能够与监控画面中的该某一船舶相匹配的显示画面中的船舶。
在一些实施例中，在步骤101之前，电子设备会先检测该监控画面中的各个船舶的位置是否发生移动，并将该监控画面中位置发生移动的船舶依次确定为第一待关联船舶。由此，即可根据每次所确定的第一待关联船舶进行本申请实施例中的各个操作，最终使得该监控画面中的所有船舶都能与航海设备的显示画面中的对应船舶相关联。当然，第一待关联船舶必然是还未与显示画面中的任一船舶相关联的船舶，此处不再赘述。
具体地，可通过如下过程判断监控画面中的各个船舶的位置是否发生移动：采用预设的图像识别软件对监控画面中的各个船舶进行识别，得到各个船舶的第一位置特征。为便于说明，可记作其中，t代表第t帧监控画面，i代表该监控画面的第i艘船舶，比如的意思是第一帧监控画面中的第2艘船舶的位置特征。可以理解，可遵循预设的船舶编号规则，为监控画面中的各艘船舶进行编号。由于船舶在进入监控画面后，就可对该船舶进行锁定及跟踪，因而，后续每帧监控画面都可继续延续该编号。同时，由于摄像头是持续进行拍摄，因而相邻两帧监控画面的间隔时间较短，由此可保证船舶不会瞬间驶出该监控画面。
在这种应用场景下，该第一位置特征实际上包含有如下三部分信息：除了前文已给出的船舶在监控画面中相对参考点的距离及方位角之外，还有画面次序。如图3所示，仅作为示例，(5.7cm；305°)，表示的是：第一帧监控画面中，第二艘船舶到参考点的距离为5.7厘米，到参考点的方位角为305度。
以代表第i艘船舶在第t帧监控画面中的第一位置特征；以/>代表第i艘船舶在t+1帧监控画面中的第一位置特征；若/>则可确定第i条船舶是静止状态。反之，若/>则可确定该第i艘船舶是移动状态。
仅作为示例，假定目前已知：(5.7cm；305°)，且/>(5.7cm；305°)，由于此时可判断监控画面中的第二艘船舶为静止的船舶。假定目前已知：/>(5.7cm；305°)，/>(5.9cm；300°)，由于/> 此时可判断监控画面中的第二艘船舶为移动的船舶，则在该船舶还不存在相关联的显示画面中的船舶的情况下，该船舶可被确定为第一待关联船舶。此时，可基于/>执行步骤101，确定该船舶在现实水域中到参考点的距离为612m，方位角为305°，再执行步骤102，确定该船舶的第一极坐标为：极径612m与极角145°。
相应地，在一些实施例中，在步骤103之前，电子设备会先检测航海设备的显示画面中的各个船舶的位置是否发生移动，并将该显示画面中位置发生移动的所有船舶均确定为第二待关联船舶。由此，即可将所有第二待关联船舶依次与当前确定的第一待关联船舶进行匹配，以实现监控画面中及显示画面中对应船舶的关联。当然，第二待关联船舶必然是还未与监控画面中的任一船舶相关联的船舶，此处不再赘述。
具体地，可通过如下过程判断显示画面中的各个船舶的位置是否发生移动：
通过各条船舶在显示画面中的航行信息，得到各个船舶的第二位置特征。为便于说明，可记作其中，t表示第t帧监控画面所对应的时刻下的显示画面，j表示该显示画面的第j艘船舶，比如/>的意思是第一帧监控画面所对应的时刻下的显示画面中的第2艘船舶的第二位置特征。可以理解，可遵循预设的船舶编号规则，为显示画面中的船舶进行编号。由于船舶在进入显示画面后，就可对该船舶进行锁定及跟踪，因而，后续每个时刻下的监控画面都可继续延续该编号。同时，由于显示画面是持续显示各个船舶的状态，因而相邻两帧显示画面的间隔时间较短，由此可保证船舶不会瞬间驶出该显示画面。
在这种应用场景下，该第二位置特征实际上包含有如下三部分信息：除了前文已给出的船舶在显示画面中相对参考点的距离及方位角之外，还有画面次序。如图4所示，仅作为示例，(38.1°N；121.8°E)，表示的是：第一帧监控画面所对应的显示画面中，第二艘船舶到参考点的纬度为北纬38.1度，经度为东经121.8度。
以代表第j艘船舶在第t帧监控画面所对应的显示画面中的第二位置特征；以代表第j艘船舶在t+1帧监控画面所对应的显示画面中的第二位置特征；若则可确定该第j艘船舶是静止状态。反之，若/>则可确定该第j艘船舶是移动状态。
仅作为示例，假定目前已知：(38.1°N；121.8°E)，且/>(38.1°N；121.8°E)，由于/>此时可判断该显示画面中的第二艘船舶为静止的船舶。假定目前已知：/>(38.1°N；121.8°E)，/>(38.2°N；121.5°E)，由于/> 此时可判断该显示画面中的第二艘船舶为移动的船舶，则在该船舶还不存在相关联的监控画面中的船舶的情况下，该船舶可被确定为第二待关联船舶。后续可基于/>(38.1°N；121.8°E)执行步骤103，确定该船舶在现实水域中到参考点的距离为610m，方位角为302°，再执行步骤104，确定该船舶的第二极坐标为：极径610m与极角148°。
由上可见，通过本申请实施例，通过找到监控画面中的船舶目标及航海设备的显示画面中的船舶目标在现实水域的极坐标系下的极坐标，实现对监控画面中的船舶目标及航海设备的显示画面中的船舶目标的匹配，并快速将匹配成功的监控画面中的船舶目标及航海设备的显示画面中的船舶目标进行关联，此过程无需用户干预，可实现航海设备的显示屏中所显示的船舶目标与水域的监控画面中的船舶目标的自动关联。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文所提供的船舶关联方法，本申请实施例还提供了一种船舶关联装置。请参阅图5，本申请实施例中的船舶关联装置500包括：
提取模块501，用于提取第一待关联船舶在监控画面中的第一位置特征，其中，上述监控画面通过预设的固定摄像头对现实水域拍摄而得；
第一确定模块502，用于根据上述第一位置特征及预设的位置转换关系，确定上述第一待关联船舶在预设的极坐标系下的第一极坐标，其中，上述极坐标系基于上述现实水域中预设的参考点而建立，上述参考点的位置固定；
读取模块503，用于读取航海设备的显示画面中的各个第二待关联船舶的第二位置特征；
第二确定模块504，用于根据上述第二位置特征对各个第二待关联船舶进行位置解析，确定各个第二待关联船舶在上述极坐标系下的第二极坐标；
匹配模块505，用于将上述第一极坐标分别与各个第二极坐标进行匹配；
关联模块506，用于将与上述第一极坐标匹配成功的第二极坐标所对应的第二待关联船舶与上述第一待关联船舶关联。
可选地，上述第一位置特征包括上述第一待关联船舶在上述监控画面中相对上述参考点的第一距离及第一方位角；上述第一确定模块502，包括：
第一确定单元，用于根据上述第一距离、上述第一方位角及上述位置转换关系，确定上述第一待关联船舶在上述现实水域中相对上述参考点的第二距离及第二方位角；
第二确定单元，用于根据上述第二距离及上述第二方位角，确定上述第一待关联船舶在上述极坐标系下的第一极坐标。
可选地，上述位置转换关系包括距离转换关系及方位角转换关系；上述第一确定单元，包括：
第一距离确定子单元，用于根据上述第一距离、上述第一方位角及上述距离转换关系，确定上述第二距离；
第一方位角确定子单元，用于根据上述第一方位角及上述方位角转换关系，确定上述第二方位角。
可选地，上述第二位置特征包括经度及纬度；上述第二确定模块504，包括：
第三确定单元，用于根据各个第二待关联船舶的经度、纬度及预设的投影公式，确定各个第二待关联船舶在上述现实水域中相对上述参考点的第三距离及第三方位角；
第四确定单元，用于根据上述第三距离及上述第三方位角，确定各个第二待关联船舶在上述极坐标系下的第二极坐标。
可选地，上述匹配模块505，包括：
计算单元，用于针对每个第二极坐标，计算上述第一极坐标与上述第二极坐标的极径差值绝对值，以及，计算上述第一极坐标与上述第二极坐标的极角差值绝对值；
判断单元，用于若上述极径差值绝对值小于预设的极径差值阈值，并且，上述极角差值绝对值小于预设的极角差值阈值，则确定上述第二极坐标与上述第一极坐标匹配成功，若上述极径差值绝对值大于等于预设的极径差值阈值，和/或，上述极角差值绝对值大于等于预设的极角差值阈值，则确定上述第二极坐标与上述第一极坐标匹配失败。
可选地，上述船舶关联装置500还包括：
第一检测模块，用于检测上述监控画面中的各个船舶的位置是否发生移动；
第一船舶确定模块，用于将上述监控画面中位置发生移动的船舶依次确定为第一待关联船舶。
可选地，上述船舶关联装置500还包括：
第二检测模块，检测上述显示画面中的各个船舶的位置是否发生移动；
第二船舶确定模块，将上述显示画面中所有位置发生移动的船舶均确定为第二待关联船舶。
由上可见，本申请实施例中，通过找到监控画面中的船舶目标及航海设备的显示画面中的船舶目标在现实水域的极坐标系下的极坐标，实现监控画面中的船舶目标及航海设备的显示画面中的船舶目标的匹配，并快速将匹配成功的监控画面中的船舶目标及航海设备的显示画面中的船舶目标进行关联，此过程无需用户干预，可实现航海设备的显示屏中所显示的船舶目标与水域的监控画面中的船舶目标的自动关联。
对应于上文所提供的船舶关联方法，本申请实施例还提供了一种电子设备，参见图6，本申请实施例中的电子设备6包括：存储器601，一个或多个处理器602(图6中仅示出一个)及存储在存储器601上并可在处理器上运行的计算机程序。其中：存储器601用于存储软件程序以及模块，处理器602通过运行存储在存储器601的软件程序以及单元，从而执行各种功能应用以及数据处理，以获取上述预设事件对应的资源。具体地，处理器602通过运行存储在存储器601的上述计算机程序时实现以下步骤：
提取第一待关联船舶在监控画面中的第一位置特征，其中，上述监控画面通过预设的固定摄像头对现实水域拍摄而得；
根据上述第一位置特征及预设的位置转换关系，确定上述第一待关联船舶在预设的极坐标系下的第一极坐标，其中，上述极坐标系基于上述现实水域中预设的参考点而建立，上述参考点的位置固定；
读取航海设备的显示画面中的各个第二待关联船舶的第二位置特征；
根据上述第二位置特征对各个第二待关联船舶进行位置解析，确定各个第二待关联船舶在上述极坐标系下的第二极坐标；
将上述第一极坐标分别与各个第二极坐标进行匹配；
将与上述第一极坐标匹配成功的第二极坐标所对应的第二待关联船舶与上述第一待关联船舶关联。
假设上述为第一种可能的实施方式，则在第一种可能的实施方式作为基础而提供的第二种可能的实施方式中，上述第一位置特征包括上述第一待关联船舶在上述监控画面中相对上述参考点的第一距离及第一方位角；上述根据上述第一位置特征及预设的位置转换关系，确定上述第一待关联船舶在预设的极坐标系下的第一极坐标，包括：
根据上述第一距离、上述第一方位角及上述位置转换关系，确定上述第一待关联船舶在上述现实水域中相对上述参考点的第二距离及第二方位角；
根据上述第二距离及上述第二方位角，确定上述第一待关联船舶在上述极坐标系下的第一极坐标。
在上述第二种可能的实施方式作为基础而提供的第三种可能的实施方式中，上述位置转换关系包括距离转换关系及方位角转换关系；上述根据上述第一距离、上述第一方位角及上述位置转换关系，确定上述第一待关联船舶在上述现实水域中相对上述参考点的第二距离及第二方位角，包括：
根据上述第一距离、上述第一方位角及上述距离转换关系，确定上述第二距离；
根据上述第一方位角及上述方位角转换关系，确定上述第二方位角。
在上述第一种可能的实施方式作为基础而提供的第四种可能的实施方式中，上述第二位置特征包括经度及纬度；上述根据上述第二位置特征对各个第二待关联船舶进行位置解析，确定各个第二待关联船舶在上述极坐标系下的第二极坐标，包括：
根据各个第二待关联船舶的经度、纬度及预设的投影公式，确定各个第二待关联船舶在上述现实水域中相对上述参考点的第三距离及第三方位角；
根据上述第三距离及上述第三方位角，确定各个第二待关联船舶在上述极坐标系下的第二极坐标。
在上述第一种可能的实施方式作为基础而提供的第五种可能的实施方式中，上述将上述第一极坐标分别与各个第二极坐标进行匹配，包括：
针对每个第二极坐标，计算上述第一极坐标与上述第二极坐标的极径差值绝对值，以及，计算上述第一极坐标与上述第二极坐标的极角差值绝对值；
若上述极径差值绝对值小于预设的极径差值阈值，并且，上述极角差值绝对值小于预设的极角差值阈值，则确定上述第二极坐标与上述第一极坐标匹配成功；
若上述极径差值绝对值大于等于预设的极径差值阈值，和/或，上述极角差值绝对值大于等于预设的极角差值阈值，则确定上述第二极坐标与上述第一极坐标匹配失败。
在上述第一种可能的实施方式作为基础，或者上述二种可能的实施方式作为基础，或者上述第三种可能的实施方式作为基础，或者上述第四种可能的实施方式作为基础，或者上述第五种可能的实施方式作为基础而提供的第六种可能的实施方式中，在上述提取第一待关联船舶在监控画面中的第一位置特征之前，处理器602通过运行存储在存储器601的上述计算机程序时实现以下步骤：
检测上述监控画面中的各个船舶的位置是否发生移动；
将上述监控画面中位置发生移动的船舶依次确定为第一待关联船舶。
在上述第一种可能的实施方式作为基础，或者上述二种可能的实施方式作为基础，或者上述第三种可能的实施方式作为基础，或者上述第四种可能的实施方式作为基础，或者上述第五种可能的实施方式作为基础而提供的第七种可能的实施方式中，在上述读取航海设备的显示画面中的各个第二待关联船舶的第二位置特征之前，处理器602通过运行存储在存储器601的上述计算机程序时实现以下步骤：
检测上述显示画面中的各个船舶的位置是否发生移动；
将上述显示画面中所有位置发生移动的船舶均确定为第二待关联船舶。
应当理解，在本申请实施例中，所称处理器602可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器601可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器602提供指令和数据。存储器601的一部分或全部还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器601还可以存储设备类型的信息。
由上可见，本申请实施例中，通过找到监控画面中的船舶目标及航海设备的显示画面中的船舶目标在现实水域的极坐标系下的极坐标，实现监控画面中的船舶目标及航海设备的显示画面中的船舶目标的匹配，并快速将匹配成功的监控画面中的船舶目标及航海设备的显示画面中的船舶目标进行关联，此过程无需用户干预，可实现航海设备的显示屏中所显示的船舶目标与水域的监控画面中的船舶目标的自动关联。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将上述系统的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者外部设备软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，上述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，系统或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关联的硬件来完成，上述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，上述计算机程序包括计算机程序代码，上述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。上述计算机可读存储介质可以包括：能够携带上述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机可读存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，上述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读存储介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种船舶关联方法，其特征在于，包括：
提取第一待关联船舶在监控画面中的第一位置特征，其中，所述监控画面通过预设的固定摄像头对现实水域拍摄而得；
根据所述第一位置特征及预设的位置转换关系，确定所述第一待关联船舶在预设的极坐标系下的第一极坐标，其中，所述极坐标系基于所述现实水域中预设的参考点而建立，所述参考点的位置固定；
读取航海设备的显示画面中的各个第二待关联船舶的第二位置特征；
根据所述第二位置特征对各个第二待关联船舶进行位置解析，确定各个第二待关联船舶在所述极坐标系下的第二极坐标；
将所述第一极坐标分别与各个第二极坐标进行匹配；
将与所述第一极坐标匹配成功的第二极坐标所对应的第二待关联船舶与所述第一待关联船舶关联；
其中，所述第一位置特征包括所述第一待关联船舶在所述监控画面中相对所述参考点的第一距离及第一方位角；所述根据所述第一位置特征及预设的位置转换关系，确定所述第一待关联船舶在预设的极坐标系下的第一极坐标，包括：
根据所述第一距离、所述第一方位角及所述位置转换关系，确定所述第一待关联船舶在所述现实水域中相对所述参考点的第二距离及第二方位角；
根据所述第二距离及所述第二方位角，确定所述第一待关联船舶在所述极坐标系下的第一极坐标；
其中，所述第二位置特征包括经度及纬度；所述根据所述第二位置特征对各个第二待关联船舶进行位置解析，确定各个第二待关联船舶在所述极坐标系下的第二极坐标，包括：
根据各个第二待关联船舶的经度、纬度及预设的投影公式，确定各个第二待关联船舶在所述现实水域中相对所述参考点的第三距离及第三方位角；
根据所述第三距离及所述第三方位角，确定各个第二待关联船舶在所述极坐标系下的第二极坐标；
所述投影公式为墨卡托投影公式，具体如下：
其中，C为第三方位角；S为第三距离；Cλ为取定值的系数；Dλ为经差， 为第t帧监控画面所对应的显示画面中的第j艘船舶的经度值，λ为参考点的经度值；/>为纬差， 为第t帧监控画面所对应的显示画面中的第j艘船舶的纬度值，/>为参考点的纬度值。
2.如权利要求1所述的船舶关联方法，其特征在于，所述位置转换关系包括距离转换关系及方位角转换关系；所述根据所述第一距离、所述第一方位角及所述位置转换关系，确定所述第一待关联船舶在所述现实水域中相对所述参考点的第二距离及第二方位角，包括：
根据所述第一距离、所述第一方位角及所述距离转换关系，确定所述第二距离；
根据所述第一方位角及所述方位角转换关系，确定所述第二方位角。
3.如权利要求1所述的船舶关联方法，其特征在于，所述将所述第一极坐标分别与各个第二极坐标进行匹配，包括：
针对每个第二极坐标，计算所述第一极坐标与所述第二极坐标的极径差值绝对值，以及，计算所述第一极坐标与所述第二极坐标的极角差值绝对值；
若所述极径差值绝对值小于预设的极径差值阈值，并且，所述极角差值绝对值小于预设的极角差值阈值，则确定所述第二极坐标与所述第一极坐标匹配成功；
若所述极径差值绝对值大于等于预设的极径差值阈值，和/或，所述极角差值绝对值大于等于预设的极角差值阈值，则确定所述第二极坐标与所述第一极坐标匹配失败。
4.如权利要求1至3任一项所述的船舶关联方法，其特征在于，在所述提取第一待关联船舶在监控画面中的第一位置特征之前，所述船舶关联方法还包括：
检测所述监控画面中的各个船舶的位置是否发生移动；
将所述监控画面中位置发生移动的船舶依次确定为第一待关联船舶。
5.如权利要求1至3任一项所述的船舶关联方法，其特征在于，在所述读取航海设备的显示画面中的各个第二待关联船舶的第二位置特征之前，所述船舶关联方法还包括：
检测所述显示画面中的各个船舶的位置是否发生移动；
将所述显示画面中所有位置发生移动的船舶均确定为第二待关联船舶。
6.一种船舶关联装置，其特征在于，包括：
提取模块，用于提取第一待关联船舶在监控画面中的第一位置特征，其中，所述监控画面通过预设的固定摄像头对现实水域拍摄而得；
第一确定模块，用于根据所述第一位置特征及预设的位置转换关系，确定所述第一待关联船舶在预设的极坐标系下的第一极坐标，其中，所述极坐标系基于所述现实水域中预设的参考点而建立，所述参考点的位置固定；
读取模块，用于读取航海设备的显示画面中的各个第二待关联船舶的第二位置特征；
第二确定模块，用于根据所述第二位置特征对各个第二待关联船舶进行位置解析，确定各个第二待关联船舶在所述极坐标系下的第二极坐标；
匹配模块，用于将所述第一极坐标分别与各个第二极坐标进行匹配；
关联模块，用于将与所述第一极坐标匹配成功的第二极坐标所对应的第二待关联船舶与所述第一待关联船舶关联；
其中，所述第一位置特征包括所述第一待关联船舶在所述监控画面中相对所述参考点的第一距离及第一方位角；所述第一确定模块，包括：
第一确定单元，用于根据所述第一距离、所述第一方位角及所述位置转换关系，确定所述第一待关联船舶在所述现实水域中相对所述参考点的第二距离及第二方位角；
第二确定单元，用于根据所述第二距离及所述第二方位角，确定所述第一待关联船舶在所述极坐标系下的第一极坐标；
其中，所述第二位置特征包括经度及纬度；所述第二确定模块，包括：
第三确定单元，用于根据各个第二待关联船舶的经度、纬度及预设的投影公式，确定各个第二待关联船舶在所述现实水域中相对所述参考点的第三距离及第三方位角；
第四确定单元，用于根据所述第三距离及所述第三方位角，确定各个第二待关联船舶在所述极坐标系下的第二极坐标；
所述投影公式为墨卡托投影公式，具体如下：
其中，C为第三方位角；S为第三距离；Cλ为取定值的系数；Dλ为经差， 为第t帧监控画面所对应的显示画面中的第j艘船舶的经度值，λ为参考点的经度值；/>为纬差， 为第t帧监控画面所对应的显示画面中的第j艘船舶的纬度值，/>为参考点的纬度值。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的方法。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |