CN114459423B - 一种单目测算航行船舶的距离的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及航标技术领域，公开了一种单目测算航行船舶的距离的方法，包括以下步骤，S1，选距离水面高度已知的航标和摄像头，且待测点高度低于摄像头的中线；S2，摄像头以来往船舶经图像识别所标定的边框下边沿中心点为目标进行测距；S3，将船舶与航标灯之间的距离分解为俯视的Y轴距离d和X轴距离x3；S4，船舶距离航标的距离M的算法为
Figure DDA0003485023450000011
本发明能够通过单目对船舶进行测距。

Description

一种单目测算航行船舶的距离的方法
技术领域
本发明涉及航标技术领域，特别涉及一种单目测算航行船舶的距离的方法。
背景技术
航标是助航标志的简称，指标示航道方向、界限与碍航物的标志，包括过河标、沿岸标、导标、过渡导标、首尾导标、侧面标、左右通航标、示位标、泛滥标和桥涵标等。是帮助引导船舶航行、定位和标示碍航物与表示警告的人工标志。
航标用于帮助引导船舶航行、定位和标示碍航物与表示警告的人工标志，为各种水上活动提供安全信息的设施或系统。设于通航水域或其近处，以标示航道、锚地、滩险及其他碍航物的位置，表示水深、风情，指挥狭窄水道的交通。永久性航标载入各国出版的航标表和海图。
发明内容
本发明的目的是提供一种单目测算航行船舶的距离的方法，旨在使用航标的单目对航行的船舶进行测距。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种单目测算航行船舶的距离的方法，包括以下步骤，
S1，选距离水面高度已知的航标和摄像头，且待测点高度低于摄像头的中线；
S2，摄像头以来往船舶经图像识别所标定的边框下边沿中心点为目标进行测距；
S3，将船舶与航标灯之间的距离分解为俯视的Y轴距离d和X轴距离x3；
S4，船舶距离航标的距离M的算法为
Figure SMS_1
本发明的进一步设置为：所述d的计算方法包括，
S311，当船舶运行方向所在的直线与摄像头的距离最近时，船舶及部分水面成像；
S312，船舶所成的像与图像中心点之间像素个数为y1；
S313，靠近摄像头所成像的图像边缘距离中心点的像素个数为y2；
S314，所成图像边缘中点距离航标中轴的距离为D，则有
Figure SMS_2
本发明的进一步设置为：所述d的计算中，还需获得航标摄像头距离待测平面的高度为 H，摄像头焦距为f，则有
Figure SMS_3
所以，
Figure SMS_4
同时还存在有，
Figure SMS_5
综上可得，
Figure SMS_6
本发明的进一步设置为：所述x3的计算方法包括，
S321，船舶所在点的横向坐标为p；
S322，所成图片横向分辨率为P；
S323，图像下边缘在现实中的宽度为x1，则有
Figure SMS_7
本发明的进一步设置为：所述x3的计算方法包括
首先，x2为图像上边缘在现实中的宽度，由相似三角形可知
Figure SMS_8
将d的运算带入可知，
Figure SMS_9
同时，x3与x2之间还存在有以下关系
Figure SMS_10
综上可得，
Figure SMS_11
固
Figure SMS_12
/>
本发明的有益效果是：本申请实际测算的距离为待测船舶与航标和水面(船舶位于水面上)之间等高处之间的距离，其中由于在实际测算的时候也并非要求十分精准，因此将以上距离可以简略认为就是航标与船舶之间的距离；同时由于船舶大多距离航标较远，因此在实际测算的时候，也通常将船舶看做一个点进行测算，或在计算的时候，选择某个船舶成像的像素点进行测算都可。通过以上的测算，可以只通过一个摄像头即可对船舶的大概位置进行测算，并且距离的测算精度能够得到较好的保证，并且也不受天气、温度等的影响，同时测算的成本也较低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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是本发明一种单目测算航行船舶的距离的方法在计算d时的原理图；
图2是本发明一种单目测算航行船舶的距离的方法在计算x3时的原理图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种单目测算航行船舶的距离的方法，如图1和图2所示，包括以下步骤，
S1，选距离水面高度已知(用于测量或计算H的值，其既可以是固定已知的，也可以是可以经过简单测量得知的)的航标和摄像头，且待测点高度低于摄像头的中线；
S2，摄像头以来往船舶经图像识别所标定的边框下边沿中心点为目标进行测距(实际上是以船舶接触水面处的中间位置处，采用市面上常规的图像识别结构进行标定)；
S3，将船舶与航标灯之间的距离分解为俯视的Y轴距离d和X轴距离x3；
S4，船舶距离航标的距离M的算法为
Figure SMS_13
所述d的计算方法包括，
S311，当船舶运行方向所在的直线与摄像头的距离最近时，船舶及部分水面成像；
S312，船舶所成的像(船舶实际成像后较小，因此实际计算的时候，可以随机取某处的像素计算y1)与图像中心点之间像素个数为y1(实际上y1是指图1中a点和b点之间的像素个数，其中a点为f的左端位置)；
S313，靠近摄像头所成像的图像边缘距离中心点的像素个数为y2(实际上y2是指图1中 a点和c点之间的像素个数)；
S314，所成图像边缘中点距离航标中轴的距离为D，则有
Figure SMS_14
所述d的计算中，还需获得航标摄像头距离待测平面的高度为H，摄像头焦距为f，则有
Figure SMS_15
所以，
Figure SMS_16
同时还存在有，
Figure SMS_17
综上可得，
Figure SMS_18
所述x3的计算方法包括，
S321，船舶所在点的横向坐标为p；
S322，所成图片横向分辨率为P；
S323，图像下边缘在现实中的宽度为x1，则有
Figure SMS_19
所述x3的计算方法包括
首先，x2为图像上边缘在现实中的宽度，由相似三角形可知
Figure SMS_20
将d的运算带入可知，
Figure SMS_21
同时，x3与x2之间还存在有以下关系
Figure SMS_22
综上可得，
Figure SMS_23
固
Figure SMS_24
本发明提供的一种单目测算航行船舶的距离的方法，在实际测算的距离为待测船舶与航标和水面(船舶位于水面上)之间等高处之间的距离，其中由于在实际测算的时候也并非要求十分精准，因此将以上距离可以简略认为就是航标与船舶之间的距离；同时由于船舶大多距离航标较远，因此在实际测算的时候，既可以使用被标定的点进行测距，也可以将船舶看做一个点进行测算，或在计算的时候，选择某个船舶成像的像素点进行测算都可。通过以上的测算，可以只通过一个摄像头即可对船舶的大概位置进行测算，并且距离的测算精度能够得到较好的保证，并且也不受天气、温度等的影响，同时测算的成本也较低。
其中，在实际测算的时候，既可以是先计算出了d的值，然后直接结合某处的x3的值计算M的值；同时也可以是先记录某个地方的x3的值后，在后续得出d的值之后，再反向推算所需测距处的M的值。
需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (1)

1.一种单目测算航行船舶的距离的方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1，选距离水面高度已知的航标和摄像头，且待测点高度低于摄像头的中线；
S2，摄像头以来往船舶经图像识别所标定的边框下边沿中心点为目标进行测距；
S3，将船舶与航标灯之间的距离分解为俯视的Y轴距离d和X轴距离x3；
S4，船舶距离航标的距离M的算法为：
Figure QLYQS_1
；
所述d的计算方法包括，
S311，当船舶运行方向所在的直线与摄像头的距离最近时，船舶及部分水面成像；
S312，船舶所成的像与图像中心点之间像素个数为y1；
S313，靠近摄像头所成像的图像边缘距离中心点的像素个数为y2；
S314，所成图像边缘中点距离航标中轴的距离为D，则有：
Figure QLYQS_2
；
所述d的计算中，还需获得航标摄像头距离待测平面的高度为H，摄像头焦距为f，则有：
Figure QLYQS_3
；所以，/>
Figure QLYQS_4
；同时还存在有/>
Figure QLYQS_5
；
综上可得，
Figure QLYQS_6
；
所述x3的计算方法包括，
S321，船舶所在点的横向坐标为p；
S322，所成图片横向分辨率为P；
S323，图像下边缘在现实中的宽度为x1，则有
Figure QLYQS_7
；
所述x3的计算方法包括：
首先，x2为图像上边缘在现实中的宽度，由相似三角形可知
Figure QLYQS_8
；
将d的运算带入可知
Figure QLYQS_9
；
同时，x3与x2之间还存在有以下关系
Figure QLYQS_10
；
综上可得，
Figure QLYQS_11
；/>
固
Figure QLYQS_12
。/>
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