據統計，全球90%以上的貿易運輸依賴(lài)海運，海上航路的繁忙程度與日俱增。
“船舶在航行中不僅要準確識別前方的障礙物，還需要擴大視野，及時(shí)掌握周?chē)那闆r，以避免與鄰近船舶或其他障礙物發(fā)生碰撞?！惫枮I工程大學(xué)智能學(xué)院院長(cháng)蔡成濤教授告訴科技日報記者，目前大多數船舶的視覺(jué)識別設備只有兩到三路攝像頭，視野范圍有限，通常只有120度左右，無(wú)法全面覆蓋周?chē)h(huán)境，存在較大的安全隱患。
此外，海上天氣復雜多變，大霧、暴風(fēng)雨等極端天氣時(shí)常發(fā)生，導致船舶停航，降低了航運效率，增加了運營(yíng)成本。因此，研發(fā)一套能夠在各種極端天氣條件下正常工作的船舶視覺(jué)系統，成為航運領(lǐng)域的迫切需求。
“現在的船舶制造正在向無(wú)人化、智能化發(fā)展。在復雜海況下，如果沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的探測設備和可靠的決策系統，船就會(huì )在環(huán)境感知、目標探測中出現‘看不見(jiàn)’‘看不清’‘看不懂’的問(wèn)題?！辈坛蓾榻B道。
哈爾濱工程大學(xué)智能學(xué)院科研團隊經(jīng)過(guò)14年的不懈努力，成功研發(fā)出國內首套可以360度無(wú)死角觀(guān)看、監測海面及海洋環(huán)境的高分辨率多模全景視覺(jué)系統。這一系統如同為船舶裝上“智慧之眼”，使其能夠在白天、夜晚以及大霧等極端天氣條件下，全天候對海上目標進(jìn)行遠距離實(shí)時(shí)識別與監測。
這套系統由上下組合在一起的兩個(gè)“圓餅”構成?！懊總€(gè)‘圓餅’裝有8至12個(gè)攝像頭，上面一組是高分辨率可見(jiàn)光攝像頭，下面一組采用遠紅外攝像頭，組合在一起，就可以聯(lián)手應對高能見(jiàn)度和低能見(jiàn)度兩種海況?！闭劦竭@套系統的設計方案，蔡成濤如數家珍，“該系統的核心在于其高分辨率多模全景視覺(jué)技術(shù)?！蓖ㄟ^(guò)嵌入式系統，攝像頭采集到的船舶航行視覺(jué)信息能夠快速存儲并計算合成一幅360度全景圖，實(shí)時(shí)回傳給遠程測控中心和船載航行感知系統。
這一技術(shù)突破了傳統視覺(jué)系統在視野盲區、廣域感知和高分辨率細節平衡等方面的瓶頸，實(shí)現了全天候、全環(huán)境下的目標識別與監測。
安全可靠 應用廣泛
該系統融合可見(jiàn)光與紅外雙模數據，增強復雜環(huán)境下的目標感知能力，有效提升了低光照下的全景圖像采集質(zhì)量。
在硬件方面，該系統采用了最新的國產(chǎn)紅外成像機芯和國產(chǎn)微處理器，提升了熱成像能力，使得系統能在低能見(jiàn)度、遠距離條件下，更準確地識別目標。
軟件方面，團隊還通過(guò)多
鏡頭協(xié)同的高分辨率實(shí)時(shí)拼接技術(shù)，實(shí)現了定制化多鏡頭排布方案。多鏡頭在垂直方向上分為上下兩層排布，可協(xié)同工作。
此外，團隊還設計了輕量化的小目標檢測與全景圖像動(dòng)態(tài)捕捉技術(shù)，兼顧了嵌入式設備的低功耗與高精度需求，成功實(shí)現了多鏡頭協(xié)同的低功耗實(shí)時(shí)高分辨率全景拼接成像。這一技術(shù)的應用，使得系統在復雜環(huán)境下仍能保持高效運行，為智能化無(wú)人設備提供了可靠的技術(shù)支撐。
哈爾濱工程大學(xué)研發(fā)的這套高分辨率多模全景視覺(jué)系統不僅在智能船舶領(lǐng)域表現出色，還在環(huán)境監測、自動(dòng)駕駛、智能交通等多個(gè)領(lǐng)域展現了廣泛的應用前景。該系統已成功應用于全國首艘科研試驗船“海豚1”，并在多個(gè)企業(yè)的視覺(jué)航海感知系統、拖輪上的視覺(jué)自主靠離泊環(huán)境感知系統、安防
監控系統中得到了廣泛應用。
項目成員、哈爾濱工程大學(xué)智能學(xué)院教師曾薄文介紹，該系統在近三年的應用中，成功預判并預警了數次因視野盲區所導致的船舶碰撞，產(chǎn)生了顯著(zhù)的經(jīng)濟效益。
未來(lái)，隨著(zhù)無(wú)人船舶和自動(dòng)駕駛技術(shù)的不斷發(fā)展，這套高分辨率多模全景視覺(jué)系統有望在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。例如，在自動(dòng)駕駛汽車(chē)中，高分辨率多模全景視覺(jué)系統可以幫助車(chē)輛實(shí)時(shí)感知周?chē)h(huán)境，避免交通事故；在智能交通系統中，該系統可以用于監控交通流量，優(yōu)化交通管理。
哈爾濱工程大學(xué)研發(fā)的高分辨率多模全景視覺(jué)系統，不僅為船舶裝上了“智慧之眼”，也為海上航行安全提供了強有力的技術(shù)保障。
蔡成濤說(shuō)，這一系統的成功研發(fā)，標志著(zhù)我國在智能視覺(jué)感知領(lǐng)域取得了重要突破，未來(lái)有望在更多領(lǐng)域推動(dòng)智能化技術(shù)的應用與發(fā)展。隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們有理由相信，未來(lái)的海上航行將更加安全、高效。
