多路視頻拼接技術(shù)-船舶360全景影像系統(tǒng)

一、項(xiàng)目背景

港作拖輪作為港口配套設(shè)施的一部分，即為港口基礎(chǔ)設(shè)施的組成部分，是與碼頭主體工程同步配套建設(shè)，以滿足碼頭建成投入運(yùn)行需要。

同時(shí)船舶進(jìn)出港口或移泊大都用拖輪協(xié)助，有的港口因航道狹窄，船舶不能動(dòng)車，全部需要靠拖輪。

拖輪的尺寸小，但功率大、強(qiáng)度高、穩(wěn)性好、操作靈活，多用于協(xié)助他船進(jìn)行港內(nèi)操縱。大功率拖輪還可以用于海上拖帶。

有的港作拖輪兼有消防設(shè)施，主要用于撲救港內(nèi)船舶火災(zāi)。船上設(shè)有消防炮，用于噴射泡沫或高壓水柱，并設(shè)有液壓升降臺(tái)，用于撲救高處火災(zāi)。

港作拖輪作業(yè)類型有：助泊作業(yè)、拖帶作業(yè)、搶險(xiǎn)救助作業(yè)、消防監(jiān)護(hù)作業(yè)等。

⒈助泊作業(yè)

指拖輪協(xié)助大輪進(jìn)行離、靠碼頭、系解浮筒的一種專業(yè)性工作。

⒉拖帶作業(yè)

指由拖輪拖運(yùn)非自航船（物）或協(xié)助機(jī)動(dòng)船靠離、掉頭、護(hù)航、搶救等的一種專業(yè)性工作。拖帶作業(yè)有以下幾種方法：

⑴拖頭

指用拖纜將被拖船的船首與拖船連結(jié)在一起的拖帶方法。

⑵拖腰

指用拖纜將被拖船的船中附近的部位與拖輪連結(jié)在一起的拖帶方法。

⑶拖尾

指用拖纜將被拖船尾部與拖輪連結(jié)在一起的拖帶方法。

⑷頂尾拖頭

指先用拖輪船首頂推被拖船的船尾至適當(dāng)角度后再拖頭的一種拖帶方法。

⑸頂推

指拖輪用船首頂推被拖船的拖帶方法。

⑹傍拖

指拖輪用首纜、肩纜、尾纜、橫纜和被拖船連成一體的拖帶方法。

⑺吊拖

指被拖船通過拖纜套掛在拖輪鉤上或直接連接在拖輪絞纜機(jī)上的一種拖帶方法。

⒊搶險(xiǎn)救助作業(yè)

指對港內(nèi)因失控、擱淺、操縱能力受限而喪失自航能力的船舶實(shí)施救助及拖帶的作業(yè)。

⒋消防監(jiān)護(hù)作業(yè)

指對港內(nèi)發(fā)生火災(zāi)及運(yùn)輸危險(xiǎn)品的船舶實(shí)施消防和監(jiān)護(hù)的作業(yè)。

因此，我們看到其實(shí)拖船在應(yīng)用途徑上十分**，而且港口情況由于受到水流潮汐、風(fēng)力風(fēng)向等等因素的影響，使得海上作業(yè)難度非常大，同時(shí)拖船是需要主動(dòng)用船體靠近被拖大船的，所以對船體和大船之間的距離控制要求十分高，在過去都是船長根據(jù)所處海域氣象、海況、水深及周圍船舶通航密度情況指揮作業(yè)，這種方式對于指揮人員的經(jīng)驗(yàn)、專注度、精力甚至身體條件要求都十分高，所以需要采用借用先進(jìn)的技術(shù)手段對現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境進(jìn)行**監(jiān)測，輔助作業(yè)指揮人員完成作業(yè)操作。

二、船體視頻監(jiān)控需求分析

我們從拖船的作業(yè)類型和作業(yè)要求來看，拖船船體的各個(gè)方位都有可能去主動(dòng)靠近大船船體，同時(shí)靠近船體的距離會(huì)逐漸縮小，這樣在視頻監(jiān)控上就會(huì)存在如下需求：

1、距離上是一個(gè)由遠(yuǎn)而近的過程，那么在視覺感觀上就是正面船體局部會(huì)逐步放大，甚至充滿整個(gè)人眼的視角，導(dǎo)致單純采用人眼無法有效判斷真實(shí)距離，這就需要能有周圍環(huán)境的物體在視線中進(jìn)行參考；

2、由于作業(yè)類型的不同，會(huì)有不同作業(yè)操作，拖船會(huì)采用不同的船體部分去靠近大船，因此在進(jìn)行視頻監(jiān)控輔助作業(yè)時(shí)應(yīng)充分考慮到船體的各個(gè)部分，并充分了解作業(yè)類型對于作業(yè)安全距離的定義；

3、由于拖船與大船之間的距離是逐步靠近的，相互之間的安全距離會(huì)越來越小，這樣就對于視頻監(jiān)控成像延時(shí)會(huì)有一定要求，避免視頻監(jiān)控成像和實(shí)際情況時(shí)間誤差過大導(dǎo)致延誤操作時(shí)機(jī)；

4、由于攝像機(jī)的物理因素給圖像帶來很多畸變，而往往一些畸變會(huì)導(dǎo)致人的視覺出現(xiàn)重大誤判，所以在攝像機(jī)選擇上要選擇視覺畸變校正效果優(yōu)良，攝像機(jī)成像畫面無變形，減少攝像機(jī)成像物理畸變的誤差。

5、由于拖船日常還承擔(dān)了日常消防監(jiān)護(hù)作業(yè)工作，那么對于港口內(nèi)船舶的情況要能盡量做到一圖呈現(xiàn)，可以幫助監(jiān)控人員快速發(fā)現(xiàn)港口內(nèi)的險(xiǎn)情。

三、多路視頻拼接技術(shù)-船舶360全景影像系統(tǒng)解決方案為提升拖船的日常工作效率和作業(yè)安全性，我們建議在拖船的四周安裝六臺(tái)180°全景攝像機(jī)，對著六個(gè)不同的方位進(jìn)行日常監(jiān)控，同時(shí)在拖船正中間豎立監(jiān)控桿安裝一臺(tái)360°全景攝像機(jī)，對拖船四周情況進(jìn)行全景360°實(shí)時(shí)監(jiān)控。

對于進(jìn)行四周全景監(jiān)控的360°全景攝像機(jī)來說要能保證四周環(huán)境一圖呈現(xiàn)，避免攝像機(jī)監(jiān)控畫面分散，導(dǎo)致監(jiān)控人員在多個(gè)畫面中匹配場景環(huán)境，可以快速發(fā)現(xiàn)環(huán)境的變化和定位問題。

而拖船船體和大船進(jìn)行作業(yè)時(shí)，有時(shí)會(huì)直接船體接觸，所以拖船船體四周安裝的攝像機(jī)盡量選擇合適焦距的鏡頭，同時(shí)由于靠近大船后視角可能會(huì)出現(xiàn)大船局部占滿的情況，所以選擇視角到180°的全景攝像機(jī)，以滿足船體靠近時(shí)能觀察到一些細(xì)微的變化，方便控制拖船航行速度。