专利名称：一种船舶几何尺寸的测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种船舶几何尺寸的测量装置，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
技术问题本实用新型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 船舶几何尺寸的测量装置，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。
技术方案本实用新型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耙标。
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。
技术效果本实用新型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。
图1是本实用新型的测量装置示意图；图2是图1中现场测量主机5组成框图3 (a)是图2中本实用新型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)是本实用新型网络通信接口硬件电路原理图4 (a)是本实用新型视频转换电路占用中央处理器资源的资源分配图； 图4 (b)是本实用新型第l路视频转换电路原理图； 图4 (c)是本实用新型第2路视频转换电路原理图； 图4 (d)是本实用新型第3路视频转换电路原理图； 图4 (e)是本实用新型第4路视频转换电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型由船体7、摄像机l、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1/24-1/1000SEC， 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20-5000cni范 围内可调。在该4台摄像机之间安装现场耙标6。现场靶标6为T字型耙标，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IO、异步串行通信电路单元ll、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4齡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水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ll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
5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M、 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)所示是本实用新型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T0UT0 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T0UT1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，本实用新型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RIOO、上拉电阻RIOI、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、ll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X寸系统的视频编码电路 进行初始化配置。
如图4 (b)所示是本实用新型的第l路视频转换电路原理图，摄像机l输出的模拟视频 信号通过接入点CVBS/YO和CVBS/CO接入，主要有视频编码电路U32、电感LIO 、电容C174 和电容178构成的滤波器；电感Lll 、电容C176和电容Q80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和连接电阻 RllO、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LIO、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Lll、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)所示是本实用新型的第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S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)所示是本实用新型的第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和连接电阻 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)所示是本实用新型的第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。
权利要求1、一种船舶几何尺寸的测量装置，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l所述的一种船舶几何尺寸的测量装置，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所述的一种船舶几何尺寸的测量装置，其特征是所述中央处 理器单元(8)的U1B的TOUTO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T0UT1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所述的一种船舶几何尺寸的测量装置，其特征是所述异步串 行通信电路单元(11)的U4A的57脚、58展卩、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；所述异歩串行通信电路单元(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Tl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Tl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IO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。
专利摘要本实用新型公开了一种船舶几何尺寸的测量装置，在船体上面放置两台摄像机、侧面放置两台摄像机，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。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。本实用新型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。
文档编号G01B11/00GK201402124SQ200820214580
公开日2010年2月10日 申请日期2008年12月16日 优先权日2008年12月16日
发明者张学武, 徐立中, 范新南 申请人:河海大学常州校区