船舶水尺吃水值檢測方法研究

摘 要：船舶運輸業(yè)伴隨著現(xiàn)代社會的快速進步和經(jīng)濟的飛速發(fā)展日益旺盛起來，在載有散貨的船舶貨物交易當中，相互交易的雙方都很重視的一項就是測量船舶的載重量。船舶的水尺計重在船舶載重量的測量中是應(yīng)用最為廣泛的一種方法。這里的水尺計重就是觀測載貨物船舶觀測的吃水情況，測定船舶裝卸貨物之前之后的平均吃水數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)對應(yīng)的實際的排水量跟船舶用物料重量，計算船舶載重量的一種方法。船舶的吃水值的測量的準確性與否可以對船載貨物的重量的準確性和船舶的穩(wěn)定性產(chǎn)生直接的影響，因為現(xiàn)在船舶吃水值測量的方法主要是人工測量，所以為了提高船舶吃水值測量的準確度，我們提出了對船舶的水尺圖像用圖像處理技術(shù)來識別和檢測處理最終得到船舶的吃水值。通過對實際采集的船舶水尺圖像進行檢測，表明這種方法可以實現(xiàn)船舶吃水值的自動檢測。

關(guān)鍵詞：船舶水尺；圖像處理；吃水線檢測；模板匹配

水尺計重是一種在國際上通用的水上運輸交接方法，它的計量工具是船舶本身，對船載貨物計重的方法采用阿基米德原理。這種方法是通過測定承載貨物的船舶裝卸前后的船舶吃水值跟船用物料，然后依據(jù)與船舶相關(guān)的圖表來計算船舶的貨物載重量，這個結(jié)果用來作為貿(mào)易買賣雙方的交接依據(jù)。

因為在觀測船舶吃水的時候比較容易受到大風大浪等外在的環(huán)境因素和人為因素的影響，同時也因為船舶停泊在碼頭，并且船舶會跟隨著海水周期波動，這樣就是讓船舶的吃水值出現(xiàn)不同的值，在這種情況下人們會根據(jù)目測來定出船舶的吃水值，結(jié)果會使船舶吃水值的準確性受到嚴重的影響，所以進行貿(mào)易來往的兩方經(jīng)常在“水尺吃水”的測量上產(chǎn)生很多糾紛，更惡劣的還會有不守貿(mào)易規(guī)矩的貿(mào)易人在測量水尺吃水上大做手腳，賺取不正當?shù)呢攧?wù)。我們需要更加科學的，準確性更高的船舶吃水值測量的方法來減少糾紛，增加交易中的公平。

研究船舶的吃水值的測量方法一方面能夠增加交易的公平性，另一方面還有船舶行駛安全報警的作用。船員在航行之前會知道船舶的左右船舷、舷舯、舷艉六面的具體吃水值，在船舶裝載貨物的時候能夠依據(jù)船舶六面的吃水值得到船舶前后吃水差、左右吃水差、搖擺周期和中間高度等一系列的信息，通過這些信息來掌握船舶的載重情況，以便增加船舶航行的安全性和穩(wěn)定性。可見船舶的吃水值的測量的準確性與否可以對船載貨物的重量的準確性和船舶的穩(wěn)定性產(chǎn)生直接的影響，因為現(xiàn)在的船舶的吃水值測量的方法主要是人工測量，所以為了提高船舶吃水值測量的準確度，提出了對船舶的水尺圖像用圖像處理技術(shù)來識別和檢測處理最終得到船舶的吃水值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

近年來隨著圖像處理技術(shù)快速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，圖像處理方法在船舶的吃水線檢測中也進行了采用。通過調(diào)查統(tǒng)計可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在已存在的圖像檢測對吃水線進行分析主要采用的是模板匹配和canny算子等，這些方法雖然達到了檢測圖像中的吃水值的目的，但是所能使用的圖像都是一些清晰度較高、雜質(zhì)較少、變形度較低、水線平直，圖像受到的約束太多，而且通用性太低，不利于普遍采用。目前的圖像的算法大部分都還在學術(shù)研究中，還不能夠?qū)嶋H的應(yīng)用，因此本課題主要是在它的通用性和準確性都比較高的情況下，還能夠進行實際的應(yīng)用的測量船舶水尺吃水值的方法。

1.2 方法

船舶水尺刻度識別的實際處理步驟如下：（1）選取具有代表性的船舶水尺刻度圖像樣本，提取相應(yīng)的數(shù)字特征并建立對應(yīng)的特征模版。（2）利用攝像機或數(shù)碼相機拍攝船舶水尺視頻或圖像，從中截取水尺刻度圖像。（3）定位并提取船舶水尺刻度區(qū)域，預處理水尺刻度圖像。（4）采取中文改進的特征提取方法提取實際水尺數(shù)字圖像的特征，與水尺刻度特征模板進行匹配，匹配結(jié)果即為系統(tǒng)識別的數(shù)值。

在觀察船舶水尺圖像的時候注意到，船舶的吃水線是在圖像中的位置是固定不變的，這為圖像處理的檢測提供了明確的目標。在進行檢測的過程中，我們只要取得離水平面最近的船舶的水尺刻度字來做代表的數(shù)值、吃水線在水尺中的位置，還要取得這張圖像用來確定船舶的吃水刻度字的距離，最后通過船舶的水尺刻度的特征就能夠得到這張圖像來確定船舶的最終吃水值。

2 結(jié)果

圖1是實際拍攝的船舶水尺視頻截圖，圖2是水尺刻度檢測過程中各階段的處理結(jié)果。表1表明基于三叉點特征的模板匹配識別方法比傳統(tǒng)的標準模板識別方法識別率高，因為該方法能有效解決模板匹配法中的字符圖像與模板尺寸不符等問題，減少誤識率，改善識別精度。

3 結(jié)束語

本課題主要是針對水尺計重中的水尺數(shù)據(jù)進行研究，因為在計算散貨船載重中水尺計重是有效方法，并且它的準確性對商品的交接運算和運費計算還有通關(guān)計稅等產(chǎn)生了直接的影響，而且水尺數(shù)據(jù)的檢測結(jié)果也是計算載重量的重要因素，所以本課題的研究在水尺計重中具有很重要的意義。

通過一系列實驗的驗證表明，在不同情況下得到的水尺圖像在大多數(shù)算法下都是可以的。在大多數(shù)的情況下，本算法的檢測精度更高，可靠性也更好，但是在船舶水尺腐蝕嚴重或者光線很暗的情況下，本算法還是沒有辦法進行檢測，所以還需要更多的人付出努力，在此基礎(chǔ)上尋找更多的好方法來得到更準確的結(jié)果。

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作者簡介：林振松（1987-），男，漢族，福建福州人，任職于福州出入境檢驗檢疫局，助理工程師，本科，研究方向：水尺鑒定、水艙測量、船舶。