(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211189883.6 (22)申请日 2022.09.28 (71)申请人 江苏科技大学 地址 212003 江苏省镇江市京口区梦溪路2 号 (72)发明人 刘仁伟　费健雄　谭舒铭　黄家煜　 郑思洁　蔡金延　 (74)专利代理 机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 专利代理师 苏良 (51)Int.Cl. B63B 1/24(2020.01) B63B 49/00(2006.01) G06V 10/26(2022.01) G06V 10/82(2022.01)G06V 10/44(2022.01) G06V 10/776(2022.01) G06V 10/40(2022.01) (54)发明名称 一种海冰影像采集装置及海 冰识别方法 (57)摘要 本申请实施例提供一种海冰影像采集装置 及海冰识别方法， 装置包括浮升一体结构， 该浮 升一体结构包括升力翼及设于升力翼两端的气 囊， 气囊中填充低密度气体， 以提供浮力； 浮升一 体结构由船体通过牵引绳拖拽放飞； 升力翼上搭 载影像获取设备， 用以采集海冰影像。 识别时， 首 先收集海冰影像并构建数据集； 然后构建YOLA CT 神经网络， 通过数据集进行训练并进行置信度验 证， 直至置信度大于预设阀值， 得到训练好的海 冰影像实例分割网络模型； 最后将海冰影像采集 装置采集的海冰影像输入海冰影像实例分割网 络模型， 得到海冰掩膜， 对海冰掩膜进行边缘检 测， 得到海冰影像特征。 本发明能够稳定实时采 集清晰的海冰影像， 并精确识别海冰影像中的海 冰。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 115520317 A 2022.12.27 CN 115520317 A 1.一种海冰影像采集装置， 其特征在于， 包括浮升一体结构， 所述浮升一体结构包括升 力翼(2)， 升力翼(2)两端设有气囊(1)， 气囊(1)中填充低密度气体， 以提供浮力； 所述浮升 一体结构由船体通过牵引绳拖拽放飞； 升力翼(2)上搭载影像获取设备， 用以采集海冰影 像。 2.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于， 气囊(1)上设置横向贯穿的第一通孔(1 ‑ 2)， 升力翼(2)上穿设有支撑杆(4)， 支撑杆(4)两端分别插入两个气囊(1)上的第一通孔(1 ‑ 2)， 支撑杆(4)端部安装固定帽(5)。 3.根据权利 要求2所述的装置， 其特征在于， 升力翼(2)和两个气囊(1)通过多根支撑杆 (4)固定。 4.根据权利要求2 或3所述的装置， 其特征在于， 气囊(1)侧面设有插槽(1 ‑1)， 用以插接 升力翼(2)。 5.根据权利 要求2或3所述的装置， 其特征在于， 气囊(1)内设有悬挂系统(3)， 悬挂系统 (3)包括上层悬挂带(3 ‑1)、 下层悬挂带(3 ‑2)和连接环(3 ‑4)， 悬挂带连接于气囊(1)内壁 面， 连接环(3 ‑4)连接于第一通孔(1 ‑2)气囊内腔一侧； 连接环(3 ‑4)与上、 下层悬挂带通过 呈辐射状的多根吊线(3 ‑3)连接。 6.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于， 升力翼(2)采用低速高升阻比翼型， 所述影 像获取设备设于升力翼(2)内部， 升力翼(2)底部蒙皮开孔， 开孔处安装透明薄片以便采集 海冰影像。 7.根据权利要求1或6所述的装置， 其特征在于， 升力翼(2)的翼肋(2 ‑1)上开设有减重 孔(2‑2)。 8.根据权利要求1所述的装置， 其特 征在于， 所述低密度气体采用氦气。 9.一种海冰识别方法， 其特征在于， 包括： 收集海冰影像并构建数据集； 构建YOLACT神 经网络， 通过所述数据集进行训练并进 行置信度验证， 直至置信度大于预设阀值， 得到训练 好的海冰影像实例分割网络模型； 将权利要求 1至8中任一项 所述海冰影像采集装置采集的 海冰影像输入所述海冰影像实例分割网络模型， 得到海冰掩膜， 对海冰掩膜进 行边缘检测， 边缘检测结果即海 冰影像特征。 10.根据权利要求9所述的方法， 其特征在于， 所述数据集是由权利要求1至8中任一项 所述海冰影像采集装置采集的海冰影像构建， 构建时通过旋转、 影像局部放大及高斯模糊 手段中的一种或多种进行 数据增强处 理。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115520317 A 2一种海冰影像采集装 置及海冰识别方 法 技术领域 [0001]本发明涉及极地船舶航行辅助设备， 具体涉及一种海冰影像采集装置及海冰识别 方法。 背景技术 [0002]实时采集海冰影像， 识别出海冰并构建数值化冰场， 能够为极地船舶智能航行的 实现提供支撑 。 [0003]就海冰影像采集而 言， 一种方案是将影像获取设备， 例如 摄像机， 安装在桅杆或罗 经甲板上， 另一种 方案是将影像获取设备安装在舰载旋翼机上； 前者高度较低、 视野狭窄， 且易受风 浪等自然因素影响， 导致采集的海冰影像在后续海冰识别时 目标与背景难以清楚 区分， 造成海冰识别精确度降低； 后者虽然可以扩大视野， 影像采集的稳定性也较高， 但存 在能耗高、 续 航时间短的问题。 [0004]另一方面， 构建数值化冰场， 快速准确地识别海冰特征参数是关键。 目前， 识别海 冰特征参数是将海冰影像由灰度影像转换为二值影像， 根据设定的阀值将二值影像划分为 对象区域和背景区域， 从而识别出海冰； 存在的问题在于， 该方法只能分辨出海冰和海水， 当海冰影像中出现船舶、 小岛等目标时， 难以将海冰从多类型目标中识别出来， 识别精度较 低。 发明内容 [0005]发明目的： 本发明的第一目的是提出一种续航持久， 能够长时浮空的海冰影像采 集装置， 以实现稳定地实时采集清晰海冰影像； 本发明的第二 目的是提出一种识别精度高 的海冰识别方法， 以便构建更为精确的数值 化冰场。 [0006]技术方案： 第一方面， 本发明提供一种海冰影像采集装置， 包括浮升一体结构， 所 述浮升一体结构包括升力翼， 升力翼两端设有气囊， 气囊中填充低密度气体， 以提供浮力； 所述浮升一体结构由船体通过牵引绳拖拽放飞； 升力翼上搭载影像获取设备， 用以采集海 冰影像。 [0007]本发明采用浮升一体方案 的原因在于， 若只采用浮空气囊方案， 则整体上受海风 影响较大， 会出现上下浮动的情况； 若只采用升力翼方案， 则 在海平面放 飞时将无法利用高 空风速带来的优势， 在相对风速较小的情况 下更是起飞困难。 [0008]浮升一体方案结合了两种方案的优势， 弥补了两种方案的不足， 升力翼(升力)和 气囊(浮力)相互配合， 使得浮升一体结构具有更高的抗风能力和更好的低速飞行能力， 飞 行稳定性更好； 此外， 采用双侧气囊， 相比单气囊， 可以将气囊迎风面积设计的更小， 从而受 到的空气阻力更小， 浮升一体结构受海风影响更小， 更加稳定； 从而有利于更加稳定地 实时 采集清晰的海 冰影像。 [0009]浮升一体结构由船舶拖曳长时间近地浮空， 几乎无需能量供应， 续航持久， 实现 “零”排放， 有利于实现海 冰影像的长时间持续采集。说　明　书 1/4 页 3 CN 115520317 A 3