360度全方位无死角监测海洋环境，“智慧之眼”护卫千帆平安

科技日报记者 朱虹 通讯员 霍萍

在茫茫大海上，船舶的安全航行一直是航运领域的核心挑战。随着全球贸易的不断增长，海上航路变得越来越繁忙，船舶之间的碰撞风险也随之增加。

为了应对这一挑战，哈尔滨工程大学智能学院科研团队经过十余年技术攻关，成功研发出一套高分辨率多模全景视觉系统，为船舶装上了360度无死角的“智慧之眼”。这一系统不仅能在白天清晰识别远距离目标，还能在夜晚、大雾等极端天气条件下保持出色的识别能力，极大地提升了船舶的航行安全性。

▲安装在“海豚1”科考试验船上的高分辨率多模全景视觉系统。受访单位供图

视野受限 “慧眼”破局

据统计，全球90%以上的贸易运输依赖海运，海上航路的繁忙程度与日俱增。

“船舶在航行中不仅要准确识别前方的障碍物，还需要扩大视野，及时掌握周围的情况，以避免与邻近船舶或其他障碍物发生碰撞。”哈尔滨工程大学智能学院院长蔡成涛教授告诉科技日报记者，目前大多数船舶的视觉识别设备只有两到三路摄像头，视野范围有限，通常只有120度左右，无法全面覆盖周围环境，存在较大的安全隐患。

此外，海上天气复杂多变，大雾、暴风雨等极端天气时常发生，导致船舶停航，降低了航运效率，增加了运营成本。因此，研发一套能够在各种极端天气条件下正常工作的船舶视觉系统，成为航运领域的迫切需求。

“现在的船舶制造正在向无人化、智能化发展。在复杂海况下，如果没有专业的探测设备和可靠的决策系统，船就会在环境感知、目标探测中出现‘看不见’‘看不清’‘看不懂’的问题。”蔡成涛介绍道。

哈尔滨工程大学智能学院科研团队经过14年的不懈努力，成功研发出国内首套可以360度无死角观看、监测海面及海洋环境的高分辨率多模全景视觉系统。这一系统如同为船舶装上“智慧之眼”，使其能够在白天、夜晚以及大雾等极端天气条件下，全天候对海上目标进行远距离实时识别与监测。

这套系统由上下组合在一起的两个“圆饼”构成。“每个‘圆饼’装有8至12个摄像头，上面一组是高分辨率可见光摄像头，下面一组采用远红外摄像头，组合在一起，就可以联手应对高能见度和低能见度两种海况。”谈到这套系统的设计方案，蔡成涛如数家珍，“该系统的核心在于其高分辨率多模全景视觉技术。”通过嵌入式系统，摄像头采集到的船舶航行视觉信息能够快速存储并计算合成一幅360度全景图，实时回传给远程测控中心和船载航行感知系统。

这一技术突破了传统视觉系统在视野盲区、广域感知和高分辨率细节平衡等方面的瓶颈，实现了全天候、全环境下的目标识别与监测。

▲工作人员在调试高分辨率多模全景视觉系统。受访单位供图

安全可靠 应用广泛

该系统融合可见光与红外双模数据，增强复杂环境下的目标感知能力，有效提升了低光照下的全景图像采集质量。

在硬件方面，该系统采用了最新的国产红外成像机芯和国产微处理器，提升了热成像能力，使得系统能在低能见度、远距离条件下，更准确地识别目标。

软件方面，团队还通过多镜头协同的高分辨率实时拼接技术，实现了定制化多镜头排布方案。多镜头在垂直方向上分为上下两层排布，可协同工作。

此外，团队还设计了轻量化的小目标检测与全景图像动态捕捉技术，兼顾了嵌入式设备的低功耗与高精度需求，成功实现了多镜头协同的低功耗实时高分辨率全景拼接成像。这一技术的应用，使得系统在复杂环境下仍能保持高效运行，为智能化无人设备提供了可靠的技术支撑。

哈尔滨工程大学研发的这套高分辨率多模全景视觉系统不仅在智能船舶领域表现出色，还在环境监测、自动驾驶、智能交通等多个领域展现了广泛的应用前景。该系统已成功应用于全国首艘科研试验船“海豚1”，并在多个企业的视觉航海感知系统、拖轮上的视觉自主靠离泊环境感知系统、安防监控系统中得到了广泛应用。

项目成员、哈尔滨工程大学智能学院教师曾薄文介绍，该系统在近三年的应用中，成功预判并预警了数次因视野盲区所导致的船舶碰撞，产生了显著的经济效益。

未来，随着无人船舶和自动驾驶技术的不断发展，这套高分辨率多模全景视觉系统有望在更多领域发挥重要作用。例如，在自动驾驶汽车中，高分辨率多模全景视觉系统可以帮助车辆实时感知周围环境，避免交通事故；在智能交通系统中，该系统可以用于监控交通流量，优化交通管理。

哈尔滨工程大学研发的高分辨率多模全景视觉系统，不仅为船舶装上了“智慧之眼”，也为海上航行安全提供了强有力的技术保障。

蔡成涛说，这一系统的成功研发，标志着我国在智能视觉感知领域取得了重要突破，未来有望在更多领域推动智能化技术的应用与发展。随着技术的不断进步，我们有理由相信，未来的海上航行将更加安全、高效。

（来源：科技日报）