(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 202210879444.1 (22)申请日 2022.07.25 (71)申请人 武汉理工大 学 地址 430000 湖北省武汉市珞狮路12 2号 (72)发明人 刘克中　辛旭日　陈默子　袁志涛　 王伟强　吴晓烈　刘炯炯　王晶尧　 (74)专利代理 机构 南京纵横知识产权代理有限 公司 32224 专利代理师 祝蓉蓉 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/30(2012.01) G06V 10/34(2022.01) G06V 10/74(2022.01) G06V 10/762(2022.01)G06N 20/00(2019.01) (54)发明名称 复杂水域船舶交通划分方法、 装置、 设备和 介质 (57)摘要 本发明公开一种复杂水域船舶交通划分方 法、 装置、 设备及介质， 将区域交通划分为冲突关 联和空间紧凑的集群， 以降低交通模式理解和风 险管理的难度。 首先设计了一个综合冲突严重度 和空间距离的复合相似性度量模型， 其中， 通过 概率冲突检测方法量化船舶对之间的冲突关系， 并基于海事知识学习构建的海上交通路线网络 对船舶之间的空间紧凑关系进行度量。 随后， 利 用基于图论的聚类框架生成具有高的簇内相似 度和低的簇间相似度的均衡交通簇。 最后， 利用 宁波舟山港的AIS航迹数据， 对该机制进行了综 合论证和测试。 实验结果表明， 该机制1)能够很 好地分解区域交通， 2)能够识别 高风险/紧凑的 交通集群， 3)对复杂地理水域中的各种交通场景 具有鲁棒 性。 权利要求书2页 说明书10页 附图4页 CN 115310682 A 2022.11.08 CN 115310682 A 1.复杂水域船舶交通划分方法， 其特征在于， 包括： 构建综合冲突严重度和空间距离的 复合相似性度量模型； 将相似性度量结果嵌入图论聚类方法中， 利用基于图论的聚类框架 生成具有高的簇内相似度和低的簇间相似度的均衡交通簇 。 2.根据权利要求1所述复杂水域船舶交通划分方法， 其特征在于， 所述方法进一步包 括： 利用核密度估计算法获得可航区域与不可航区域的概率分布结果； 基于概率分布结果， 将整个水域转换为二值图像， 利用图像处理技术提取图像骨架， 构建船舶交通路线网络； 利 用船舶交通路线网络识别船舶对之间的真实空间距离 。 3.根据权利要求2所述复杂水域船舶交通划分方法， 其特征在于， 利用船舶交通路线网 络识别船舶对之间的真实空间距离， 进一步包括： 在两艘船舶位置之间的连接线上均匀取 样若干个点， 并确定它们是否属于可航区域； 如果所有这些点都位于可航区域， 则根据欧几 里德距离计算船舶对之间的实际空间距离 。 4.根据权利要求3所述复杂水域船舶交通划分方法， 其特征在于， 只要有一个点在不可 航区域， 则在交通路线网络上搜索与每艘船舶距离最近的两个相邻点， 然后应用Dijkstra 算法计算 这两点之间的最短路径 距离。 5.根据权利要求1所述复杂水域船舶交通划分方法， 其特征在于， 所述方法通过线性组 合方法将冲突连接相似度度量和空间紧凑相似度度量两个度量指标 组合在一起； 其中冲突 连接相似度 度量定义 为等于船舶之间的冲突 严重度， 空间紧凑相似度 度量定义 为： 其中， distij表示两船之间的真实空间距离， β 是一个缩放参数， D1和D2是两个将 空间紧 凑关系分成三类的参数。 6.根据权利要求5所述复杂水域船舶交通划分方法， 其特征在于， 构建的复合相似性度 量模型为： 其中， Wij定义了两船的相似度， α 是一个权衡参数， 表示空间紧凑相似度度量， 表 示冲突连接相似度 度量。 7.根据权利要求1所述复杂水域船舶交通划分方法， 其特征在于， 所述方法进一步包 括： 采用Ncut目标函数生成具有高 内部相似性和低外 部相似性的簇： 其中， W(u， v)代表样本u和v之间的 相似度， Ai代表第i个簇的子集， 代表Ai的补集； 通过采用正态化相似度矩阵 替代 上述目标函数转化为Frobeniu s范数最小权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115310682 A 2化形式； 给定用正态化相似度矩阵 簇的数量k， 非负性约束 基于SNMF图聚类 优化问题转 化成如下 形式： SNMF的目的是通过最小化上式中的Frobenius范数， 搜索对称非负低阶近似H， 根据H中 每行中的最大值 来直接识别数据样本的聚类分配。 8.复杂水域船舶交通划分装置， 其特征在于， 包括： 相似性度量构建模块， 用于构建综 合冲突严重度和空间距离的复合相似性度量模型； 交通簇划分模块， 用于将相似性度量结 果嵌入图论聚类方法中， 利用基于图论的聚类框架 生成具有高的簇内相似度和 低的簇间相 似度的均衡交通簇 。 9.一种计算机设备， 其特征在于， 所述计算机设备包括处理器、 存储器、 以及存储在所 述存储器上并可被所述处理器执行的计算机程序， 其中所述计算机程序被所述处理器执行 时， 实现如权利要求1至7中任一项所述的复杂水域船舶交通划分方法的步骤。 10.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 所述计算机可读存储介质上存储有计算机 程序， 其中所述计算机程序被处理器执行时， 实现如权利要求1至7中任一项所述的复杂水 域船舶交通划分方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115310682 A 3