[發(fā)明專利]基于特征的船舶快速識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210543644.6
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN103034870B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王迅;趙云飛;趙筠
• 申請（專利權(quán)）人: 南京思創(chuàng)信息技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06K9/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種圖像識別技術(shù)，尤其涉及船舶識別方法，屬于智能航運(yùn)管理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

國內(nèi)外常用的內(nèi)河船舶檢測方法，是利用計算機(jī)圖像視覺分析技術(shù)、紅外技術(shù)、射頻識別技術(shù)和傳感器技術(shù)。由于基于視頻檢測的計算機(jī)視覺技術(shù)具有檢測范圍大、提供信息豐富、安裝維修方便等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的檢測方式之一。

目前，在陸上交通領(lǐng)域的智能視頻分析技術(shù)已有廣泛而較為成熟的應(yīng)用，例如：對車牌的識別、車輛的跨線行駛、逆向行駛、車輛密度的監(jiān)控、違章停車等。而在水上交通領(lǐng)域，特別是船舶檢測，不能簡單套用車輛識別的方式和算法，其主要原因在于水面各種光線反射和水紋變化等造成的復(fù)雜背景的剔除，以及船舶這樣的低速物體運(yùn)動軌跡的跟蹤。

同時攝像頭拍攝的信息無效信息比較多，導(dǎo)致在識別過程中過濾無效信息浪費(fèi)比較多的時間，如何能夠快速定位船舶并將船舶識別出來，是本發(fā)明的一個關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。

已有的發(fā)明有：

同比技術(shù){I}，中國專利公開號CN?102147859A，公開日2011年8月10日，發(fā)明名稱為《一種船舶監(jiān)控方法》，該申請公開了目標(biāo)識別方法和目標(biāo)跟蹤方法，目標(biāo)識別方法截取實(shí)時視頻圖像與背景圖像做差分運(yùn)算并進(jìn)行二值化后使用區(qū)域生長算法得到船舶目標(biāo)，對識別到的船舶目標(biāo)進(jìn)行目標(biāo)跟蹤及鎖定。其采用的背景差法首先選取背景中的一幅或幾幅圖像的平均作為背景圖像，然后把以后的序列圖像當(dāng)前幀和背景圖像相減，進(jìn)行背景消去。若所得到的像素數(shù)大于某一閾值，則判定被監(jiān)視場景中有運(yùn)動物體，從而得到運(yùn)動目標(biāo)。這種差分法對于復(fù)雜背景下的運(yùn)動物體檢測效果較好，一般能夠提供最完整的特征數(shù)據(jù)，計算量小，實(shí)用價值大。缺點(diǎn)是受光線、天氣等外界條件的影響較大，而且只能識別運(yùn)動中物體，對于靜止或運(yùn)動速度過慢的物體識別效果不好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種通過船舶特征能夠快速的從航道中將船舶識別處理、便于后臺智能分析、進(jìn)行統(tǒng)計分析、系統(tǒng)對識別的結(jié)果迅速分析的基于特征的船舶快速識別方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：基于特征的船舶快速識別方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：手動標(biāo)注船舶特征并建立船舶特征庫；

步驟二：通過船舶特征庫的正負(fù)樣本學(xué)習(xí)訓(xùn)練基于船舶特征的決策樹分類器；

步驟三：通過航道沿岸前端攝像頭拍攝獲得具航道船舶信息的視頻采集圖像，對視頻采集圖像進(jìn)行圖像分割，過濾非航道信息，保留有效的識別區(qū)域的圖像信息；

步驟四：將有效的識別區(qū)域的圖像信息進(jìn)行分塊特征提??；

步驟五：采用決策樹分類器將提取的分塊特征與船舶特征庫對比。

前述的基于特征的船舶快速識別方法，其特征在于上述第一步建立船舶特征庫的具體過程如下：

步驟一：從視頻中取一幀圖像，對圖像進(jìn)行分塊，塊大小設(shè)定為16*16；

步驟二：對于每個圖像塊的類型進(jìn)行手動標(biāo)注，以得到訓(xùn)練樣本的監(jiān)督信息；用紅色圖像塊標(biāo)注為船的部分，綠色圖像塊標(biāo)注為水面部分，藍(lán)色圖像塊標(biāo)注為其他部分，不參與計算；

步驟三：將手動標(biāo)注的結(jié)果分別保存為船舶和非船舶的正負(fù)樣本文件。

前述的基于特征的船舶快速識別方法，其特征在于：

設(shè)定4種航道的亮度等級，分別為“晴天”、“陰天”、“最暗”和“最亮”，用以概括一天中所有的光照條件；根據(jù)光照條件的不同，需要建立不同光照條件的船舶特征庫，并由此訓(xùn)練得出不同光照情況下的決策樹分類器。

前述的基于特征的船舶快速識別方法，其特征在于：

在自動識別過程中，定期的根據(jù)航道的亮度等級進(jìn)行分類器選擇；統(tǒng)計獲取航道河面區(qū)域內(nèi)的32維灰度直方圖，直方圖歸一化，獲取直方圖中最大柱值的位置，根據(jù)直方圖最大柱值的位置L，來判斷光照條件是否合適和選擇不同的分類器；當(dāng)5<L<=10時，選擇加載“最暗”天氣的分類器；當(dāng)10<L<=15時，選擇加載“陰天”天氣的分類器；當(dāng)15<L<=20時，選擇加載“晴天”天氣的分類器；當(dāng)20<L<=25時，選擇加載“最亮”天氣的分類器；當(dāng)L<=5或者L>25時，則光照太暗或太亮，條件不滿足識別要求。

前述的基于特征的船舶快速識別方法，其特征在于：在步驟五中，當(dāng)分塊特征滿足和水特征相似比例超過50%，判定為水，反之繼續(xù)和船舶特征進(jìn)行比對；當(dāng)分塊特征滿足和船舶特征相似比例超過50%，判斷為船舶并將船舶特征存儲入船舶特征庫，反之即為噪點(diǎn)。