[發明專利]基于時序圖像的船舶碰標自動檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 201711049870.8
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107729866A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 初秀民;鐘誠;蔣仲廉;周雨萌;張代勇
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/34;G06K9/62;G06K9/38;G06K9/40
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 王丹

技術領域

本發明屬于時序圖像處理領域，具體涉及一種基于時序圖像的船舶碰標自動檢測裝置及方法。

背景技術

長江干線航道在高水位期極易出現洲灘、礁石淹沒等現象，船舶安全航行面臨挑戰。部分個體船舶過分貪走緩流，違反航行規則，極易導致航標被碰損，船舶碰撞損壞航標后逃逸的現象屢見不鮮。長江干線航道主航道每年有上千座航標被碰損，航標器材損失直接費用超過百萬元；航標的碰損極易造成后續船舶發生安全事故，進而危及長江大橋等基礎設施安全。因此，開展航標碰撞檢測以及違規航行船舶追查信息化研究，對于提高航道基礎設施的防護能力，提升航道公共服務水平具有重要意義。

現有的船標碰撞檢測方法，大多由人工對目標區域進行監控檢測，存在主觀影響。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種基于時序圖像的船舶碰標自動檢測裝置及方法，能夠自動對目標區域進行監控檢測，避免主觀影響。

本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為：一種基于時序圖像的船舶碰標自動檢測方法，其特征在于：它包括以下步驟：

S1、時序圖像預處理：對實時接收航道可視距離內的視頻圖像以幀為單位按時序拆分，對每一幀圖像依次進行降采樣處理、灰度化處理和二值化處理；

S2、背景建模：使用混合高斯模型，對灰度化處理后的當前幀進行前景及背景區分，即對當前幀每一個像素點進行混合高斯比對，如匹配模式為背景高斯分布，則認定其為背景信息，反之則為前景信息，從而獲得連續時序圖像序列的背景模型；

S3、運動目標檢測：通過當前幀與連續時序圖像序列的背景模型做差，其差分結果中大于差分閾值的部分認定為運動目標區域，反之則為背景信息；基于判斷結果，對背景模型進行更新；

S4、船標碰撞判定：通過形態學對運動目標區域進行過濾，通過聯通區域提取方法，測定運動目標區域的最大聯通區域，選取最大聯通區域大于設定值的物體作為疑似船舶運動物體，并消除噪聲干擾；以最大聯通區域與報警區域重合度作為判斷標準，若重合度大于重合度閾值，則判斷已經或即將發生船標碰撞。

按上述方法，所述的S1通過1/2比例對每一幀圖像進行降采樣處理；通過平均加權法進行灰度化處理；通過OTSU尋找自適應二值化閾值，由該閾值對每一幀圖像進行二值化處理。

按上述方法，本方法還包括報警步驟，當判斷已經或即將發生船標碰撞時，發出報警信號。

一種基于時序圖像的船舶碰標自動檢測裝置，其特征在于：它包括：

視頻圖像采集單元，為安裝在航道維護基地的躉船上的激光夜視一體化云臺攝像機系統，用于日夜監控航道可視距離內的視頻圖像；

數據傳輸單元，用于傳輸視頻圖像采集單元采集的視頻圖像；

檢測系統，包括用于接收視頻圖像的接收單元和用于對接收到的視頻圖像進行數據處理的數據處理單元；數據處理單元包括存儲器和處理器，存儲器中存有計算機程序可由所述的處理器調用完成所述的基于時序圖像的船舶碰標自動檢測方法。

按上述裝置，所述的激光夜視一體化云臺攝像機系統由室外中型變速云臺、大型雙艙護罩、具有網絡控制功能的200萬高清透霧攝像機、36倍電動變焦透霧鏡頭、1km變焦激光器組成，可視距離1km。

按上述裝置，所述的數據傳輸單元由網橋通信裝置、數據鏈路模塊和以太網通信模塊組成；其中，

網橋通信裝置工作在數據鏈路層，將兩個LAN連起來，根據MAC地址來轉發幀；

數據鏈路模塊包括物理通信鏈路和數據鏈路；其中，物理通信鏈路是由傳輸介質與設備組成的，提供信號傳輸介質；數據鏈路在一條物理線路之上，通過規程或協議來控制數據的傳輸；

以太網通信模塊用于以太網上傳輸信號的調試和解調試，并將其轉為可識別及處理的有效數據模塊，由網卡硬件構成。

本發明的有益效果為：本發明利用日夜兩用去霧型攝像機，實現時序圖像序列的獲取；采用混合高斯建模方法實現時序圖像中運動船舶檢測；采用重合度判別算法完成船標碰撞檢測，從而能夠自動對目標區域進行監控檢測，避免主觀影響。

附圖說明

圖1為攝像機與目標物的安裝示意圖正視圖。

圖2為網絡通訊架構示意圖。

圖3為時序圖像預處理流程圖。

圖4為混合高斯背景建模流程圖。

圖5為碰標檢測及判定流程圖。

圖中：1-躉船，2-激光夜視一體化云臺攝像機系統，3-航道。

具體實施方式

下面結合具體實例和附圖對本發明做進一步說明。