[发明专利]基于时序图像的船舶碰标自动检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于时序图像处理领域，具体涉及一种基于时序图像的船舶碰标自动检测装置及方法。

背景技术

长江干线航道在高水位期极易出现洲滩、礁石淹没等现象，船舶安全航行面临挑战。部分个体船舶过分贪走缓流，违反航行规则，极易导致航标被碰损，船舶碰撞损坏航标后逃逸的现象屡见不鲜。长江干线航道主航道每年有上千座航标被碰损，航标器材损失直接费用超过百万元；航标的碰损极易造成后续船舶发生安全事故，进而危及长江大桥等基础设施安全。因此，开展航标碰撞检测以及违规航行船舶追查信息化研究，对于提高航道基础设施的防护能力，提升航道公共服务水平具有重要意义。

现有的船标碰撞检测方法，大多由人工对目标区域进行监控检测，存在主观影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于时序图像的船舶碰标自动检测装置及方法，能够自动对目标区域进行监控检测，避免主观影响。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于时序图像的船舶碰标自动检测方法，其特征在于：它包括以下步骤：

S1、时序图像预处理：对实时接收航道可视距离内的视频图像以帧为单位按时序拆分，对每一帧图像依次进行降采样处理、灰度化处理和二值化处理；

S2、背景建模：使用混合高斯模型，对灰度化处理后的当前帧进行前景及背景区分，即对当前帧每一个像素点进行混合高斯比对，如匹配模式为背景高斯分布，则认定其为背景信息，反之则为前景信息，从而获得连续时序图像序列的背景模型；

S3、运动目标检测：通过当前帧与连续时序图像序列的背景模型做差，其差分结果中大于差分阈值的部分认定为运动目标区域，反之则为背景信息；基于判断结果，对背景模型进行更新；

S4、船标碰撞判定：通过形态学对运动目标区域进行过滤，通过联通区域提取方法，测定运动目标区域的最大联通区域，选取最大联通区域大于设定值的物体作为疑似船舶运动物体，并消除噪声干扰；以最大联通区域与报警区域重合度作为判断标准，若重合度大于重合度阈值，则判断已经或即将发生船标碰撞。

按上述方法，所述的S1通过1/2比例对每一帧图像进行降采样处理；通过平均加权法进行灰度化处理；通过OTSU寻找自适应二值化阈值，由该阈值对每一帧图像进行二值化处理。

按上述方法，本方法还包括报警步骤，当判断已经或即将发生船标碰撞时，发出报警信号。

一种基于时序图像的船舶碰标自动检测装置，其特征在于：它包括：

视频图像采集单元，为安装在航道维护基地的趸船上的激光夜视一体化云台摄像机系统，用于日夜监控航道可视距离内的视频图像；

数据传输单元，用于传输视频图像采集单元采集的视频图像；

检测系统，包括用于接收视频图像的接收单元和用于对接收到的视频图像进行数据处理的数据处理单元；数据处理单元包括存储器和处理器，存储器中存有计算机程序可由所述的处理器调用完成所述的基于时序图像的船舶碰标自动检测方法。

按上述装置，所述的激光夜视一体化云台摄像机系统由室外中型变速云台、大型双舱护罩、具有网络控制功能的200万高清透雾摄像机、36倍电动变焦透雾镜头、1km变焦激光器组成，可视距离1km。

按上述装置，所述的数据传输单元由网桥通信装置、数据链路模块和以太网通信模块组成；其中，

网桥通信装置工作在数据链路层，将两个LAN连起来，根据MAC地址来转发帧；

数据链路模块包括物理通信链路和数据链路；其中，物理通信链路是由传输介质与设备组成的，提供信号传输介质；数据链路在一条物理线路之上，通过规程或协议来控制数据的传输；

以太网通信模块用于以太网上传输信号的调试和解调试，并将其转为可识别及处理的有效数据模块，由网卡硬件构成。

本发明的有益效果为：本发明利用日夜两用去雾型摄像机，实现时序图像序列的获取；采用混合高斯建模方法实现时序图像中运动船舶检测；采用重合度判别算法完成船标碰撞检测，从而能够自动对目标区域进行监控检测，避免主观影响。

附图说明

图1为摄像机与目标物的安装示意图正视图。

图2为网络通讯架构示意图。

图3为时序图像预处理流程图。

图4为混合高斯背景建模流程图。

图5为碰标检测及判定流程图。

图中：1-趸船，2-激光夜视一体化云台摄像机系统，3-航道。

具体实施方式

下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。