[发明专利]一种适用于航标的船舶防撞预警视频检测系统及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测系统及检测方法，尤其涉及一种适用于航标的船舶防撞预警视频检测系统及检测方法。

背景技术

航标是重要的内河航道助航设施，维护航标的正常稳定使用时航道管理部门的重要工作，而撞击损坏是影响损坏航标的主要因素之一。目前在公路、海运、港口管理、桥梁保护等领域内已有较多的防撞预警及保护技术，但是针对内河航道助航设施的防撞保护措施还较少。本专利结合航道的实际船情、水情，设计了高效、准确的船舶防撞预警系统，利用基于高斯混合模型的运动物体识别技术，实现了船舶识别抓拍、速度分析、撞击预警等智能化监测功能，能够极大的提高航标日常监管、维护水平。

截止2016年底，江苏省内河航道设标里程逾5000多公里，各类航标1300多座，其中发光标超过1170座，每年航政管理部门均在航标的巡护、损管、监测中花费很多人力物力，以确保航标的正常率。而船舶碰撞航标一直以来是航标损坏的主要因素，因为缺乏取证手段，该行为也是航标监管的盲区。目前一般的做法是对航标标体进行加强加固以及在外围设档，通过物理防护的措施来防止航标损毁，尚无智能碰撞预警的研究案例。为了打造智慧航道，实现航标设施的智能防护，利用基于视频的船舶速度、轨迹估计技术，分析船舶流向。同时开发了航标环境下激光、雷达等传感设备，实现对迫近船舶的有效预警，完成对视频检测盲区的补充覆盖。还通过安装震动监测传感器等措施，准确记录可能发生的撞击。

航道内有被船舶撞击风险的航标主要为立于航道附近水体中的左右通航标、两侧通航标。需要针对不同类型的航标，建立对应的检测识别场景才能有效提高航标的防撞预警准确度。影响航标防撞预警的主要因素，除了航标附近的水文情况、船舶航行偏好、光照条件等外部因素，还需要依靠该段航道内常见船舶的外形大数据分析、不同天气环境下水体船体识别特征分析、船舶距离速度模式匹配等多种机器学习的依据。通过学习训练，可以有效提高不同航标附近的识别场景的精确程度，从而提升撞击预测的准确度。

传统的图像识别手段或算法对水面波动、大范围船舶航迹影响的识别效率不高，消耗大量计算资源的同时无法保证足够高的识别准确度。在传统的运动物体背景识别技术中，各像素都是特定光照特定表面的结果，考虑到采样噪声，大多采用单高斯建模；为了适应光照的变化，也会对每像素进行自适应单高斯建模。不过，在实际中，有些像素的表面和光照都会发生改变，根据淮河出海航道的实际情况，为了实现船舶的防撞预警，需要在传统的视频识别方式基础上进行全景化分析，并采用了经过改进的混合自适应高斯模型(GMM)，来实现航道中船舶的高效、快速识别。

发明内容

本发明为了解决现有技术中防撞预警方面存在的缺陷提出了一种适用于航标的船舶防撞预警视频检测系统，包括远程主控单元、航标遥测遥控单元、通信单元、震动监测传感器、视频系统、水面船舶识别服务器和预警提示系统，所述震动监测传感器通过所述通信单元连接所述航标遥测遥控单元，所述视频系统包括视频采集单元，所述视频系统通过通信单元连接所述航标遥测遥控单元，所述水面船舶识别服务器通过通信单元与所述航标遥测遥控单元进行信息交互，所述预警提示系统连接所述航标遥测遥控单元，所述航标遥测遥控单元与所述远程主控单元进行信息交互，所述震动监测传感器将接收到的信号通过所述通信单元传输至所述航标遥测遥控单元，所述视频系统将视频采集单元采集的视频信息通过所述通信单元传输至所述航标遥测遥控单元，所述航标遥测遥控单元型号为ARTU-K32，根据接收待的信号启动E5M-A预警提示系统，Quectel EC20远程主控单元对所述航标遥测遥控单元接收的视频信息进行分析，所述水面船舶识别服务器用于对船舶位置信息进行识别判断并将信息传输至所述航标遥测遥控单元，所述视频系统置于航标顶端，所述震动监测传感器采用YXS-8909震动监测传感器且置于所述航标底端。本发明中拍摄系统型号为dahua EDTC，图像采集单元型号为HFW2125M-I1。

进一步的，震动检测传感器24小时工作，平时耗电量在毫瓦级；发生剐蹭或者碰撞后，震动检测传感器激活低功耗的嵌入式处理器分析，进而做出抓拍的判断、启动取证环节。

进一步的，视频系统将采集到的图像数据经过航标防撞预警系统处理，可以及时回传图像、视频、分析标记后的画面、统计报表、告警信息各种类型的数据。

进一步的，为了实现高精度的船舶撞击预警识别，视频系统安装于固定航标上，调整好角度后，视频采集单元固定不动。