CN107369283B - 一种基于图像识别的大洋锚系浮标预警系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于图像识别的大洋锚系浮标预警系统及方法，系统包括安装于大洋锚系浮标四周的多个摄像装置，多个摄像装置的组合摄像形成360°全景图像，用于实现大洋锚系浮标四周的全面监视；距离测算模块，根据所述大洋锚系浮标四周的多个摄像装置拍摄的图像，采用图像处理方法测算图像中的目标体与大洋锚系浮标之间的距离，所述目标体包括可疑船只和可疑人员；语音播报与预警模块，当距离测算模块的结果小于设定距离，则通过卫星通讯向岸站工作站发送报警信息，岸站工作人员通过卫星通讯与可疑人员进行语音通话，或，岸站工作人员通过卫星通讯向可疑人员播报浮标宣传信息。

Description

一种基于图像识别的大洋锚系浮标预警系统与方法

技术领域

本发明属于远洋监测领域，具体是一种基于图像识别的大洋锚系浮标预警系统与方法。

背景技术

大洋锚系浮标是布放在远离大陆的海洋中的表面锚系海洋水文气象自动观测平台，为海洋科学研究及相关领域通过卫星实时提供海洋水文气象数据。由于其远离大陆，布放后处于无人值守状态，在位工作一年。附近海域的渔民经过处于工作状态的浮标时，往往会对浮标产生强烈的好奇心，或者直接利用其作为捕鱼的平台，从而导致不断有人过分靠近浮标甚至登上浮标，造成浮标损坏。另外，浮标失窃的案件也时有发生。这些外界干预严重影响了正常的海洋监测工作。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于图像识别的大洋锚系浮标预警系统，可以有效避免可疑船只与渔民对浮标的损害，远程监控，提高工作效率，本发明适用于日出后到日落前的日间时段。

本发明采用下面的技术方案：

一种基于图像识别的大洋锚系浮标预警系统，应用于日出后到日落前的日间时段，包括：

安装于大洋锚系浮标四周的多个摄像装置，多个摄像装置的组合摄像范围形成360°全景图像，用于实现大洋锚系浮标四周的全面监视；

距离测算模块，根据所述大洋锚系浮标四周的多个摄像装置拍摄的图像，采用图像处理方法测算图像中的目标体与大洋锚系浮标之间的距离，所述目标体包括可疑船只和可疑人员；

语音播报与预警模块，当距离测算模块的结果小于设定距离，则通过卫星通讯向岸站工作站发送报警信息，岸站工作人员通过卫星通讯与可疑人员进行语音通话，或，岸站工作人员通过卫星通讯向可疑人员播报浮标宣传信息。

进一步的，本系统还包括：

安装于大洋锚系浮标顶部的360°全景摄像头，用于监视登上大洋锚系浮标的可疑人员，进行录像取证，并将视频通过卫星通讯传输至岸站工作站。

进一步的，所述语音播报与预警模块具有多个，每个模块均包含播放器和拾音器，用于有针对性的开启与可疑人员最合适交流的方位，以保证交流过程双方的语音清晰。

进一步的，所述距离测算模块包括海面监测模块和人脸识别模块：

所述海面监测模块，采用图像处理方法对海平面的分界线进行检测，根据海平面分界线被目标体遮挡的连续遮挡率，判断可疑船只与大洋锚系浮标的距离；

所述人脸识别模块，当海面监测模块测得的可疑船只与大洋锚系浮标之间的距离在设定范围内时，采用人脸识别方法对可疑船只上的可疑人员进行检测，并根据人脸的占图比与距离的映射关系，确定可疑人员与大洋锚系浮标之间的距离。

进一步的，所述安装于大洋锚系浮标四周的多个摄像装置的监视周期设置有多个档位，当发现有可疑船只时，所述监视周期为秒级；当发现可疑人员时，所述监视周期为连续监视；其余状态的监视周期为分钟级。

进一步的，所述安装于大洋锚系浮标顶部的360°全景摄像头处于关闭状态，当可疑人员与大洋锚系浮标的距离小于设定距离时，通过卫星通讯开启所述360°全景摄像头，进行录像取证。

本发明还提供了一种基于图像识别的大洋锚系浮标预警方法，包括：

获取大洋锚系浮标四周360°全景图像；

根据所述全景图像依次检测可疑船只和可疑人员，根据可疑人员的人脸占图比，确定可疑人员与大洋锚系浮标的距离；

当可疑人员与大洋锚系浮标的距离小于设定距离时，启动语音播报与报警功能。

进一步的，根据所述全景图像检测可疑船只包括：

利用图像处理方法对海平面的分界线进行检测，当海平面分界线被目标体遮挡的连续遮挡率在0％-5％时，视为视野中没有船只；当海平面分界线的连续遮挡率上升但小于第一阈值时，视为该目标体为非可疑船只；当海平面分界线的连续遮挡率大于第二阈值时，视为该目标体为可疑船只，此时启动可疑人员检测工作。

进一步的，所述全景图像由安装在大洋锚系浮标四周的多个摄像装置拍摄配准而成，根据检测到可疑船只的摄像装置所安装的位置，确定可疑船只的方位。

进一步的，根据所述全景图像检测可疑人员包括：

采用人脸识别方法对可疑船只上的可疑人员进行检测，建立人脸宽度所占图像的像素值与距离之间的样表，通过查表的形式确定可疑人员与大洋锚系浮标的距离。

进一步的，当可疑人员与大洋锚系浮标的距离小于设定距离时，启动语音播报与报警功能包括：

根据所述确定的可疑船只方位，向该方位启动语音播报与报警功能，通过卫星通讯方法向渔民宣传浮标知识，同时向岸站工作人员发出警报；岸站工作人员接到报警后，通过卫星通讯与渔民进行语音通话，进行交流劝阻。

若多个方位均检测到可疑船只，则多个方位均启动语音播报与报警功能。

进一步的，本方法还包括：

监视登上大洋锚系浮标的可疑人员，进行录像取证，并将视频通过卫星通讯传输至岸站工作站。

本发明的有益效果：

(1)本发明在渔船及渔民靠近浮标的过程中，进行逐级预警，结合卫星远程对话功能进行交流沟通，实现了对浮标的有效保护。

(2)本发明体现了节能理念，由于海上供电有限，对于摄像装置设计了逐级监视，有利于该系统的实用化。

(3)本发明利用卫星进行远程监控，方便了工作，提高了效率。

附图说明

图1为本发明的俯视图；

图2为本发明的侧视图；

图3为本发明多方位播报的俯视图；

图4为本发明多方位播报的侧视图；

图5为本发明的通讯示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，为本发明的一种典型实施例的俯视图，

一种基于图像识别的大洋锚系浮标预警系统，包括：

安装于大洋锚系浮标四周的多个摄像装置，多个摄像装置的组合摄像范围形成360°全景图像，用于实现大洋锚系浮标四周的全面监视，安装高度以海平面分界线位于画面中央为宜。

安装于大洋锚系浮标顶部的360°全景摄像头，用于监视登上大洋锚系浮标的可疑人员，进行录像取证，并将视频通过卫星通讯传输至岸站工作站；

距离测算模块，根据所述大洋锚系浮标四周的多个摄像装置拍摄的图像，采用图像处理方法测算图像中的目标体与大洋锚系浮标之间的距离，所述目标体包括可疑船只和可疑人员；

语音播报与预警模块，当距离测算模块的结果小于设定距离，则通过卫星通讯向岸站工作站发送报警信息，岸站工作人员通过卫星通讯与可疑人员进行语音通话，或，岸站工作人员通过卫星通讯向可疑人员播报浮标宣传信息。

图2为本实施例的侧视图，顶部为360°全景摄像头，可以俯视浮标体范围。本发明适用于日出后到日落前的日间时段。

如图3和图4所示，本实施例中的具有多个语音播报与预警模块，每个模块均包含播放器和拾音器，用于有针对性的开启与可疑人员最合适交流的方位，以保证交流过程双方的语音清晰。

上述多个语音播报与预警模块可以形成多方位播报，根据检测到可疑船只的摄像装置所安装的位置，确定可疑船只的方位，当需要启动语音播报与报警功能，则启动某一方位的播报装置，若多个方位均检测到可疑船只，也可以同时启动多个方位的语音播报与报警功能。

距离测算模块包括海面监测模块和人脸识别模块：

海面监测模块，采用图像处理方法对海平面的分界线进行检测，根据海平面分界线被目标体遮挡的连续遮挡率，判断可疑船只与大洋锚系浮标的距离；

人脸识别模块，当海面监测模块测得的可疑船只与大洋锚系浮标之间的距离在设定范围内时，采用人脸识别方法对可疑船只上的可疑人员进行检测，并根据人脸的占图比与距离的映射关系，确定可疑人员与大洋锚系浮标之间的距离。

由于浮标供电系统的功率有限，为了节省电能，置顶的全景摄像头处于关闭状态，各周边摄像头处于较低的监视周期，约为分钟级别的采集速率，多数时间处于休眠状态。当发现可疑船只时将缩短监视周期至秒级；当发现渔民时，则进入持续监视状态；当渔民接近浮标体时，打开置顶的全景摄像头进行监视。

本发明的再一实施例是一种基于图像识别的大洋锚系浮标预警方法，包括：

获取大洋锚系浮标四周360°全景图像；

根据所述全景图像依次检测可疑船只和可疑人员，根据可疑人员的人脸占图比，确定可疑人员与大洋锚系浮标的距离；

当可疑人员与大洋锚系浮标的距离小于设定距离时，启动语音播报与报警功能。

其中根据全景图像检测可疑船只包括：

利用周边摄像头拍摄的图像，采用基于海平面的检测方法来快速判断可疑船只的出现，即利用图像处理技术对海平面的分界线进行检测，海平面分界线的连续遮挡率接近0％时，可以设定在0％-5％时，视为视野中没有船只；当海平面分界线的连续遮挡率上升但小于20％时，虽然有船只经过的可能，但是可以判断距离较远，不必采取行动；当海平面分界线的连续遮挡率大于50％时，认为船只比较接近，此时启动可疑人员检测功能。上述范围只是本实施例的具体内容，但并不限制在本申请的发明构思基础上，更改上述具体数值范围，形成的其他范围对应关系。

全景图像检测可疑人员包括：

采用人脸识别方法对可疑船只上的可疑人员进行检测，建立人脸宽度所占图像的像素值与距离之间的样表，通过查表的形式确定可疑人员与大洋锚系浮标的距离。

距离(m)	人脸宽像素(pixel)
		<5	>300
<10	>150
		<20	>50
>20	<50

表1

如表1所示，表中数据因摄像头参数而不同。如果可疑船只距离浮标大于安全距离，则保持监视；一旦检测到可疑船只距离浮标小于安全距离，则启动语音播报与报警功能。同样的，上述距离与人脸宽像素之间的对应关系涵盖的具体数值范围，并不限制在本申请的发明构思基础上，更改上述具体数值范围，形成的其他范围对应关系。

语音播报与报警功能包括：

通过卫星通讯方法向渔民宣传浮标知识，同时向岸站工作人员发出警报；岸站工作人员接到报警后，通过卫星通讯与渔民进行语音通话，进行交流劝阻。

进一步的，本方法还包括：

监视登上大洋锚系浮标的可疑人员，进行录像取证，并将视频通过卫星通讯传输至岸站工作站。上述过程，直至检测到可疑船只驶离安全距离结束，进入新的待机监视状态。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于图像识别的大洋锚系浮标预警系统，应用于日出后到日落前的日间时段，其特征在于，包括：

安装于大洋锚系浮标四周的多个摄像装置，多个摄像装置的组合摄像形成360°全景图像，用于实现大洋锚系浮标四周的全面监视；

距离测算模块，根据所述大洋锚系浮标四周的多个摄像装置拍摄的图像，采用图像处理方法测算图像中的目标体与大洋锚系浮标之间的距离，所述目标体包括可疑船只和可疑人员；

语音播报与预警模块，当距离测算模块的结果小于设定距离，则通过卫星通讯向岸站工作站发送报警信息，岸站工作人员通过卫星通讯与可疑人员进行语音通话，或，岸站工作人员通过卫星通讯向可疑人员播报浮标宣传信息；

所述距离测算模块包括海面监测模块和人脸识别模块：

所述海面监测模块，采用图像处理方法对海平面的分界线进行检测，根据海平面分界线被目标体遮挡的连续遮挡率，判断可疑船只与大洋锚系浮标的距离；

所述人脸识别模块，当海面监测模块测得的可疑船只与大洋锚系浮标之间的距离在设定范围内时，采用人脸识别方法对可疑船只上的可疑人员进行检测，并根据人脸的占图比与距离的映射关系，确定可疑人员与大洋锚系浮标之间的距离。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

安装于大洋锚系浮标顶部的360°全景摄像头，用于监视登上大洋锚系浮标的可疑人员，进行录像取证，并将视频通过卫星通讯传输至岸站工作站；

所述语音播报与预警模块具有多个，每个模块均包含播放器和拾音器，用于有针对性的开启与可疑人员最合适交流的方位，以保证交流过程双方的语音清晰。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述安装于大洋锚系浮标四周的多个摄像装置的监视周期设置有多个档位，当发现有可疑船只时，所述监视周期为秒级；当发现可疑人员时，所述监视周期为连续监视；其余状态的监视周期为分钟级。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述安装于大洋锚系浮标顶部的360°全景摄像头处于关闭状态，当可疑人员与大洋锚系浮标的距离小于设定距离时，通过卫星通讯开启所述360°全景摄像头，进行录像取证。

5.一种基于图像识别的大洋锚系浮标预警方法，其特征在于，包括：

获取大洋锚系浮标四周360°全景图像；

根据所述全景图像依次检测可疑船只和可疑人员，根据可疑人员的人脸占图比，确定可疑人员与大洋锚系浮标的距离；

当可疑人员与大洋锚系浮标的距离小于设定距离时，启动语音播报与报警功能；

根据所述全景图像检测可疑人员包括：

采用人脸识别方法对可疑船只上的可疑人员进行检测，建立人脸宽度所占图像的像素值与距离之间的样表，通过查表的形式确定可疑人员与大洋锚系浮标的距离。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述全景图像检测可疑船只包括：

利用图像处理方法对海平面的分界线进行检测，当海平面分界线被目标体遮挡的连续遮挡率在0%-5%时，视为视野中没有船只；当海平面分界线的连续遮挡率上升但小于第一阈值时，视为该目标体为非可疑船只；当海平面分界线的连续遮挡率大于第二阈值时，视为该目标体为可疑船只，此时启动可疑人员检测工作；

进一步的，所述全景图像由安装在大洋锚系浮标四周的多个摄像装置拍摄配准而成，根据检测到可疑船只的摄像装置所安装的位置，确定可疑船只的方位。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当可疑人员与大洋锚系浮标的距离小于设定距离时，启动语音播报与报警功能包括：

根据所述确定的可疑船只方位，向该方位启动语音播报与报警功能，通过卫星通讯方法向渔民宣传浮标知识，同时向岸站工作人员发出警报；岸站工作人员接到报警后，通过卫星通讯与渔民进行语音通话，进行交流劝阻；

若多个方位均检测到可疑船只，则多个方位均启动语音播报与报警功能。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

监视登上大洋锚系浮标的可疑人员，进行录像取证，并将视频通过卫星通讯传输至岸站工作站。