CN102075733B - 基于视频分析技术的船舶超载检测方法及系统 - Google Patents
基于视频分析技术的船舶超载检测方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于视频分析技术的船舶超载检测方法，包括如下步骤：当有船舶靠近码头时，通过安装在码头岸边的云台摄像机为所述船舶拍摄视频和图像信息；将拍摄到的所述视频和图像信息接入视频编码器，以进行实时编码；视频分析服务器调用经所述视频编码器编码的视频和图像信息，对所述视频和图像信息进行分析与处理，并对比安全管理规则以及用户设定的条件，如果不满足所述安全管理规则以及所述用户设定的条件，则给出报警信息；所述视频和图像信息经视频解码器解码后和所述报警信息一起输送到终端显示设备显示。本发明还公开了一种实现上述方法的检测系统，通过本系统采用上述检测方法，大幅提高了海事人员的工作效率，有效地保证船舶安全。
Description
技术领域
本发明涉及船舶超载检测方法及系统，尤其涉及一种基于视频分析技术的船舶超载检测方法及系统。
背景技术
船舶超载运输是引发事故的重要原因。船舶超载是指船舶受载超过额定总载重量，其具体表现为规定使用的载重线标志浸没于水中，内河小型船舶的干舷小于规定的尺度。传统的船舶超载检测为尺子丈量、人工目测或采用望远镜等，这种检测方法既费时又费力，不适合推广使用。而且部分船主盲目追求利益，超载现象十分普遍，同时，由于管理部门采用上述人工检测方法，受工作人员数量等因素影响使得管理力量十分有限，以致超载现象不能及时有效地发现，造成了人身和财产的损失。因此，本领域的技术人员致力于开发一种自动、高效的检测船舶是否超载的方法，以保证船舶安全。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种无需人工操作、高效、准确的基于视频分析技术的船舶超载检测方法及系统
为实现上述目的，本发明提供了一种基于视频分析技术的船舶超载检测方法，包括如下步骤：
当有船舶靠近码头时，通过安装在码头岸边的云台摄像机为所述船舶拍摄视频和图像信息；
将拍摄到的所述视频和图像信息接入视频编码器，以进行实时编码；
视频分析服务器调用经所述视频编码器编码的视频和图像信息，对所述视频和图像信息进行分析与处理，并对比安全管理规则以及用户设定的条件，如果不满足所述安全管理规则以及所述用户设定的条件，则给出报警信息；
所述视频和图像信息经视频解码器解码后和所述报警信息一起输送到终端显示设备显示。
在本发明的较佳实施方式中，判断船舶是否靠近码头的步骤通过在码头岸边侧设置固定摄像机进行监控来实现，所述步骤包括：根据所述固定摄像机的监控范围设置一块船舶的靠岸警戒区，当所述固定摄像机检测到有船舶进入所述靠岸警戒区后，启动所述云台摄像机的拍摄。
进一步地，经所述视频编码器编码的视频和图像信息由硬盘录像机进行数字录像，实现本地存储并上传录像至控制中心。
在本发明的另一较佳实施方式中，其中视频分析服务器的分析与处理步骤如下：
步骤A、对视频进行预处理，将视频中的目标船舶从背景中切割出来；
步骤B、将切割出的目标船舶与预制库中的标准船型进行比对，确定此类船舶的载重线高度、位置和形状参数；
步骤C、通过切割出的目标全船图像，捕捉其载重线的位置图像来计算其是否超载。
进一步地，其中步骤A的将目标船舶从背景中切割的步骤进一步包括：检测出监控场景中船舶和水面所对应的区域，利用图像中的时空信息，通过区别当前的图像与参考背景模型间的像素差别来检测运动区域，最终得到被监控目标船舶在视频阵列中所对应的像素坐标。
进一步地，其中步骤B中的比对步骤进一步包括：通过目标船舶的轮廓特征参数和预制库中的标准船型比对，形成一个分类函数，然后将目标船舶划分到相应的类别中，从而确定目标船舶所对应的标准船舶的载重线高度的位置、形状参数。
进一步地，其中步骤C进一步包括：通过视频信息中切割出的目标船舶的全船图像，参照上面所分析出的此类船舶载重线高度位置、形状参数，捕捉对应位置的图像并和预制库中的船舶的载重线进行比对；如比对结果一致则可得出结论船舶载重线在水面以上，此船舶未超载，否则为超载嫌疑船舶。
可选地，所述的固定摄像机和云台摄像机采用被动式红外摄像机。
进一步地，所述被动式红外云台摄像机架设在码头的两端。
本发明还提供了一种基于视频分析技术的船舶超载检测系统，包括固定摄像机、云台摄像机、视频编码器、视频分析服务器、视频管理服务器、视频解码器和终端显示设备；其中
所述固定摄像机用于监测是否有船舶靠近码头，当有船舶靠近码头时发送命令给所述云台摄像机；
所述云台摄像机与所述固定摄像机连接并实现触警联动，云台摄像机用于对所述靠近码头的船舶拍摄视频和图像信息；
所述视频编码器的输入端与所述固定摄像机和云台摄像机相连接，视频编码器用于接入上述拍摄到的视频和图像信息并进行实时编码；
所述视频分析服务器通过传输设备与所述视频编码器的输出端连接，视频分析服务器用于调用经所述视频编码器编码的视频和图像信息并对其内容进行分析与处理，并对比安全管理规则以及用户设定的条件，如果不满足所述安全管理规则以及所述用户设定的条件，则给出报警信息；
所述视频解码器的输入端与所述视频管理服务器连接，输出端与所述终端显示设备连接，终端显示设备用于显示经所述视频解码器解码后的上述视频和图像信息以及报警信息；
所述视频管理服务器与所述视频分析服务器连接，视频管理服务器用于实现上述设备的互联和管理控制。
在本发明的较佳实施方式中，还包括硬盘录像机，硬盘录像机与所述传输设备连接，用于对经视频编码器编码的视频和图像信息进行数字录像，实现本地存储并上传录像至控制中心。
进一步地，其中视频编码器通过其自身独立的10/100M以太网口与所述传输设备上的10M/100M以太网端口对应连接。
进一步地，其中硬盘录像机通过其自身独立的100/1000M以太网与传输设备上的100/1000M以太网端口对应连接。
进一步地，所述云台摄像机为被动式红外云台摄像机。
进一步地，所述被动式红外云台摄像机架设在码头的两端。
进一步地，所述固定摄像机为被动式红外固定摄像机。
进一步地，所述被动式红外固定摄像机设置在码头岸边侧。
进一步地，所述终端显示设备包括用于向船舶显示信息的显示屏和终端显示器。
本发明采用视频分析技术对内河船舶超载现象进行实时检测，首先通过多个摄像机的联动处理操作，摄像机系统自动拍摄目标船舶的实时视频信息，并通过有线或无线通信网络传输到监控中心，中心服务器将视频流经过分析处理，并通过预设报警规则，一旦在场景中出现了载重线位于水面以下的目标船舶，监控系统会自动弹出报警信息，工作人员可以通过点击报警信息，查看包括船舶类型、编号、图片、视频等信息，实现报警的场景重组并采取相关措施。从而实现了无需人工操作即可确定该船是否超载，大幅提高了海事人员的工作效率，有效的保证船舶安全。并且停靠码头船舶的图像和视频信息保存在中心数据库，可以为管理者提供第一手的管理依据，保证航道和船舶的安全，保护国家和人民群众的生命财产安全。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明船舶超载检测系统的一个较佳实施例的框图。
具体实施方式
本发明公开了一种基于视频分析技术的船舶超载检测方法，包括如下步骤：
当有船舶靠近码头时，通过安装在码头岸边的云台摄像机为所述船舶拍摄视频和图像信息；
将拍摄到的所述视频和图像信息接入视频编码器，以进行实时编码；
视频分析服务器调用经所述视频编码器编码的视频和图像信息，对所述视频和图像信息进行分析与处理，并对比安全管理规则以及用户设定的条件，如果不满足所述安全管理规则以及所述用户设定的条件，则给出报警信息；
所述视频和图像信息经视频解码器解码后和所述报警信息一起输送到终端显示设备显示。
上述检测方法中，判断船舶是否靠近码头的步骤通过在码头岸边侧设置固定摄像机进行监控来实现，所述步骤包括：根据所述固定摄像机的监控范围设置一块船舶的靠岸警戒区，当所述固定摄像机检测到有船舶进入所述靠岸警戒区后，启动所述云台摄像机的拍摄。
上述检测方法中，其中视频分析服务器的分析与处理步骤如下：
步骤A、对视频进行预处理，将视频中的目标船舶从背景中切割出来；
步骤B、将切割出的目标船舶与预制库中的标准船型进行比对，确定此类船舶的载重线高度、位置和形状参数；
步骤C、通过切割出的目标全船图像，捕捉其载重线的位置图像来计算其是否超载。
水面在日光和其他光污染的强烈照射下会产生不规则的反射光，对摄像机会产生极大的干扰，如果把每一艘船舶单独的从动态的视频中切割出来会极大的提高检测的精度，并最大程度屏蔽了外部的干扰。在视频中船舶和水面是一个整体，水面具有连续波纹且不规则的特性，因此，采用运动切割技术是可以在视频中将船舶单独分离出来的。切割的步骤具体包括：检测出监控场景中船舶和水面所对应的区域，利用图像中的时空信息，通过区别当前的图像与参考背景模型间的像素差别来检测运动区域，最终得到被监控目标船舶在视频阵列中所对应的像素坐标。
上述步骤B中的比对步骤进一步包括：在系统中会有一个预制库，在这个库里记录所有的船舶类型的原始资料，包含船型，船籍，载重吨，载重线高度形状，船舶标准图像等。通过目标船舶的轮廓特征参数和预制库中的标准船型比对，形成一个分类函数，然后将目标船舶划分到相应的类别中，从而确定目标船舶所对应的标准船舶的载重线高度的位置、形状等参数。
上述步骤C进一步包括：通过视频信息中切割出的目标船舶的全船图像，参照上面所分析出的此类船舶载重线高度位置、形状参数，捕捉对应位置的图像并和预制库中的船舶的载重线进行比对；如比对结果一致则可得出结论船舶载重线在水面以上，此船舶未超载，否则为超载嫌疑船舶。
所述经所述视频编码器编码的视频和图像信息由硬盘录像机进行数字录像，实现本地存储并上传录像至控制中心自动存档，以备指挥中心的管理人员查看与处置。
所述的固定摄像机和云台摄像机采用被动式红外摄像机，其中被动式红外云台摄像机架设在码头的两端。
如图1所示，本发明还公开了一种基于视频分析技术的船舶超载检测系统，包括固定摄像机、云台摄像机、视频编码器4、硬盘录像机5、视频分析服务器6、视频管理服务器7、视频解码器8和终端显示设备9；其中
所述固定摄像机用于监测是否有船舶靠近码头，当有船舶靠近码头时发送命令给所述云台摄像机；
所述云台摄像机与所述固定摄像机连接并实现触警联动，云台摄像机用于对所述靠近码头的船舶拍摄视频和图像信息；
所述视频编码器的输入端通过传输设备与所述固定摄像机和云台摄像机相连接，其中视频编码器通过其自身独立的10/100M以太网口与所述传输设备上的10M/100M以太网端口对应连接。所述视频编码器用于接入上述拍摄到的视频和图像信息并进行实时编码；
所述视频分析服务器通过传输设备与所述视频编码器的输出端连接，视频分析服务器用于调用经所述视频编码器编码的视频和图像信息并对其内容进行分析与处理，并对比安全管理规则以及用户设定的条件，如果不满足所述安全管理规则以及所述用户设定的条件，则给出报警信息；
所述视频解码器的输入端与所述视频管理服务器连接，输出端与所述终端显示设备连接，终端显示设备用于显示经所述视频解码器解码后的上述视频和图像信息以及报警信息；
所述视频管理服务器与所述视频分析服务器连接，视频管理服务器用于实现上述设备的互联和管理控制。
所述硬盘录像机5通过其自身独立的100/1000M以太网与传输设备上的100/1000M以太网端口对应连接，用于对经视频编码器编码的视频和图像信息进行数字录像，实现本地存储并上传录像至控制中心。
上述检测系统中，所述云台摄像机为被动式红外云台摄像机2、3，所述固定摄像机为被动式红外固定摄像机1。这类摄像机不受环境和天气的影响，全天候的对航道进行监控。鉴于摄像机架设的特殊环境，上述所有的摄像机设备必须满足IP67的技术要求。所述被动式红外云台摄像机2、3分别架设在码头的两端，所述被动式红外固定摄像机1设置在码头岸边侧，以实现对目标船舶的全方位拍摄。
上述检测系统中，所述终端显示设备9包括水面上用于向船舶显示信息的显示屏(一般为大屏幕显示设备)和终端显示器。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (4)
1.一种基于视频分析技术的船舶超载检测方法，包括如下步骤：
当有船舶靠近码头时，通过安装在码头岸边的云台摄像机为所述船舶拍摄视频和图像信息；
将拍摄到的所述视频和图像信息接入视频编码器，以进行实时编码；
视频分析服务器调用经所述视频编码器编码的视频和图像信息，对所述视频和图像信息进行分析与处理，并对比安全管理规则以及用户设定的条件，如果不满足所述安全管理规则以及所述用户设定的条件，则给出报警信息；
所述视频和图像信息经视频解码器解码后和所述报警信息一起输送到终端显示设备显示；
其中，判断船舶是否靠近码头的步骤通过在码头岸边侧设置固定摄像机进行监控来实现，所述步骤包括：根据所述固定摄像机的监控范围设置一块船舶的靠岸警戒区，当所述固定摄像机检测到有船舶进入所述靠岸警戒区后，启动所述云台摄像机的拍摄；
经所述视频编码器编码的视频和图像信息由硬盘录像机进行数字录像，实现本地存储并上传录像至控制中心；
所述视频分析服务器的分析与处理步骤如下：
步骤A、对视频进行预处理，将视频中的目标船舶从背景中切割出来；
步骤B、将切割出的目标船舶与预制库中的标准船型进行比对，确定此类船舶的载重线高度、位置和形状参数；
步骤C、通过切割出的目标全船图像，捕捉其载重线的位置图像来计算其是否超载；
其中，步骤A的将目标船舶从背景中切割的步骤进一步包括：检测出监控场景中船舶和水面所对应的区域，利用图像中的时空信息，通过区别当前的图像与参考背景模型间的像素差别来检测运动区域，最终得到被监控目标船舶在视频阵列中所对应的像素坐标；
步骤B中的比对步骤进一步包括：通过目标船舶的轮廓特征参数和预制库中的标准船型比对，形成一个分类函数，然后将目标船舶划分到相应的类别中，从而确定目标船舶所对应的标准船舶的载重线高度、位置、形状参数；
步骤C进一步包括：通过视频信息中切割出的目标船舶的全船图像，参照上面所分析出的此类船舶载重线高度、位置、形状参数，捕捉对应位置的图像并和预制库中的船舶的载重线进行比对；如比对结果一致则可得出结论船舶载重线在水面以上，此船舶未超载，否则为超载嫌疑船舶。
2.如权利要求1所述的基于视频分析技术的船舶超载检测方法，其中的固定摄像机和云台摄像机采用被动式红外摄像机。
3.如权利要求2所述的基于视频分析技术的船舶超载检测方法，其中被动式红外云台摄像机架设在码头的两端。
4.一种基于视频分析技术的船舶超载检测系统，包括固定摄像机、云台摄像机、视频编码器、视频分析服务器、视频管理服务器、视频解码器和终端显示设备；其中
所述固定摄像机用于监测是否有船舶靠近码头，当有船舶靠近码头时发送命令给所述云台摄像机；
所述云台摄像机与所述固定摄像机连接并实现触警联动，云台摄像机用于对所述靠近码头的船舶拍摄视频和图像信息；
所述视频编码器的输入端与所述固定摄像机和云台摄像机相连接，视频编码器用于接入上述拍摄到的视频和图像信息并进行实时编码；
所述视频分析服务器通过传输设备与所述视频编码器的输出端连接，视频分析服务器用于调用经所述视频编码器编码的视频和图像信息并对其内容进行分析与处理，并对比安全管理规则以及用户设定的条件，如果不满足所述安全管理规则以及所述用户设定的条件，则给出报警信息；
所述视频解码器的输入端与所述视频管理服务器连接，输出端与所述终端显示设备连接，终端显示设备用于显示经所述视频解码器解码后的上述视频和图像信息以及报警信息；
所述视频管理服务器与所述视频分析服务器连接，视频管理服务器用于实现上述设备的互联和管理控制；
还包括硬盘录像机，硬盘录像机与所述传输设备连接，用于对经视频编码器编码的视频和图像信息进行数字录像，实现本地存储并上传录像至控制中心；
所述视频编码器通过其自身独立的10/100M以太网口与所述传输设备上的10M/100M以太网端口对应连接；
所述硬盘录像机通过其自身独立的100/1000M以太网口与传输设备上的100/1000M以太网端口对应连接；
所述固定摄像机和云台摄像机采用被动式红外摄像机；
所述固定摄像机设置在码头岸边侧；
所述云台摄像机架设在码头的两端；
所述终端显示设备包括用于向船舶显示信息的显示屏和终端显示器。
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