CN109960256A - 基于面部识别预警的自动导航系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于面部识别预警的自动导航系统，面部检测模块，获取船上工作人员的面部表情特征，生成面部识别模块，当人员在船舱内走动，定时抓取其面部表情特征，同面部识别模块比对，判定其是否为船上工作人员，若不是，发出警报至驾驶室；若判定是船上工作人员，则根据其面部表情判定其是否工作疲劳，或者具有过激表情，若判定工作人员面部过度疲劳，当该工作人员在从船舱向甲板行走，进入甲板后，发出预警至驾驶室。本发明所述的基于面部识别预警的自动导航系统，避免工作人员因疲劳引发的甲板事故，航行过程中，在上甲板的门前具有疲劳检测摄像头，若发现人员过度疲劳，禁止其外出，对负责人员发出警报。
Description
技术领域
本发明涉及航海技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于面部识别预警的自动导航系统。
背景技术
船舶自动化，20世纪70年代计算机在船上广泛应用，从船舶在机舱设置集中控制室到出现无人值班机舱和驾驶台对主机遥控遥测，船舶机舱自动化成为趋势。1970年日本“星光丸”竣工开创驾机合一的新时代，在当时被称为是“超自动化船”。船舶自动化使船舶定员大约减半，降低了营运成本。近10年来建造的新型船舶基本上都可称之为自动化船舶，其中一部分自动化程度高的船舶被称之为“高技术船舶”。船舶自动化从机舱自动化走向了驾驶自动化。
但是现有船舶在自动航行的过程中，收到风力及海流的影响，航行方向很容易出现偏差，导致航线边长，浪费时间及资源。
并且在航行过程，过度疲劳的人员上甲板后，很容易发生事故。
发明内容
根据上述提出航行过程，过度疲劳的人员上甲板后，很容易发生事故的技术问题，而提供一种基于面部识别预警的自动导航系统。本发明主要利用面部检测模块，获取船上工作人员的面部表情特征，生成面部识别模块，当人员在船舱内走动，定时抓取其面部表情特征，同面部识别模块比对，判定其是否为船上工作人员，若不是，发出警报至驾驶室；若判定是船上工作人员，则根据其面部表情判定其是否工作疲劳，或者具有过激表情，若判定工作人员面部过度疲劳，当该工作人员在从船舱向甲板行走，进入甲板后，发出预警至驾驶室，从而起到避免工作人员因疲劳引发的甲板事故。
本发明采用的技术手段如下：
一种基于面部识别预警的自动导航系统，包括：航道规划模块，获取航行开始港口和航行目的港口，生成主航道航线，发送给航段航线规划模块。
航段航线规划模块，获取主航道航线周边的暗礁海域和未知海域信息，根据直线航行原则，规避暗礁海域和未知海域将主航道航线分成多个航段，使每个航段保持直线航行，并将航段规划信息发送给导航航行模块。
导航航行模块，基于第一航段，调整航行方向开始航行，每航行10分钟，同步一次GPS定位信息，比对第一航段航行状态，判定是否偏离航线，若发生偏离，则发送指令调整转向舵，重新规划航段路线，使航线能够同第二航段的航线初始段连接，依次实现第二航段、第三航段至最终航段的修正航行。
航段对接转向监测模块，当上一航段即将航行结束，进入下一航段航行，根据航段航线规划，判定是否存在大转角度弯道，若不存在，则继续航行，若存在，则规划转向策略，控制船体的转向舵，提前开始转向，以一定转向半径进行转向，平滑转向进入下一航段航行。
航行预警模块，同步GPS定位信息，判定航线航行进度，判定剩余补给储量a，预测剩余航线航行时间及需求补给数量b；当b≤0.7a，按照原航线正常航行；当0.7a＜b≤0.85a，航行预警模块开始预警，并将预警信息发送至驾驶室显示，此时航道规划模块，根据补给情况重新规划补救航道航线，并传输至驾驶室显示。当b＞0.85a，航行预警模块开始预警，并将预警信息发送至驾驶室显示，此时航道规划模块，修改主航道航线，根据补给情况及中间航道港口的航线距离，重新规划主航道航线，在节省航行距离的情况下，按照重新规划的主航道航线航行，并传输至航段航线规划模块，重新生成航段规划信息。
面部检测模块，获取船上工作人员的面部表情特征，生成面部识别模块，当人员在船舱内走动，定时抓取其面部表情特征，同面部识别模块比对，判定其是否为船上工作人员，若不是，发出警报至驾驶室；若判定是船上工作人员，则根据其面部表情判定其是否工作疲劳，或者具有过激表情，若判定工作人员面部过度疲劳，当该工作人员在从船舱向甲板行走，进入甲板后，发出预警至驾驶室；获取保密区域，至少包括驾驶室和轮机室，获取工作人员权限等级，至少包括具备进入保密区域权限和不具备进入保密区域权限；当发现不具备进入保密区域权限的工作人员，进入警戒区域向保密区域走去，发送具体预警信息至驾驶室。
进一步地，航道规划模块，根据航行开始港口和航行目的港口的位置信息，获取航线周边的危险海域信息，规避危险海域生成初步主航道航线；判定船舶补给量是否能够直接续航完成航行，若不能，则获取中间航道港口信息；根据中间航道港口信息及补给续航情况，给出多种航道航线，计算后，取最短航道航线生成主航道航线。
进一步地，所述危险海域信息至少包括暗礁海域、神秘海域；所述补给至少包括重油和食物。
进一步地，所述补救航道航线为备用航道路线，该备用航道路线列出剩余航线同中间航道港口的多个航线信息；当相邻的两个航线信息间隔较远，将前面的航线信息橙色显示，供船长注意并参考。
与现有技术相比较，本发明所述的基于面部识别预警的自动导航系统，面部检测模块，获取船上工作人员的面部表情特征，生成面部识别模块，当人员在船舱内走动，定时抓取其面部表情特征，同面部识别模块比对，判定其是否为船上工作人员，若不是，发出警报至驾驶室；若判定是船上工作人员，则根据其面部表情判定其是否工作疲劳，或者具有过激表情，若判定工作人员面部过度疲劳，当该工作人员在从船舱向甲板行走，进入甲板后，发出预警至驾驶室，避免工作人员因疲劳引发的甲板事故，航行过程中，在上甲板的门前具有疲劳检测摄像头，若发现人员过度疲劳，禁止其外出，上甲板；并且人员工作是否发生疲劳，若发生疲劳，对负责人员发出警报，替换人员。
本发明所述的基于面部识别预警的自动导航系统，面部检测模块，获取保密区域，至少包括驾驶室和轮机室，获取工作人员权限等级，至少包括具备进入保密区域权限和不具备进入保密区域权限；当发现不具备进入保密区域权限的工作人员，进入警戒区域向保密区域走去，发送具体预警信息至驾驶室，限定检测进入船舱的人员是固定人员，不同的职位等级，能够进入不同的位置，驾驶舱必须可信度高人员进入；减少人为事件的破坏。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于面部识别预警的自动导航系统示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1所示，本发明提供了一种基于面部识别预警的自动导航系统，包括：航道规划模块，获取航行开始港口和航行目的港口，生成主航道航线，发送给航段航线规划模块。
航段航线规划模块，获取主航道航线周边的暗礁海域和未知海域信息，根据直线航行原则，规避暗礁海域和未知海域将主航道航线分成多个航段，使每个航段保持直线航行，并将航段规划信息发送给导航航行模块。
导航航行模块，基于第一航段，调整航行方向开始航行，每航行10分钟，同步一次GPS定位信息，比对第一航段航行状态，判定是否偏离航线，若发生偏离，则发送指令调整转向舵，重新规划航段路线，使航线能够同第二航段的航线初始段连接，依次实现第二航段、第三航段至最终航段的修正航行。
航段对接转向监测模块，当上一航段即将航行结束，进入下一航段航行，根据航段航线规划，判定是否存在大转角度弯道，若不存在，则继续航行，若存在，则规划转向策略，控制船体的转向舵，提前开始转向，以一定转向半径进行转向，平滑转向进入下一航段航行。
航行预警模块，同步GPS定位信息，判定航线航行进度，判定剩余补给储量a，预测剩余航线航行时间及需求补给数量b；当b≤0.7a，按照原航线正常航行；当0.7a＜b≤0.85a，航行预警模块开始预警，并将预警信息发送至驾驶室显示，此时航道规划模块，根据补给情况重新规划补救航道航线，并传输至驾驶室显示。当b＞0.85a，航行预警模块开始预警，并将预警信息发送至驾驶室显示，此时航道规划模块，修改主航道航线，根据补给情况及中间航道港口的航线距离，重新规划主航道航线，在节省航行距离的情况下，按照重新规划的主航道航线航行，并传输至航段航线规划模块，重新生成航段规划信息。
面部检测模块，获取船上工作人员的面部表情特征，生成面部识别模块，当人员在船舱内走动，定时抓取其面部表情特征，同面部识别模块比对，判定其是否为船上工作人员，若不是，发出警报至驾驶室；若判定是船上工作人员，则根据其面部表情判定其是否工作疲劳，或者具有过激表情，若判定工作人员面部过度疲劳，当该工作人员在从船舱向甲板行走，进入甲板后，发出预警至驾驶室；获取保密区域，至少包括驾驶室和轮机室，获取工作人员权限等级，至少包括具备进入保密区域权限和不具备进入保密区域权限；当发现不具备进入保密区域权限的工作人员，进入警戒区域向保密区域走去，发送具体预警信息至驾驶室。
航道规划模块，根据航行开始港口和航行目的港口的位置信息，获取航线周边的危险海域信息，规避危险海域生成初步主航道航线；判定船舶补给量是否能够直接续航完成航行，若不能，则获取中间航道港口信息；根据中间航道港口信息及补给续航情况，给出多种航道航线，计算后，取最短航道航线生成主航道航线。所述危险海域信息至少包括暗礁海域、神秘海域；所述补给至少包括重油和食物。
所述补救航道航线为备用航道路线，该备用航道路线列出剩余航线同中间航道港口的多个航线信息；当相邻的两个航线信息间隔较远，将前面的航线信息橙色显示，供船长注意并参考。
本发明所述的基于面部识别预警的自动导航系统，面部检测模块，获取船上工作人员的面部表情特征，生成面部识别模块，当人员在船舱内走动，定时抓取其面部表情特征，同面部识别模块比对，判定其是否为船上工作人员，若不是，发出警报至驾驶室；若判定是船上工作人员，则根据其面部表情判定其是否工作疲劳，或者具有过激表情，若判定工作人员面部过度疲劳，当该工作人员在从船舱向甲板行走，进入甲板后，发出预警至驾驶室，避免工作人员因疲劳引发的甲板事故，航行过程中，在上甲板的门前具有疲劳检测摄像头，若发现人员过度疲劳，禁止其外出，上甲板；并且人员工作是否发生疲劳，若发生疲劳，对负责人员发出警报，替换人员。
本发明所述的基于面部识别预警的自动导航系统，面部检测模块，获取保密区域，至少包括驾驶室和轮机室，获取工作人员权限等级，至少包括具备进入保密区域权限和不具备进入保密区域权限；当发现不具备进入保密区域权限的工作人员，进入警戒区域向保密区域走去，发送具体预警信息至驾驶室，限定检测进入船舱的人员是固定人员，不同的职位等级，能够进入不同的位置，驾驶舱必须可信度高人员进入；减少人为事件的破坏。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (4)
1.一种基于面部识别预警的自动导航系统，其特征在于，包括：
航道规划模块，获取航行开始港口和航行目的港口，生成主航道航线，发送给航段航线规划模块；
航段航线规划模块，获取主航道航线周边的暗礁海域和未知海域信息，根据直线航行原则，规避暗礁海域和未知海域将主航道航线分成多个航段，使每个航段保持直线航行，并将航段规划信息发送给导航航行模块；
导航航行模块，基于第一航段，调整航行方向开始航行，每航行10分钟，同步一次GPS定位信息，比对第一航段航行状态，判定是否偏离航线，若发生偏离，则发送指令调整转向舵，重新规划航段路线，使航线能够同第二航段的航线初始段连接，依次实现第二航段、第三航段至最终航段的修正航行；
航段对接转向监测模块，当上一航段即将航行结束，进入下一航段航行，根据航段航线规划，判定是否存在大转角度弯道，若不存在，则继续航行，若存在，则规划转向策略，控制船体的转向舵，提前开始转向，以一定转向半径进行转向，平滑转向进入下一航段航行；
航行预警模块，同步GPS定位信息，判定航线航行进度，判定剩余补给储量a，预测剩余航线航行时间及需求补给数量b；
当b≤0.7a，按照原航线正常航行；
当0.7a＜b≤0.85a，航行预警模块开始预警，并将预警信息发送至驾驶室显示，此时航道规划模块，根据补给情况重新规划补救航道航线，并传输至驾驶室显示；
当b＞0.85a，航行预警模块开始预警，并将预警信息发送至驾驶室显示，此时航道规划模块，修改主航道航线，根据补给情况及中间航道港口的航线距离，重新规划主航道航线，在节省航行距离的情况下，按照重新规划的主航道航线航行，并传输至航段航线规划模块，重新生成航段规划信息；
面部检测模块，获取船上工作人员的面部表情特征，生成面部识别模块，当人员在船舱内走动，定时抓取其面部表情特征，同面部识别模块比对，判定其是否为船上工作人员，若不是，发出警报至驾驶室；
若判定是船上工作人员，则根据其面部表情判定其是否工作疲劳，或者具有过激表情，若判定工作人员面部过度疲劳，当该工作人员在从船舱向甲板行走，进入甲板后，发出预警至驾驶室；
获取保密区域，至少包括驾驶室和轮机室，获取工作人员权限等级，至少包括具备进入保密区域权限和不具备进入保密区域权限；
当发现不具备进入保密区域权限的工作人员，进入警戒区域向保密区域走去，发送具体预警信息至驾驶室。
2.根据权利要求1所述的基于面部识别预警的自动导航系统，其特征在于，
航道规划模块，根据航行开始港口和航行目的港口的位置信息，获取航线周边的危险海域信息，规避危险海域生成初步主航道航线；
判定船舶补给量是否能够直接续航完成航行，若不能，则获取中间航道港口信息；
根据中间航道港口信息及补给续航情况，给出多种航道航线，计算后，取最短航道航线生成主航道航线。
3.根据权利要求2所述的基于面部识别预警的自动导航系统，其特征在于，
所述危险海域信息至少包括暗礁海域、神秘海域；所述补给至少包括重油和食物。
4.根据权利要求1所述的基于面部识别预警的自动导航系统，其特征在于，
所述补救航道航线为备用航道路线，该备用航道路线列出剩余航线同中间航道港口的多个航线信息；
当相邻的两个航线信息间隔较远，将前面的航线信息橙色显示，供船长注意并参考。
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