CN110390288A - 基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证系统及方法，根据传感器检测到的传感器目标，指引光电图像采集设备监测目标所在区域。图像采集设备将采集到的图像信息传输到图像处理计算机进行目标检测，记录所有目标检测框在图像中的位置大小，根据传感器目标信息，将检测框与传感器目标匹配，完成后启动目标跟踪，将检测框信息返回给显示控制程序，显示控制程序根据不断收到的检测框信息，调节光电设备，使目标在图像显示界面中处于合适位置，进行图像和视频取证。若无除光电设备外的传感器，则仅使用光电巡检指定区域，对目标定位，仍能完成上述匹配、跟踪、取证过程。提高告警目标取证效率，减省告警目标取证琐碎操作过程。

Description

基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证系统及方法

技术领域

本发明涉及电子信息领域，具体地，涉及一种基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证系统及方法。

背景技术

水域治理的问题由来已久，在历史的发展过程中，人民群众不断的在与水域污染、违法犯罪等问题进行着激烈的斗争。近些年来，国家与社会增强生态文明建设意识进一步觉醒、打击违法犯罪的力度逐渐加大，相关政策相继出台推行，水域治理的重要性不言而喻。对海洋、江河、湖泊等进行治理的难度、繁杂度等问题迎面扑来，需要投入大量的人力物力，智能化水域治理的需求日益强烈。水域监测犹如水域治理的眼睛，是水域治理的重要环节。水域监测系统对水域进行监控，必要时对异常目标图像或视频取证，为进一步执法留存有力证据。

然而，目前用于水域监测的大多数光电设备，对异常目标进行取证，或者是通过监测系统发现异常目标，人工采取下一步取证操作，对人力物力有极大的需求，可能会错过取证的最佳时间；或者只能针对某一区域定方位拍摄大视场图片，不能灵活调节视场大小，难以锁定目标；或者无法将光电设备检测到的目标与传感器目标进行准确高效的联系，取证信息片面或匹配错误率过高。以上这些问题都会对进一步的执法操作造成一定的困扰与障碍。水域治理的进程不断推进，对异常目标的自动智能取证的准确性有效性提出了更高的需求。

与本申请相关的现有技术是专利文献CN 206490764U，公开了一种适用于船舶过闸的视频检测及抓拍装置及系统，包括船闸PLC柜、通信单元、服务器、视频系统、检测及抓拍控制单元；视频系统包括若干摄像单元和抓拍单元；船闸PLC柜用于控制船闸各机电设备的动作，服务器根据通过通信单元获取的船闸PLC柜的船闸当前工作状态，激活视频系统，检测及抓拍控制单元通过服务器，读取摄像单元的摄像视频、控制抓拍单元进行拍摄照片。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证系统及方法。

根据本发明提供的一种基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证系统，包括显示控制单元、图像采集设备、图像处理计算机；

所述图像采集设备与所述图像处理计算机连接，所述图像处理计算机与显示控制单元交互通信，所述图像处理计算机获取所述图像采集设备的图像信息后，通过目标检测提取目标位置信息，并将目标位置信息发送至显示控制单元；

所述显示控制单元接收告警信息，根据告警信息和目标位置信息调节图像采集设备的拍摄方位，图像采集设备根据预设的目标检测框大小，调节目标的图像显示位置，进行智能取证，图像或视频数据存入图片数据库。

优选地，所述的基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证系统，还包括图像显示界面，对图像采集设备的拍摄图像或视频和目标位置在地图上进行显示，以及显示拍摄图像或视频和目标位置的匹配过程。

优选地，所述图像采集设备设置在岸基或者移动执法船舶上，所述图像采集设备包括可见光监测设备、红外监测设备。

优选地，所述告警信息由传感器设备检测得到，所述传感器设备采集到告警信息后，将所述告警信息发送至显示控制单元，以及图像采集设备。

优选地，所述智能取证根据设定要求进行，当目标检测框的位置大小符合设定要求，则进行取证。

优选的，在没有除光电图像采集设备之外的传感器的情况下，仅用光电图像采集设备实现指定区域巡检。

优选的，光电图像采集设备采集到的图像信息传输到图像处理计算机，检测测到目标时利用光电设备测距功能及光电角度等信息，对目标进行定位，在连续不同的巡检周期内能够确定某一目标为同一目标。

优选的，在没有除光电图像采集设备之外的传感器的情况下，仅用光电设备仍然能够完成上述目标匹配、跟踪、取证过程。

根据本发明提供的一种基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证方法，包括：

接收告警步骤：设定警戒区域，对所述警戒区域进行目标进入检测，当检测到目标进入时，产生告警信息，持续检测形成告警列表；

图像检测步骤：通过光电图像采集设备对告警列表中的一个告警信息对应的目标进行图像采集，将采集得到的图像信息发送至图像处理计算机进行检测，获得需要跟踪的目标；

目标匹配步骤：在图像显示界面中检测是否有目标存在，如果存在目标，就将目标检测框提取出来，并将所有目标检测框与传感器目标进行匹配，所述的匹配方法将利用到目标与光电的距离信息与角度信息，目标检测框在图像显示界面的位置与大小，目标之间遮挡等信息。目标跟踪在目标匹配完成后启动，并不断向显示控制系统反馈当前目标检测框信息；

检测跟踪步骤：图像处理计算机在图像信息中设置目标检测框，对目标进行跟踪，记录目标的运行位置大小信息；

取证匹配步骤：根据目标的运行位置大小信息，调节光电图像采集设备的拍摄方位，对目标进行取证，并将取证的图像和视频进行存储。

优选地，所述一个告警信息是告警列表中排在第一个的告警信息。

优选地，所述图像采集设备设置在岸基或者移动执法船舶上，所述图像采集设备包括可见光监测设备、红外监测光电设备。

优选地，所述取证根据设定要求进行，当目标检测框的位置大小符合设定要求，则进行取证。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明解决了对警戒区域内异常目标减省人工取证操作，降低人力物力需求，灵活调节光电设备视场，快速锁定目标，将取证的图像和视频与目标信息进行高效匹配，提高取证的图像和视频与异常目标匹配的正确性、有效性，提升进一步执法的高效性与准确性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的工作流程图；

图2为系统架构示意图；

图3为检测框匹配示意图(以船舶目标为例)。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本申请对警戒区域内异常目标减省人工取证操作，降低人力物力需求，灵活调节光电设备视场，快速锁定目标，将取证的图像和视频与目标信息进行高效匹配的技术问题，提高取证的图像和视频与异常目标匹配的正确性、有效性，进一步提升执法的高效性与准确性。

根据本发明提供的一种基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证系统，包括显示控制单元、图像采集设备、图像处理计算机；

所述图像采集设备与所述图像处理计算机连接，所述图像处理计算机与显示控制单元交互通信，所述图像处理计算机获取所述图像采集设备的图像信息后，通过目标检测提取目标位置信息，并将目标位置信息发送至显示控制单元；

所述显示控制单元接收告警信息，根据告警信息和目标位置信息调节图像采集设备的拍摄方位，图像采集设备根据预设的目标检测框大小，调节目标的图像显示位置，进行智能取证，取证的图像与视频数据存入数据库。

具体地，所述的基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证系统，还包括图像显示界面，对图像采集设备的拍摄图像和目标位置在地图上进行显示，以及显示拍摄图像和目标位置的匹配过程。

具体地，所述图像采集设备设置在岸基或者移动执法船舶上，所述图像采集设备包括可见光监测设备、红外监测光电设备。

具体地，所述告警信息由传感器设备检测得到，所述传感器设备采集到告警信息后，将所述告警信息发送至显示控制单元，以及图像采集设备。

具体地，所述智能取证根据设定要求进行，当目标检测框的位置大小符合设定要求，则进行取证。

具体地，在没有除光电图像采集设备之外的传感器的情况下，仅用光电图像采集设备实现指定区域巡检。

具体地，光电图像采集设备采集到的图像信息传输到图像处理计算机，检测得到目标时利用光电设备测距功能及光电角度，对目标进行定位，在连续不同的巡检周期内能够确定某一目标为同一目标。

具体地，在没有除光电图像采集设备之外的传感器的情况下，仅用光电设备仍然能够完成上述目标匹配、跟踪、取证过程。

优选地，在没有除光电图像采集设备之外的传感器的情况下，仅用光电图像采集设备实现指定区域巡检。具体步骤描述如下：步骤一，在检测某一目标θ的第一个巡检周期记录该目标相对光电的角度信息，利用光电测距功能记录目标相对光电的距离信息，根据目标θ的位置信息，设定一个以该目标为中心的范围∑。步骤二，进行下一个巡检周期，在范围∑内发现该目标，则认定是与上一周期检测到的目标θ是同一目标。再根据以上两个周期检测的结果计算出目标θ的航向与航速，根据航向航速推测出下一巡检周期目标θ出现的位置，缩小范围∑。步骤三，循环执行步骤二，不断缩小范围，直至某一稳定的阈值，并且能够稳定定位目标θ，若在某一巡检周期内围在范围内发现目标θ，则扩大范围∑，确定目标θ位置，在下一周期继续根据目标θ的航向航速虽小范围∑。通过以上步骤，传感器仅有光电图像采集设备时，发现目标时依旧能够实现目标检测、匹配、跟踪、取证过程。

根据本发明提供的一种基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证方法，包括：

接收告警步骤：设定警戒区域，对所述警戒区域进行目标进入检测，当检测到目标进入时，产生告警信息，持续检测形成告警列表；

图像检测步骤：通过光电图像采集设备对告警列表中的一个告警信息对应的目标进行图像采集，将采集得到的图像信息发送至图像处理计算机进行检测，获得需要跟踪的目标；

目标匹配步骤：在图像显示界面中检测是否有目标存在，如果存在目标，就将目标检测框提取出来，并将所有目标检测框与传感器目标进行匹配，所述的匹配方法将利用到目标与光电的距离信息与角度信息，目标检测框在图像显示界面的位置与大小，目标之间遮挡等信息。目标跟踪在目标匹配完成后启动，并不断向显示控制系统反馈当前目标检测框信息；

检测跟踪步骤：图像处理计算机在图像信息中设置目标检测框，对目标进行跟踪，记录目标的运行位置大小信息；

取证匹配步骤：根据目标的运行位置大小信息，调节光电图像采集设备的拍摄方位，对目标进行取证图片，并将取证图像和视频进行存储。

具体地，所述一个告警信息是告警列表中排在第一个的告警信息。(是否对告警信具体地，所述图像采集设备设置在岸基或者移动执法船舶上，所述图像采集设备包括可见光监测设备、红外监测光电设备。

具体地，所述取证根据设定要求进行，当目标检测框的位置大小符合设定要求，则进行取证。

本发明提供的基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证系统，可以通过基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证方法的步骤流程实现。本领域技术人员可以将基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证方法理解为所述基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证系统的优选例。

在具体实施中，本申请包括显示控制系统、图像采集设备、图像处理计算机，图像显示界面，其中所述图像采集设备与所述图像处理计算机连接，所述图像处理计算机与显示控制系统交互通信，所述图像采集设备预处理图像信息并向图像处理计算机提供图像信息，所述图像处理计算机通过目标识别提取目标信息，所述显示控制系统显示传感器目标信息，所述传感器目标信息与目标识别目标检测框的匹配，所述目标跟踪启动，所述可见光与红外设备根据目标检测框大小自动调节目标在图像显示画面中位置与比例，进行智能取证。

如图1、图2所示，显示控制程序根据地图上显示由传感器检测到的传感器目标，指引光电图像采集设备，将光电图像指引到目标所在区域，并向图像处理计算机发送传感器目标位置信息。图像采集设备将采集到的图像信息传输到图像处理计算机，图像处理计算机进行目标检测，并记录所有目标检测框在图像显示界面中的位置及大小，根据显示控制系统所发的传感器目标位置信息将检测框与传感器目标匹配，匹配完成后，目标跟踪启动，并将该检测框在图片中的位置信息返回给显示控制程序。显示控制系统根据不断收到的检测框的信息，进一步调节光电设备，使目标在图像显示界面中处于合适位置，进行取证。在取证成功后，显示控制系统将图片信息发送给数据库，将图片数据存库。若无除光电图像采集设备外的传感器对目标进行检测，则使用光电图像采集设备对指定区域进行巡检，将采集到的图像信息传输到图像处理计算机，检测测到目标时利用光电设备测距功能及光电角度等信息，对目标进行定位，在连续不同的巡检周期内能够确定某一目标为同一目标，并且能够继续完成上述匹配、跟踪、取证过程。

上述技术方案中，所述的图像采集设备可安装在岸基或移动执法船舶上，所述图像采集设备包括可见光监测与红外监测光电设备，其中所述可见光监测与红外监测配合使用，在不同条件下，如昼夜变化、天气变化，相互配合，形成互补。所述目标检测在图像显示界面中检测是否有目标存在，如果存在目标，就将目标检测框提取出来，并将所有目标检测框与传感器目标进行匹配，所述的匹配方法将利用到目标与光电的距离信息，目标检测框在图像显示界面的位置与大小，目标之间遮挡等信息。所述目标跟踪在目标匹配完成后启动，并不断向显示控制系统反馈当前目标检测框信息。所述智能取证将根据用户需求进行取证，用户设定当目标检测框图像显示界面中的位置及大小，图像采集设备将根据目标检测框的位置与大小不断在方位上与视场上进行调节，直至达到用户设定的要求，自动进行目标。所述在取证成功后，显示控制系统将图片信息发送给数据库，将图片数据存库。

当目标进入警戒区时，将会对进入警戒区的目标产生告警列表。光电图像采集设备将会监测列表中第一个告警目标，并将图像信息传送给图像处理计算机。所述目标检测在图像显示界面中检测是否有目标存在，如果存在目标，就将目标检测框提取出来，如果画面中只有一个目标，则向显示控制系统发送检测框的位置、大小，否则，将所有目标检测框与传感器目标进行匹配，如图3所示，所述的匹配方法将利用到目标与光电的距离信息，目标检测框在图像显示界面的位置与大小，目标之间遮挡等信息，确定当前正在取证目标为告警列表中第一个告警目标。目标跟踪在目标匹配完成后启动，并不断向显示控制系统反馈当前目标检测框信息。

所述智能取证将根据用户需求进行取证，用户设定当目标检测框图像显示界面中的位置及大小，图像采集设备将根据目标检测框的位置与大小不断在方位上与视场上进行调节，直至达到用户设定的要求，自动进行目标取证。在取证成功后，显示控制系统将图片信息发送给数据库，将图片数据存库。并判断该目标是否还在警戒区内，如果是，则将该目标加入告警列表末尾，否则在告警列表中删除该目标。当告警列表中仍存在告警目标时，则进入检测，调整光电设备，取证、存库的循环，直至告警列表为空。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证系统，其特征在于，包括显示控制单元、图像采集设备、图像处理计算机；

所述图像采集设备与所述图像处理计算机连接，所述图像处理计算机与显示控制单元交互通信，所述图像处理计算机获取所述图像采集设备的图像信息后，通过目标检测提取目标位置信息，并将目标位置信息发送至显示控制单元；

所述显示控制单元接收告警信息，根据告警信息和目标位置信息调节图像采集设备的拍摄方位，图像采集设备根据预设的目标检测框大小，调节目标的图像显示位置，进行取证，得到目标图像或视频数据。

2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证系统，其特征在于，还包括图像显示界面，对图像采集设备的拍摄图像和目标位置在地图上进行显示，以及显示拍摄图像和目标位置的匹配过程。

3.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证系统，其特征在于，所述图像采集设备设置在岸基或者移动执法船舶上，所述图像采集设备包括可见光监测设备、红外监测设备。

4.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证系统，其特征在于，所述告警信息由传感器设备检测得到，所述传感器设备采集到告警信息后，将所述告警信息发送至显示控制单元，以及图像采集设备。

5.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证系统，其特征在于，所述智能取证根据设定要求进行，当目标检测框的位置大小符合设定要求，则进行取证，将取得图像或视频数据存入数据库。

6.一种基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证方法，其特征在于，包括：

接收告警步骤：设定警戒区域，对所述警戒区域进行目标进入检测，当检测到目标进入时，产生告警信息，持续检测形成告警列表；

图像检测步骤：通过图像采集设备对告警列表中的一个告警信息对应的目标进行图像采集，将采集得到的图像信息发送至图像处理计算机进行检测，获得需要跟踪的目标；

检测跟踪步骤：图像处理计算机在图像信息中设置目标检测框，对目标进行跟踪，记录目标的运行位置大小信息；

取证匹配步骤：根据目标的运行位置大小信息，调节图像采集设备的拍摄方位，对目标进行取证，并将图像或视频数据进行存储。

7.根据权利要求6所述的基于计算机视觉的船舶检测智能取证方法，其特征在于，在检测跟踪步骤之前，还包括目标匹配步骤：在图像显示界面中检测是否有目标存在，如果存在目标，则将目标检测框提取出来，并将所有目标检测框与传感器设备采集的目标进行匹配，所述匹配是利用目标与图像采集设备的距离信息与角度信息，目标检测框在图像显示界面的位置与大小，目标之间遮挡信息。

8.根据权利要求6所述的基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证方法，其特征在于，所述图像采集设备设置在岸基或者移动执法船舶上，所述图像采集设备包括可见光监测设备、红外监测设备。

9.根据权利要求6所述的基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证方法，其特征在于，所述取证根据设定要求进行，当目标检测框的位置大小符合设定要求，则进行图像或视频取证。

10.根据权利要求6所述的基于计算机视觉的目标智能搜索、定位和取证方法，其特征在于，所述图像采集设备仅包括光电图像采集设备，光电图像采集设备采集到的图像信息传输到图像处理计算机，检测测到目标时利用光电图像采集设备的测距信息及光电角度，对目标进行定位，通过连续不同的巡检周期进行目标确定。