RU2574517C2 - Видеосистема для регистрации нештатных ситуаций на судоходных реках - Google Patents
Видеосистема для регистрации нештатных ситуаций на судоходных реках Download PDFInfo
- Publication number
- RU2574517C2 RU2574517C2 RU2014112316/28A RU2014112316A RU2574517C2 RU 2574517 C2 RU2574517 C2 RU 2574517C2 RU 2014112316/28 A RU2014112316/28 A RU 2014112316/28A RU 2014112316 A RU2014112316 A RU 2014112316A RU 2574517 C2 RU2574517 C2 RU 2574517C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- objects
- coordinates
- reference points
- video
- water surface
- Prior art date
Links
- CWRVKFFCRWGWCS-UHFFFAOYSA-N Pentrazole Chemical compound C1CCCCC2=NN=NN21 CWRVKFFCRWGWCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 17
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 10
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 230000000051 modifying Effects 0.000 description 2
- 230000003595 spectral Effects 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Abstract
Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для видеоконтроля водных акваторий с обеспечением регистрации нештатных ситуаций, связанных с движением судов по несанкционированным курсам или их нахождением в запретных зонах. Заявленное устройство содержит, по меньшей мере, одну поворотную видеокамеру видимого диапазона с Ethernet-интерфейсом и ПЗС-матрицей, устройства архивации и обработки видеоданных, обнаружения, идентификации и распознавания объектов операторов. При этом с целью постановки светящихся реперных точек, образующих опорную сетку для определения координат наблюдаемых объектов, дополнительно вводятся малогабаритные лазерные источники света. Технический результат - упрощение конструкции и повышение надежности эксплуатации при условии обеспечения возможности непрерывного определения географических координат объектов на водной поверхности контролируемой акватории. 1 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам для видеоконтроля водных акваторий с обеспечением регистрации нештатных ситуаций, связанных с движением судов (а также катеров, лодок и т.п.) по несанкционированным (запрещенным) курсам или их нахождением в запретных зонах. Данное техническое решение может найти применение для осуществления контроля обстановки на судоходных реках и других водоемах, испытывающих существенную техногенную нагрузку в виде интенсивного судоходства.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению и принятым за прототип является комплекс панорамного видеонаблюдения и контроля территории [Патент на полезную модель РФ, №108136, G01C 23/00, 06.09.2010 г.], состоящий из стационарных и поворотных видеокамер, каждая из которых обеспечивает автоматизированное панорамное видеонаблюдение, обнаружение, идентификацию и распознавание оператором объектов в видимом и инфракрасном участках электромагнитного спектра, измерение расстояний, азимутов выбранных объектов наблюдения и их координат. Данный комплекс дополнительно включает в себя лазерный угломер-дальномер, блок детального видеообзора, тепловизор, электронный компас, размещенные на высокоточной гиростабилизированной опорно-поворотной платформе, GPS/ГЛОНАСС приемник, соединенные с блоком обработки.
Недостатками данного устройства являются сложная функциональная схема и наличие большого количества дорогостоящих узлов и блоков, что затрудняет его практическое использование, поскольку ценность подобных систем видеонаблюдения и контроля в большой степени заключается в возможности их быстрого и экономичного развертывания на реальных контролируемых объектах.
Целью создания настоящего изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности эксплуатации при условии (наряду с функциями видеонаблюдения, обнаружения, идентификации и распознавания объектов оператором) обеспечения возможности непрерывного определения географических координат объектов на водной поверхности контролируемой акватории.
Поставленная цель достигается тем, что:
1) Предлагается использовать видеосистему, построенную на широко распространенных и доступных в настоящее время поворотных видеокамерах видимого диапазона, имеющих Ethernet-интерфейс и ПЗС-матрицу в качестве чувствительного элемента. Видеокамеры устанавливаются, по меньшей мере, на одной опоре. Кроме того, используются стандартные сетевые устройства для архивации и обработки видеоданных, а также программное обеспечение для обнаружения, идентификации и распознавания объектов оператором.
2) Данная видеосистема дополняется узконаправленными лазерными источниками света, используемыми для постановки (проекции) на контролируемой территории (поверхности водной акватории) светящихся реперных точек. Программное обеспечение дополняется модулем, реализующим аналитические и/или интерполяционные алгоритмы определения координат объектов на местности по расположению их отображений на матрице видеокамеры относительно соответствующих отображений реперных точек.
На рисунке (фиг. 1) поясняется принцип работы предлагаемой системы, включающей:
1. Лазерные источники (ЛИ) для постановки («подсветки») реперных точек (РТ)
2. Видеокамеру видимого диапазона с Ethernet-интерфейсом (ВК)
Система определяет координаты объекта (ОБ) на водной поверхности.
Вводятся следующие обозначения:
Координаты видеокамеры на местности (xc=0, yc=0; zc).
α, β, χ - углы поворота оптической оси видеокамеры в первой системе углов Эйлера (см. [Бруевич П.Н. Фотограмметрия: Учебник для ВУЗов. М.: Недра, 1990, 285 с.]).
F - фокусное расстояние объектива камеры.
dпк и hпк - горизонтальный и вертикальный размер пикселя матрицы камеры.
Координаты изображения точки m на матрице видеокамеры в пикселях (Xm, Ym)
Координаты некоторой точки Р (связанной с объектом) на местности: (xP, yP, zP), поскольку предлагаемая система рассматривается применительно к регистрации и определению координат объектов на водной поверхности, их вертикальные координаты полагаются равными нулю: zP=0.
Координаты реперных точек на матрице видеокамеры в пикселях (Xk, Yk).
Координаты реперных точек на водной поверхности (xk, yk, zk=0).
Принцип работы предлагаемой системы следующий.
Оператор регистрирует и идентифицирует на изображении, полученном с видеокамеры, объект, находящийся на контролируемой акватории, и с помощью программного обеспечения определяет выраженные в пикселях координаты Xm и Ym связанной с объектом точки m на матрице видеокамеры. Координаты реальной точки Р на водной поверхности, которая соответствует точке m на матрице, можно вычислить по формуле [Бруевич П.Н. Фотограмметрия: Учебник для ВУЗов. М.: Недра, 1990, 285 с.]:
Где:
(Х0, Y0) - начало координат на цифровой матрице (если отсчет по пикселям производится от начала координат в ее центре, тогда Х0=0, Y0=0).
Значения коэффициентов аik:
Прямоугольные координаты (хР, yP) точки на местности могут быть легко пересчитаны в общепринятую географическую систему координат.
Коэффициенты, необходимые для вычисления координат объектов на местности, на основе выражений (1) и (2) могут быть вычислены двумя способами:
а) Прямым арифметическим вычислением, исходя из известных координат точки установки видеокамеры (хс=0, yc=0; zc), углов поворота камеры α, β, χ, ее фокусного расстояния F, размеров пикселя матрицы по горизонтали и вертикали dпк и hпк. Все эти параметры определяются в процессе привязки к местности и калибровки видеокамер(ы), а также из технической документации.
Данный способ является очевидным и может быть использован в случае использования стационарной (не поворотной) видеокамеры с неизменным фокусным расстоянием (а значит и с фиксированным увеличением), параметры видеокамеры dпк и hпк также должны быть точно известны.
б) Решением системы вида (3), получаемой из уравнений (1) и (2) относительно неизвестных коэффициентов bij, исходя из координат реперных точек, измеренных одновременно на водной поверхности (xk, yk, zk=0) и на матрице видеокамеры (Xk, Yk) при текущих значениях углов поворота и фокусного расстояния видеокамеры.
Не вдаваясь в исследование способов решения системы (3), следует лишь заметить, что для решения такой системы необходимо некоторое минимальное количество реперных точек, при этом для повышения точности вычислений желательно иметь возможно большое количество реперных точек равномерно распределенных по площади водной поверхности на контролируемой акватории. После того как коэффициенты bij найдены, выражение вида (3) используется для нахождения координат точек (хР, yP) на водной поверхности по их координатам (Xm, Ym) на матрице видеокамеры.
Последний способ может быть применен к поворотным видеокамерам с переменным фокусным расстоянием (при условии, что для текущих значений углов поворота и фокусного расстояния в поле зрения видеокамеры попадает достаточное число реперных точек), поэтому является предпочтительным для практического применения и используется в предлагаемом в настоящей заявке техническом решении.
Однако, как было указано, для его использования необходимо иметь достаточное количество реперных точек на водной поверхности. «Естественными» реперными точками могут быть хорошо заметные неподвижные и практически точечные объекты, находящиеся на контролируемой акватории, но в реальных условиях их количество может оказаться недостаточным. Создание «искусственных» реперных точек, например, путем размещения большого количества буйков на водной поверхности не всегда возможно (они могут создавать помехи судоходству) и не экономично.
Основная идея предлагаемого технического решения состоит в проецировании светящихся реперных точек на водной поверхности с помощью узконаправленных лазерных источников света (фиг. 1), работающих в видимом (350…850 нм) или ближнем инфракрасном (850…1000 нм) спектральных диапазонах, которые совпадают со спектральной областью чувствительности большинства ПЗС матриц современных видеокамер [Кругль Г. Профессиональное видеонаблюдение. Практика и технологии аналогового и цифрового CCTV. Москва: Security Focus, 2010, 640 с.].
Идентификация каждой реперной точки может осуществляться, например, путем модуляции света лазерных источников уникальным в рамках данной системы двоичным кодом.
Для сокращения числа лазерных источников могут применяться различные светоделительные приспособления, позволяющие с помощью одного источника проецировать на водную поверхность несколько реперных точек.
Преимущества заявленного технического решения по сравнению с прототипом.
Предлагаемая видеосистема не содержит в отличие от прототипа лазерный угломер-дальномер, блок детального видеообзора, тепловизор, электронный компас, размещенные на высокоточной гиростабилизированной опорно-поворотной платформе, GPS/ГЛОНАСС приемник, соединенные с блоком обработки, необходимые для определения дистанций и азимутов объектов стандартными способами. Это существенно упрощает конструкцию до уровня широко распространенных стандартных систем видеонаблюдения.
Дополнительно входящие в предлагаемую систему лазерные источники света для постановки («подсветки») реперных точек по-существу являются малогабаритными (масса не более 1 кг) светильниками (модулируемыми некоторым однократно заданным двоичным кодом), которые требуют лишь надежного крепления и подачи электропитания (мощность одного источника: до 20 Вт).
При этом система позволяет, используя проецируемые реперные точки в качестве опорной сетки, определять координаты наблюдаемых объектов (и, следовательно, дистанции и азимуты относительно любой заданной точки) с помощью программного обеспечения реализующего достаточно простые аналитические или интерполяционные методы.
Claims (1)
- Видеосистема, включающая установленные, по меньшей мере, на одной опоре поворотные видеокамеры видимого диапазона с Ethernet-интерфейсом и ПЗС-матрицей, а также стандартные сетевые устройства для архивации и обработки видеоданных, обнаружения, идентификации и распознавания объектов оператором, отличающаяся тем, что с целью постановки светящихся реперных точек, образующих опорную сетку для определения координат наблюдаемых объектов, дополнительно вводятся малогабаритные лазерные источники света.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014112316/28A RU2574517C2 (ru) | 2014-03-31 | Видеосистема для регистрации нештатных ситуаций на судоходных реках |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014112316/28A RU2574517C2 (ru) | 2014-03-31 | Видеосистема для регистрации нештатных ситуаций на судоходных реках |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014112316A RU2014112316A (ru) | 2015-10-10 |
RU2574517C2 true RU2574517C2 (ru) | 2016-02-10 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2645425C1 (ru) * | 2016-12-27 | 2018-02-21 | Владимир Васильевич Чернявец | Видеосистема для регистрации нештатных ситуаций на судоходных реках |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU110519U1 (ru) * | 2011-05-13 | 2011-11-20 | Закрытое акционерное общество "ИНТЕГРА-С" | Система обеспечения безопасности на железной дороге |
RU111939U1 (ru) * | 2011-05-13 | 2011-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ИНТЕГРА-С" | Система обеспечения безопасности аэропорта |
RU113604U1 (ru) * | 2011-08-03 | 2012-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ИНТЕГРА-С" | Система обеспечения антитеррористической безопасности помещения |
US20120229282A1 (en) * | 2011-03-10 | 2012-09-13 | Security Identification Systems Corporation a Florida | Maritime Overboard Detection and Tracking System |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120229282A1 (en) * | 2011-03-10 | 2012-09-13 | Security Identification Systems Corporation a Florida | Maritime Overboard Detection and Tracking System |
RU110519U1 (ru) * | 2011-05-13 | 2011-11-20 | Закрытое акционерное общество "ИНТЕГРА-С" | Система обеспечения безопасности на железной дороге |
RU111939U1 (ru) * | 2011-05-13 | 2011-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ИНТЕГРА-С" | Система обеспечения безопасности аэропорта |
RU113604U1 (ru) * | 2011-08-03 | 2012-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ИНТЕГРА-С" | Система обеспечения антитеррористической безопасности помещения |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2645425C1 (ru) * | 2016-12-27 | 2018-02-21 | Владимир Васильевич Чернявец | Видеосистема для регистрации нештатных ситуаций на судоходных реках |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10408918B2 (en) | Sky polarization and sun sensor system and method | |
US11022541B2 (en) | Polarimetric detection of foreign fluids on surfaces | |
US10634575B2 (en) | Laser scanning leak detection and visualization apparatus | |
Taylor et al. | Automatic calibration of lidar and camera images using normalized mutual information | |
Barazzetti et al. | 3D scanning and imaging for quick documentation of crime and accident scenes | |
Girod et al. | Terrain changes from images acquired on opportunistic flights by SfM photogrammetry | |
Tommaselli et al. | Development and assessment of a data set containing frame images and dense airborne laser scanning point clouds | |
JP2017126150A (ja) | 船舶情報検索システム、船舶情報検索方法、および船舶情報検索サーバ | |
Elias et al. | Photogrammetric water level determination using smartphone technology | |
US20190339074A1 (en) | Positioning method and apparatus | |
Yun et al. | Sthereo: Stereo thermal dataset for research in odometry and mapping | |
Eisele et al. | FESTER: a propagation experiment, overview and first results | |
RU2506536C2 (ru) | Способ субпиксельного контроля и слежения за перемещением удаленного объекта | |
Motta et al. | Landslide displacement monitoring from multi-temporal terrestrial digital images: Case of the Valoria Landslide site | |
RU2574517C2 (ru) | Видеосистема для регистрации нештатных ситуаций на судоходных реках | |
Vos | Remote sensing of the nearshore zone using a rotary-wing UAV | |
Ostrowski et al. | Analysis of point cloud generation from UAS images | |
NL2027547B1 (en) | Method of and apparatus for determining deformations of quay walls using a photogrammetric system | |
Baeck et al. | Drone based near real-time human detection with geographic localization | |
Bukin et al. | A computer vision system for navigation of ground vehicles: Hardware and software | |
Leem et al. | Comparison of an underground rock face 3D modeling performance: SfM-MVS with optimum photographing settings and LiDAR technology | |
Hrabar et al. | PTZ camera pose estimation by tracking a 3D target | |
Gorbovskoy et al. | Transient detections and other real-time data processing from MASTER-VWF wide-field cameras | |
Wagner et al. | Improved concepts of using natural targets for geo-monitoring | |
KR100586815B1 (ko) | 3차원 위치 추적 시스템 및 방법 |