船舶周邊目標(biāo)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】船舶周邊目標(biāo)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明是申請(qǐng)?zhí)枮?01410335703X、申請(qǐng)日為2014年7月15日、發(fā)明名稱為“船舶周邊目標(biāo)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)”的專利的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及船舶預(yù)警領(lǐng)域，尤其涉及一種船舶周邊目標(biāo)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及進(jìn)出口貿(mào)易的持續(xù)增長(zhǎng)，海上交通運(yùn)輸日益繁忙，大型化、現(xiàn)代化船舶數(shù)量不斷增加，使得本來(lái)就不寬裕的航道、港口和近岸水域變得更加擁擠，交通事故不斷出現(xiàn)，同時(shí)海上垃圾的增多，一些近船目標(biāo)與船體的頻繁碰撞，也為船舶的正常行駛帶來(lái)了安全隱患。當(dāng)船舶因?yàn)榕c其他船或近船目標(biāo)發(fā)生碰撞而導(dǎo)致船體受損時(shí)，不僅給船舶的運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)不小的經(jīng)濟(jì)損失，而且重大的碰撞事故會(huì)給船上人員造成人身傷亡，如果是大型油船，甚至?xí)?dǎo)致原油泄漏，使海洋的生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重危害，可能若干年都無(wú)法恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。
[0004]為了避免船舶與海上其他物體發(fā)生碰撞的事故發(fā)生，在計(jì)算機(jī)技術(shù)和航海技術(shù)快速發(fā)展的今天，人們也開發(fā)了一些船舶附近目標(biāo)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，安裝在船舶上，對(duì)船舶船體附近出現(xiàn)的危險(xiǎn)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，在必要時(shí)對(duì)船上人員報(bào)警，在船體周圍成功搭建了一道防護(hù)預(yù)警網(wǎng)。
[0005]但是，現(xiàn)有技術(shù)中的船舶附近目標(biāo)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)存在一些弊端:(1)只能對(duì)近船目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，而無(wú)法對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別，不方便船上人員制定行駛策略；(2)電子化程度低，無(wú)法實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示多個(gè)近船目標(biāo)的形態(tài)和到船體的相對(duì)距離；(3)由于海上環(huán)境復(fù)雜，現(xiàn)有技術(shù)的報(bào)警系統(tǒng)存在誤報(bào)警的可能。
[0006]因此，需要一種能夠?qū)繕?biāo)進(jìn)行有效識(shí)別并能提高報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)化程度和準(zhǔn)確度的技術(shù)方案，同時(shí)對(duì)多個(gè)近船目標(biāo)進(jìn)行特征識(shí)別，判斷出這些目標(biāo)的類型，給行駛?cè)藛T提供重要參考，以及時(shí)改變行駛策略或制定應(yīng)對(duì)方案，避免船體受損，保障了船上人員和貨物的安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種新的船舶周邊目標(biāo)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)采集目標(biāo)圖像、目標(biāo)圖像預(yù)處理、目標(biāo)子圖像分割以及目標(biāo)特征識(shí)別，及時(shí)獲取近船目標(biāo)的特征和類型，并與多種目標(biāo)相關(guān)的信息一起進(jìn)行綜合顯示，提高了報(bào)警系統(tǒng)的智能化水平，同時(shí)采取圖像距離識(shí)別和紅外距離識(shí)別兩種距離識(shí)別方式，保障了報(bào)警系統(tǒng)的目標(biāo)距離檢測(cè)報(bào)警的準(zhǔn)確性。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種船舶周邊目標(biāo)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，所述報(bào)警系統(tǒng)包括攝像組件、傳感器組件、圖像預(yù)處理設(shè)備、目標(biāo)識(shí)別設(shè)備、目標(biāo)特征提取設(shè)備、目標(biāo)模板存儲(chǔ)設(shè)備和處理設(shè)備，攝像組件、圖像預(yù)處理設(shè)備、目標(biāo)識(shí)別設(shè)備和目標(biāo)特征提取設(shè)備依次連接以獲取船舶周邊目標(biāo)的特征，處理設(shè)備與目標(biāo)特征提取設(shè)備和目標(biāo)模板存儲(chǔ)設(shè)備分別連接以基于所述船舶周邊目標(biāo)的特征和目標(biāo)模板存儲(chǔ)設(shè)備預(yù)先存儲(chǔ)每一種類型目標(biāo)的特征值識(shí)別目標(biāo)類型，處理設(shè)備還基于目標(biāo)特征提取設(shè)備和傳感器組件分別檢測(cè)的目標(biāo)距離實(shí)現(xiàn)目標(biāo)距離檢測(cè)報(bào)警。
[0009]更具體地，在所述船舶周邊目標(biāo)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)中，所述攝像組件由四個(gè)攝像頭組成，所述四個(gè)攝像頭分別安裝在船舶的頭部、尾部、左側(cè)和右側(cè)，用于分別捕獲船舶前方、后方、左側(cè)和右側(cè)的水面圖像；所述傳感器組件由四個(gè)紅外測(cè)距傳感器組成，所述四個(gè)紅外測(cè)距傳感器分別安裝在船舶的頭部、尾部、左側(cè)和右側(cè)，用于分別檢測(cè)船舶前方、后方、左側(cè)和右側(cè)內(nèi)出現(xiàn)的目標(biāo)距離船體的距離并作為第一目標(biāo)距離；所述圖像預(yù)處理設(shè)備連接所述攝像組件以接收船舶前方、后方、左側(cè)和右側(cè)的水面圖像，并對(duì)接收到的水面圖像進(jìn)行去噪濾波處理，以獲得預(yù)處理后的水面圖像；所述目標(biāo)識(shí)別設(shè)備連接所述圖像預(yù)處理設(shè)備以接收所述預(yù)處理后的水面圖像，并基于全局閾值分割法提取在所述預(yù)處理后的水面圖像中每一個(gè)目標(biāo)所在的目標(biāo)子圖像；所述目標(biāo)特征提取設(shè)備連接所述目標(biāo)識(shí)別器以獲得所述每一個(gè)目標(biāo)所在的目標(biāo)子圖像，基于所述每一個(gè)目標(biāo)所在的目標(biāo)子圖像提取每一個(gè)目標(biāo)的特征，所述每一個(gè)目標(biāo)的特征包括點(diǎn)特征、線特征、面特征、目標(biāo)面積、目標(biāo)周長(zhǎng)和目標(biāo)中心坐標(biāo)，所述目標(biāo)周長(zhǎng)是通過(guò)目標(biāo)邊緣檢測(cè)而被獲取，還計(jì)算每一個(gè)目標(biāo)的目標(biāo)中心坐標(biāo)到船體的距離以作為第二目標(biāo)距離；所述目標(biāo)模板存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)目標(biāo)模板數(shù)據(jù)庫(kù)，所述目標(biāo)模板數(shù)據(jù)庫(kù)以目標(biāo)類型為索引，預(yù)先存儲(chǔ)每一種目標(biāo)類型的特征值；所述處理設(shè)備，分別連接傳感器組合、目標(biāo)特征提取設(shè)備、目標(biāo)模板存儲(chǔ)設(shè)備、所述報(bào)警系統(tǒng)的揚(yáng)聲器和所述報(bào)警系統(tǒng)的顯示設(shè)備，當(dāng)接收到的第一目標(biāo)距離和第二目標(biāo)距離的差值小于等于預(yù)定差值閾值時(shí)，進(jìn)入目標(biāo)確定模式，發(fā)出目標(biāo)確定信號(hào)，當(dāng)接收到的第一目標(biāo)距離和第二目標(biāo)距離的差值大于預(yù)定差值閾值時(shí)，進(jìn)入目標(biāo)可疑模式，發(fā)出目標(biāo)可疑信號(hào)，在目標(biāo)確定模式中，取第一目標(biāo)距離和第二目標(biāo)距離中最小值作為確定目標(biāo)距離，當(dāng)確定目標(biāo)距離為10米和I米之間時(shí)，發(fā)出提醒信號(hào)，當(dāng)確定目標(biāo)距離為I米內(nèi)時(shí)，發(fā)出警示信號(hào)，并控制所述顯示設(shè)備顯示與目標(biāo)確定信號(hào)、目標(biāo)可疑信號(hào)、提醒信號(hào)或警示信號(hào)對(duì)應(yīng)的信息，同時(shí)處理設(shè)備將所述每一個(gè)目標(biāo)的特征與目標(biāo)模板數(shù)據(jù)庫(kù)中每一種目標(biāo)類型的特征值進(jìn)行逐一匹配，將匹配成功的目標(biāo)類型的模擬圖以該目標(biāo)的目標(biāo)中心坐標(biāo)顯示在所述顯示設(shè)備的模擬界面上，還控制所述揚(yáng)聲器播放與目標(biāo)確定信號(hào)、目標(biāo)可疑信號(hào)、提醒信號(hào)或警示信號(hào)對(duì)應(yīng)的聲音提示信息；導(dǎo)航設(shè)備，與所述顯示設(shè)備連接以實(shí)時(shí)顯示船舶的位置；無(wú)線通信設(shè)備，設(shè)置在船體外殼上，連接所述處理設(shè)備和所述目標(biāo)識(shí)別設(shè)備，并在所述處理設(shè)備發(fā)出警示信號(hào)時(shí)，將所述目標(biāo)識(shí)別設(shè)備提取的每一個(gè)目標(biāo)所在的目標(biāo)子圖像發(fā)送給海上救援中心；其中，所述全局閾值分割法是將所述預(yù)處理后的水面圖像的背景的灰度值在整個(gè)圖像中視為恒定，將目標(biāo)與背景視為具有相同的對(duì)比度，基于預(yù)設(shè)的全局閾值提取在所述預(yù)處理后的水面圖像中每一個(gè)目標(biāo)所在的目標(biāo)子圖像，所述圖像預(yù)處理設(shè)備的去噪濾波處理包括使用自適應(yīng)維納濾波器去除所述圖像預(yù)處理設(shè)備接收到的水面圖像的白噪聲并保留所述圖像預(yù)處理設(shè)備接收到的水面圖像的邊緣和高頻部分；其中，所述圖像預(yù)處理設(shè)備、所述目標(biāo)識(shí)別設(shè)備、所述目標(biāo)特征提取設(shè)備、所述目標(biāo)模板存儲(chǔ)設(shè)備、所述處理設(shè)備、所述揚(yáng)聲器、所述顯示設(shè)備和所述導(dǎo)航設(shè)備都安裝在船舶的中控室的前端儀表盤內(nèi)。
[0010]更具體地，在所述船舶周邊目標(biāo)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)中，每一個(gè)紅外測(cè)距傳感器包括多個(gè)紅外測(cè)距單元，分別對(duì)各自預(yù)定的檢測(cè)范圍進(jìn)行船舶周圍目標(biāo)的檢測(cè)。
[0011]更具體地，在所述船舶周邊目標(biāo)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)中，所述報(bào)警系統(tǒng)將所述處理設(shè)備、所述揚(yáng)聲器、所述顯示設(shè)備和所述導(dǎo)航設(shè)備集成在一塊集成電路板上。
[0012]更具體地，在所述船舶周邊目標(biāo)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)中，所述顯示設(shè)備為液晶顯示器LCD。
[0013]更具體地，在所述船舶周邊目標(biāo)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)還包括用戶輸入設(shè)備，安裝在船舶的中控室的前端儀表盤內(nèi)，并與所述處理設(shè)備連接以用于設(shè)置所述預(yù)定差值閾值。
【附圖說(shuō)明】
[0014]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述，其中:
[0015]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的船舶周邊目標(biāo)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0016]圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的