“CCTV”水上交通安全视频监控系统在海事信息化管理中的运用与展望

CCTV（Closed Circuit Tele vision）水上交通安全视频监控系统是一个综合性、数字化的多级网络监控系统，它将计算机和CCTV结合起来，设计一个基于CCTV数字云台的人机交互界面操作系统，这种新型的操作系统可以增加对水上交通的监管力度，大大提高海事管理工作效率。本文对海事“CCTV”水上交通视频监控系统在海事管理中的应用进行了阐述，分析了随着系统建设而出现的有待于解决和完善的问题，并对系统功能的进一步拓展做了展望。     

增量学习灰度与轮廓模板的行人跟踪方法

为了解决云台摄像机的行人跟踪问题,提出了一种基于粒子滤波的行人跟踪算法.该方法在目标灰度模板以外,学习并更新行人目标的轮廓模板.考虑到行人轮廓因为视角变化可能发生的突然改变,算法准备了多套从不同视角观测的轮廓模板,并且逐渐更新它们使之可以逐渐捕捉目标的轮廓特征.在多段云台摄像机拍摄的监控视频上测试了所提出的算法.实验结果显示,该算法比其他先进的跟踪算法有更长的准确跟踪时间.     

一种主从摄像瞳孔实时精确检测系统

针对瞳孔实时精确检测,提出了一种主从摄像机随动跟踪人眼图像捕获系统用于捕获人眼图像.主摄像机用于定位人脸,从摄像机在云台控制下实时跟踪人眼区域并采集高分辨率人眼图像.为了提高系统的动态性能,针对来自主摄像机分辨率1280×960的人脸图像,采用了一种AdaBoost人脸检测与MOSSE目标跟踪的融合算法,实现了60 fps的人脸快速定位.采用语义分割网络对来自从摄像机的人眼图像进行瞳孔粗定位得到瞳孔感兴趣区域,对瞳孔感兴趣区域采用椭圆拟合算法进行瞳孔精检测.实验结果表明所提出的检测系统及方法可以实现18 fps的瞳孔检测,瞳孔图像有效像素可达2 500以上,检测重复性可达±1.06%.      

AIS在海事调查处理中的应用

为了提高人们对AIS技术在帮助调查和处理海事方面的认识,介绍了福建省辖区的海上交通事故情况及AIS对海事调查的影响,并分析了AIS在调查处理包括船舶碰撞、船舶搁浅、海洋污染和船舶肇事逃逸等不同类型的海事中的应用.     

双目红外热成像定位技术研究与应用

文章基于数字图像技术提出了交叉成像算法,通过将2台红外热成像摄像机拍摄的图像进行交叉计算,提高了所拍摄图像的分辨率.将海上的船舶作为对象,通过对图像的分离、海平面的映射以及船舶的识别,得到了目标图像的高精度定位.其测量精度能够很好地满足监测需要.高分辨率的热红外图像在工程监测和测量中有着重要的意义,这也将扩展红外热成像技术在实际工程测量中的应用.     

基于激光投影循迹系统的机器人导航

为了提高服务机器人室内导航的稳定性和效率,基于智能空间技术搭建了激光投影循迹系统.在室内天花板安装二自由度云台,其上安放激光器.服务器进行路径规划,生成云台转动命令,通过无线网络发送到云台;云台转动带动激光器投射出光斑;机载摄像机识别光斑,指引机器人完成导航任务.系统降低了机器人对超声、红外等传感器的依赖程度,并可实现...     

基于GA-LPA算法的船舶图像识别方法研究

随着海事监管自动化的发展,大量船舶图像需要进行自动标注和追踪,传统的图像信息标注方式已经不能适应海事监管的需求,基于内容的图像信息标注技术在海事监管方面得到越来越多的应用。标签传播算法(label propagation algorithm,LPA)是一种复杂度较低的模式分类方法,适合于处理船舶图像的标注和追踪问题,为此,分别介绍了标签传播算法和遗传算法(genetic algorithm,GA)的原理,分析了LPA算法的参数确定问题,并针对此问题提出了基于GA的LPA算法,建立了GA-LPA算法用于船舶图像识别的方法。通过实例进行计算分析,验证了采用GA-LPA算法进行船舶图像标注和识别的可行性和效率。     

叉热成像的桥梁防船撞预警系统

为了避免船舶撞桥灾难性事故的发生,利用远红外热成像摄像机可接收船体自身热辐射的能量、具有“全天候”工作能力的特点,研究桥梁防船撞远红外热成像预警技术,并进一步,将该技术应用于平潭海峡大桥.基于对单台远红外热成像摄像机对远距离目标定位精度的分析结果,提出采用多(双)台远红外热成像摄像机对远处目标船舶进行交叉成像的坐标定位技术.定量分析结果表明,采用双台远红外热成像摄像机能大幅度(数量级上)提高对远处目标的定位精度.     

计算机云台控制系统

本文论述云台控制系统完成对云台和摄像机各种动作的实时控制，系统应具有功能完备、控制灵活、安装维修方便的特点。     

运动船舶参数视频检测算法

水路运输因其价廉,承载量大等,在我国综合运输体系中占有重要地位.然而由于船舶构造尺寸、航行操作不规范,缺乏有效监控手段,撞桥搁浅、两船相碰等现象时有发生.而借鉴公路交通的视频监控技术,存在种种困难,诸如,航道没有标线,摄像机难以标定;船尾波纹与船行同步,难以区分;加之水面波光粼粼,不似黑色柏油道路对比度高等等.为此,提出了运动船舶参数视频检测的系列算法:提出网格交互式摄像机标定算法,以获取图像坐标系与世界坐标系的映射;优化Vibe视觉背景建模算法,去除船尾波纹干扰,从而提取船舶轮廓;建立船舶长宽、速度、流量的检测模型,以分别获取船舶尺寸与运行参数.该系统现已鉴定,在京杭运河运行示范.经检测:长宽、速度和流量的检测准确率分别优于90%、95%和98%.     

船舶吃水线定位分析及算法研究

对船舶水尺视频图像的特点进行分析,设计吃水计算算法。采用纹理谱方法,提取相应的视频帧图像对比度和方向度特征,通过聚类算法进行分类,实现对船舶水尺图像的分割,从而确定出船舶吃水线的吃水准确数值。实验表明该方法速度快,精度高,可以解决港口船舶自动计重的吃水数值准确确定问题。     

CCD摄像机标定中角点亚像素定位方法

CCD摄像机的标定是实现光学三维轮廓测量技术的必要步骤,其标定精度在很大程度上取决于标定特征点的定位精度.在分析现有棋盘格角点像素级和亚像素级定位方法不足的基础上,提出了一种基于改进SV方法的棋盘格角点亚像素定位方法.首先,采用SV算子对角点进行像素级检测;其次,选取标定图像中以初定位角点坐标为中心的5×5像素区域,对其灰度值进行双线性插值;最后,计算插值图像的灰度质心,再根据插值放大倍数,将质心转换到亚像素坐标,实现了角点亚像素定位.实验结果表明,该方法可以获得亚像素级角点坐标,实现CCD摄像机的高精度标定,标定平均误差为0.108 mm.     

沙质环境中基于视觉的月球车定位方法

视觉里程计是月球车上重要的传感器之一,能够实现月球车在松软月面的定位,并对滑转率进行估计．针对沙质的月面模拟环境,为月球车开发了适应能力强的视觉里程算法．首先,研究基于形态学的图像增强算法以保证提取到足够多的特征点;其次,在对极线约束下实现角点的匹配,并且通过优化搜索窗口尺寸和预估搜索方向等方法提高匹配和跟踪的效率;再其次,采用随机抽样一致（RANSAC）算法进行运动估计,计算巡视器在6个自由度上的姿态变化;最后,在月面模拟场地对视觉里程算法进行试验,证明所提算法在特征稀少的环境中仍能保持较高的稳定性和定位精度．     

船舶动力定位系统的非线性输出反馈控制

针对动力定位船舶的速度不可测问题,考虑带有环境扰动的动力定位船舶运动非线性数学模型,提出一个非线性观测器-控制器控制方案,实现仅依赖于船舶位置和艏向测量值的船舶动力定位的输出反馈控制,且其观测器具有分离的稳定性.应用串级非线性系统理论证明了最终的船舶动力定位输出反馈闭环系统是全局渐近稳定的,所设计的输出反馈控制律迫使船舶的位置及艏摇角全局渐近收敛于期望值.以一艘供给船为例进行仿真研究,结果验证了所设计的船舶动力定位输出反馈控制律的有效性.     

B 样条尺度空间轮廓演化差异的角点检测

为了提高图像角点检测精度和提升角点运算效率,提出了一种新颖的基于B-样条尺度空间的轮廓演化差异的角点检测算法.把DoB(Difference of B-spline)的范数定义为角点的响应函数,用来刻画其尺度演化差异.DoB角点检测器融合了图像轮廓在不同尺度下的特征信息,既增强了特征点的响应,又抑制了噪声的影响.采用B-样条函数做卷积运算在各类角点检测器中复杂度小,速度快.通过实验对比,结果表明提出的算法具有良好的定位、抗噪及旋转和尺度不变性.     

一种基于特征的车牌定位算法

介绍了车牌定位常用的几种算法,并比较了各自的优缺点,然后提出了基于特征的车牌定位算法,借助统计跳变次数粗定位出车牌的上下边界.在此基础上,精确定位出车牌的左右边界.为了提高定位效率,对车牌图像进行了预处理和倾斜校正.实验结果表明,算法具有良好的抗干扰能力、简单快速、准确性高.     

基于角点检测的图像匹配算法及其在图像拼接中的应用

研究了图像匹配与图像角点匹配之间的关系．并在此基础上提出一种基于角点检测的图像匹配算法，成功地应用于图像拼接中．该算法将角点作为图像的特征点，并通过角点值、邻域角点数、角点间距及参数一致性等4个指标对角点集进行逐级筛选，有效地剔除了不匹配的角点，保证了匹配精度，同时避免了传统算法中进行模板匹配的繁重计算，大大提高了匹配速度．图像拼接实验验证了本文算法的快速、准确和稳定的特性．     

基于光流法的运动目标检测与跟踪算法

选用Harris角点作为跟踪对象,将尺度空间引入角点检测,提取特征尺度上的Harris角点,并进行曲率非极大值抑制,滤除"伪角点",提高角点检测对尺度变化的抗扰能力.跟踪算法选用结合图像金字塔的光流法,迭代计算光流,并提出基于光流误差的跟踪算法,即用不同时间流的运动轨迹在同一帧图像的误差来衡量运动跟踪情况,避免跟踪点因被遮挡、消失或者纹理特征发生变化而导致跟踪失败.通过对不同视频图像进行检测的结果证明基于改进的角点提取和图像金字塔的光流法具有良好的跟踪效果,引入光流误差可以有效地滤除跟踪失败的特征点,准确估计运动目标的位置.     

基于区间证据推理的不确定性航线配船方法

为弥补不确定性航线配船模拟算法的不足,提出一种基于区间证据推理的航线配船解析算法.该方法以证据推理理论为基础,以船舶公司期望效用最大化为目标,考虑航线特征及船舶属性等因素,构建出一个多航线、多船型的航线配船模型.与目前的模拟算法相比,该方法具有稳定性好、准确性高、可以处理模糊数据等优点.最后,通过算例验证了模型的可行性和方法的有效性.     

大开口船舶角隅强度有限元分析研究

以某散货船的典型舱段为应用对象,按中国船级社入级要求,对其在满载和压载等各种状态下进行甲板上货舱口角隅强度计算。通过5种工况下的应力分析,结论是该散货船舱口角隅结构设计合理,其应力满足中国船级社入级要求。并对其结构进行了优化。