[发明专利]一种内河水上交通卡口船舶图像抓拍及船名识别的方法

权利要求书

1.一种利用内河水上交通卡口船舶图像抓拍与船名识别系统的方法，其特征在于：

所述系统包括用于航行船舶的AIS信号采集的网络AIS基站(1)、网络热成像摄像机(2)、网络抓拍摄像机(3)、夜间补光单元(4)、路由器(5)和服务器，路由器(5)与网络AIS基站(1)、网络热成像摄像机(2)、网络抓拍摄像机(3)连接控制，所有设备均连接有电源；服务器通过路由器(5)与网络AIS基站(1)、网络热成像摄像机(2)、网络抓拍摄像机(3)、夜间补光单元(4)进行通信；所述网络AIS基站(1)能够实时接收卡口附近水域所有船舶的位置、航向、航速、MMSI、英文船名的AIS信息；所述的网络热成像摄像机2具有越线侦测功能，对于摄像机视角覆盖的水域，可以横向设定虚拟的警戒线，有船舶通过时触发警报，并通过路由器(5)将警报信息发送至服务器；网络抓拍摄像机(3)用于接收服务器的抓拍指令而对越过警戒线的船舶进行图像抓拍；所述夜间补光单元(4)用于自动检测环境照度，在环境照度低于第一预设阈值时，自动开启补光功能，在环境照度高于或等于第一预设阈值时，自动关闭补光功能，以便网络抓拍摄像机(3)抓拍图像；所述系统还包括设置在航道边的立柱(6)，所述网络热成像摄像机(2)、网络抓拍摄像机(3)和夜间补光单元(4)由上至下依次安装在立柱(6)上；网络热成像摄像机(2)、网络抓拍摄像机(3)和夜间补光单元(4)均可旋转地安装在所述立柱(6)上，且均包含无线连接通讯单元，通过无线连接通讯接收服务器发送的角度旋转控制命令而旋转角度；网络热成像摄像机(2)、网络抓拍摄像机(3)和夜间补光单元(4)均可滑动地安装在所述立柱(6)上，且均包含无线连接通讯单元，通过无线连接通讯接收服务器发送的上下移动控制命令而上下移动；

所述方法按照以下步骤进行：

步骤1：开启网络AIS基站，并在通过网络热成像摄像机(2)在卡口水域划定横向虚拟警戒线，同时在服务器端输入警戒线的起始结束点的经纬度；

步骤2：当船舶航向通过虚拟警戒线水面时，网络热成像摄像机(2)通过越线侦测功能，触发警报，并将警报信息通过路由器发送至服务器；

步骤3：服务器接收到警报信息后，发送指令到网络抓拍摄像机(3)；

步骤4：网络抓拍摄像机(3)接收到指令执行拍照，并将照片通过路由器上传至服务器；

步骤5：服务器根据接收到警报时间，通过计算、预测警戒线附近水域船舶位置，得到最接近警戒线船舶信息，并与抓拍的照片进行匹配关联；

步骤2和步骤4中所述的将警报信息和照片通过路由器上传至服务器，采用的是TCP、HTTP或FTP方式；

步骤3具体包括：服务器接收到路由器(2)发送的警报信息后，获取该警报信息的发送时间，该发送时间附加在该警报信息后，该发送时间包含网络热成像摄像机(2)的第一发送时间戳和路由器(2)的第二发送时间戳，然后服务器判断是否接收到路由器(2)发送的包含船舶的位置(经纬度)、航向、航速、MMSI、英文船名的AIS信息，如果接收到AIS信息，则进一步判断该接收的AIS信息的发送时间戳与前述第一发送时间戳或第二发送时间戳之间的差的绝对值是否小于一第二预设阈值，如果小于第二预设阈值，则初步判断步骤2中的通过虚拟警戒线水面的船舶已开启AIS系统，服务器发送第一抓拍指令到网络抓拍摄像机(3)，该第一抓拍指令中包含警报信息标识和AIS信息标识，该警报信息标识和AIS信息标识能够标识该第一抓拍指令是依据的满足上述接收的AIS信息的发送时间戳与前述第一发送时间戳或第二发送时间戳之间的绝对差小于一第二预设阈值的警报信息和AIS信息；否则，如果未接收到，或者如果大于等于第二预设阈值，则判断步骤2中的通过虚拟警戒线睡眠的船舶未正常开启AIS系统，服务器发送第二抓拍指令到网络抓拍摄像机(3)，该第二抓拍指令中包含警报信息标识，该警报信息标识能够标识该第二抓拍指令是依据的哪个警报信息发出的；

步骤4具体包括：网络抓拍摄像机(3)如果接收到第一抓拍指令或第二抓拍指令，均启动图像抓拍操作，并将抓拍照片通过路由器(2)上传至服务器，每一抓拍照片均标记抓拍指令来源和抓拍时间戳，抓拍指令来源标记了抓拍照片是根据第一抓拍指令还是第二抓拍指令而进行的抓拍；

步骤5具体包括：服务器判断接收到的抓拍照片中标记的抓拍指令来源，如果是依据第一抓拍指令而抓拍的，则获取该第一抓拍指令对应的警报信息和AIS信息，将警报信息、抓拍照片以及AIS信息相关联起来存储匹配，以便服务器可直接依据AIS信息进行违法行为的自动识别；如果抓拍指令来源是依据第二抓拍指令而抓拍的，服务器认定船舶未正常开启AIS系统，则将抓拍图片存储在未正常开启船舶违法事件中，并进一步依据该抓拍图片自动识别船舶的船名，以自动提供发生违法行为的船舶，如果服务无法依据该抓拍图片自动识别出船名，则将抓拍图片移动到待人工确认事件中，需要人工进一步跟进抓拍图片判断是否发生违法行为；

自动识别船名包含如下步骤：获取抓拍图片的各像素点的RGB值；分别计算RGB三个颜色通道的水平梯度和垂直梯度，最后将三个水平梯度和垂直梯度进行平方和开方计算，获得抓拍图片中各像素点的梯度值和梯度方向值；将上述计算的各像素点的梯度值和梯度方向值输入事先训练好的分类器，得到文字识别后的表示文字像素点；将上述表示文字的像素点进行连通域分析，获得各个连通域，然后将连通域包含的像素点个数低于第三预设阈值的连通域摒弃，形成连通域集合；计算得到将覆盖连通域集合中所有连通域的最小包围区域；获得最小包围区域的特征，该特征为形状特征、纹理特征；将获得的形状特征、纹理特征与预设船名词典中各个船名的整体文字模板的形状特征、纹理特征进行相似度判断，其中，预设船名词典中各个船名来自已注册到海事局的所有船名，并且船名词典中的每个船名均包含多种字体的整体文字模板，相似度是将获得形状特征、纹理特征分别与船名词典中的所有整体文字模板的形状特征、纹理特征之间的欧几里得距离的加权和，最后得到具有最小加权和且该加权和小于一定阈值的整体文字模板，并得到该整体文字模板对应的船名。