[发明专利]基于视频和AIS信息融合的碰标船舶身份追溯方法

权利要求书

1.一种基于视频和AIS信息融合的碰标船舶身份追溯方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采集航标的速度和加速度，当航标的速度和加速度均超过设定的阈值时，判决航标被撞击，发出航标撞击报警信息；所述航标为设置在内河航道或近海水域，用于指示航道方向、界限与碍航物，引导船舶安全航行的标志；

2)根据接收的航标撞击报警信息时刻，对实时接收航道可视距离内的视频图像进行图像预处理；所述图像预处理包括视频图像增强；采和视频图像去噪；然后根据预处理后的视频图像拆分获得时序图像；

3)基于时序图像进行碰标船舶检测；

3.1)对时序图像进行背景建模，获得时序图像序列的背景模型；

3.2)对时序图像进行运动目标检测；

3.3)对运动目标区域进行过滤，通过连通区域提取方法，测定运动目标区域的最大连通区域，选取最大连通区域大于设定值的物体作为疑似船舶运动物体，并消除噪声干扰；以最大连通区域与报警区域重合度作为判断标准，若重合度大于重合度阈值，则判断该船舶运动物体为发生船标碰撞的对象；

4)将视频处理结果与AIS信息相融合，对视频数据中碰标船舶检测结果结合AIS提供的船舶身份数据，实现对碰标船舶的身份确认。

2.根据权利要求1所述的基于视频和AIS信息融合的碰标船舶身份追溯方法，其特征在于，所述步骤1)中判决航标被撞击是通过设计两个滑窗对速度和加速度信号进行滤波处理，当航标的速度和加速度均超过设定的阈值时，判决航标被撞击。

3.根据权利要求1所述的基于视频和AIS信息融合的碰标船舶身份追溯方法，其特征在于，所述步骤2)中根据预处理后的视频图像拆分获得时序图像具体如下：对实时接收航道可视距离内的视频图像以帧为单位按时序拆分，对每一帧图像依次进行降采样处理、灰度化处理和二值化处理。

4.根据权利要求1所述的基于视频和AIS信息融合的碰标船舶身份追溯方法，其特征在于，所述步骤2)中根据预处理后的视频图像拆分获得时序图像具体如下：对实时接收航道可视距离内的视频图像以帧为单位按时序拆分，对每一帧图像依次进行降采样处理、灰度化处理和二值化处理；其中，降采样处理为通过1/2比例对每一帧图像进行降采样处理；灰度化处理为通过平均加权法进行灰度化处理；二值化处理为通过OTSU寻找自适应二值化阈值，由该阈值对每一帧图像进行二值化处理。

5.根据权利要求1所述的基于视频和AIS信息融合的碰标船舶身份追溯方法，其特征在于，所述步骤3.1)对时序图像进行背景建模，具体如下：使用混合高斯模型，对灰度化处理后的当前帧进行前景及背景区分，即对当前帧每一个像素点进行混合高斯比对，若匹配模式为背景高斯分布，则认定其为背景信息，反之则为前景信息，从而获得连续时序图像序列的背景模型。

6.根据权利要求1所述的基于视频和AIS信息融合的碰标船舶身份追溯方法，其特征在于，所述步骤3.2)对时序图像进行运动目标检测，具体如下：

通过当前帧与连续时序图像序列的背景模型做差，其差分结果中大于差分阈值的部分认定为运动目标区域，反之则为背景信息；基于判断结果，对背景模型进行更新；

使用当前帧与更新后的背景模型信息作差，差分结果中，区别大于阈值的区域判定是运动区域，区别小于该阈值的区域判定是背景区域；具体计算过程如下公式所示：

d_k(x,y)＝|I_k(x,y)-B_k(x,y)|

其中，I_k(x,y)是当前帧、第k帧图像，B_k(x,y)是根据前一帧建立的背景模型，D_k(x,y)是经过阈值判断后的图像，T为经验阈值。