[发明专利]一种夜间航行船舶检测并跟踪的方法

说明书

本发明公开了一种夜间航行船舶检测并跟踪的装置，包括摄像头、AIS船台、通信服务器、数据中心以及监控终端，本发明还公开了此种夜间航行船舶检测并跟踪的方法，基于LOG算子进行光斑检测和卡尔曼滤波多目标跟踪算法实现夜间船舶跟踪，并进一步与AIS数据进行融合，提高船舶检测准确性。本发明能够有效应用于夜间船舶的检测和跟踪，增加相关部门关于夜间船舶的检测方法。另外，通过计算机采用所述方法进行计算，可实现实时监测航道的通航情况，供决策人员了解并及时处置，以达到对船舶高效、合理的调度。

技术领域

本发明涉及一种夜间航行船舶检测和跟踪技术领域，更具体的来说是涉及一种基于视频图像、实时AIS和通讯设备的夜间航行船舶检测并跟踪的方法。

背景技术

船舶检测和跟踪技术对于保障船舶安全航行，减少海事事故具有重要意义。船舶检测和跟踪方法和设备多样，例如雷达、AIS以及视频等。特殊环境下，各种类型的监控效果均受到影响。例如夜间环境下，能见度低，视线模糊，虽然雷达能够助航，但雷达目标不够直观，无法判断目标物体种类，AIS信号易丢失且受船载设备的影响。因此，目前应用方法中尚存在不足，利用视频图像、实时AIS进行夜间船舶的检测和跟踪方法研究可进一步提高船舶航行安全。

传统的夜间船舶检测方法可分为三类：首先，利用红外摄像头对夜间、雾天等天气适应能力，进行夜间船舶检测，但红外摄像头费用较昂贵，应用广泛性不高；其次，采用合成孔径雷达SAR进行全天候船舶检测，但由于合成孔径雷达能量消耗较高，难以保证持续监控，同时该方式主要用于渔业监测和漏油管理等方面；最后，采用卫星图像进行渔船检测，最早为操作线性扫描系统，之后发展为可视红外成像辐射系统VIIRS采集DNB数据，但该类夜间船舶检测方法同样主要针对渔船检测，在其他情景中应用较少。

针对当前夜间普通摄像头检测船舶的方法研究较少，如何能够采集到航行船舶的图像特征并实现船舶检测跟踪是亟需解决的问题。考虑到船舶在夜间航行打开船灯，可通过对船灯进行检测并跟踪。基于此，本发明提出了一种夜间航行船舶检测并跟踪的装置和方法。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决当前夜间普通摄像头检测船舶的方法研究较少，如何能够采集到航行船舶的图像特征并实现船舶检测跟踪是亟需解决的问题。

技术方案：为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种夜间航行船舶检测并跟踪的装置，其特征在于：包括摄像头、AIS船台、通信服务器、数据中心、及数据云端及主控模块监控中心终端界面；具体地：

摄像头：摄像头设立在岸上，夜晚实时采集船舶航行期间的图片，采集目标区域夜间航行船舶视频图像；

AIS船台：AIS船台设置于岸边，采集目标区域内多个通航船舶发送的AIS数据；AIS船台通过通信服务器将AIS数据发送到数据中心和数据云端；之后，在数据中心的AIS信息处理模块对AIS数据进行AIS解码、分析和集成；

AIS信息处理模块：即计算机，计算机对AIS数据进行解码并按照船舶的呼号将AIS相应的信息分类；

通信服务器：将采集的视频数据和AIS数据传输至数据中心以及数据云端；

主控模块监控中心终端界面：由数据中心将船舶检测和跟踪结果传输到主控模块监控中心终端界面，同时可通过主控模块监控中心终端界面(9)实现对摄像头的控制。

一种夜间航行船舶检测并跟踪的方法，包括以下步骤：

1)数据中心获取摄像头采集的图像及视频，并进行灰度化处理；

2)创建多尺度高斯拉普拉斯卷积核作为滤波器对图像进行灯光检测，并在水平方向和垂直方向上均进行高斯卷积运算和高斯-拉普拉斯卷积运算，之后将两个方向上的计算结果进行求和运算；

3)进行光斑阈值判断，过滤非船舶光斑；