水上游客識別監(jiān)控平臺的制作方法
【專利說明】水上游客識別監(jiān)控平臺
[0001]本發(fā)明是申請?zhí)枮?01510179757.6、申請日為2015年4月16日、發(fā)明名稱為“水上游客識別監(jiān)控平臺”的專利的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及電子監(jiān)控領(lǐng)域，尤其涉及一種水上游客識別監(jiān)控平臺。
【背景技術(shù)】
[0003]隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們已經(jīng)不滿足于工作之外的安逸生活，愿意投入更多資金去更遠的旅游景點去游玩，以獲取更多的視聽享受，從而放松身心。
[0004]旅游景點可以分為八種類別:湖泊風景區(qū)、山岳風景區(qū)、森林風景區(qū)、山水風景區(qū)、海濱風景區(qū)、休閑療養(yǎng)避暑勝地、宗教寺廟名勝區(qū)、歷史紀念地風景區(qū)，其中，海濱風景區(qū)是人們最為青睞的旅游景點之一，因為在海濱風景區(qū)有很多海邊浴場能夠提供游客想要的海邊沖浪、潛浮、潛水、游泳、戲沙、日光浴等活動。
[0005]但是游客在海邊浴場的海域內(nèi)活動時，雖然海邊浴場對海域內(nèi)的環(huán)境進行了清掃和打理，由于緊鄰近海，還是會容易受到海浪沖擊和海洋生物的攻擊，以往的人工觀望方式已經(jīng)過于落后，一方面耗時耗力，另一方面，檢測效率不高，易受主觀影響。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中也存在一些基于圖像處理的電子檢測報警方案，但這些電子檢測報警方案在霧霾嚴重的天氣下，由于檢測圖像模糊不清而導(dǎo)致檢測報警的誤差偏大，甚至無法正常工作。
[0007]因此，需要一種水上游客識別監(jiān)控平臺，采用電子監(jiān)控的方式替代人工監(jiān)控，能夠無差別、高效率、無遺漏地監(jiān)控到每一個出現(xiàn)異常狀態(tài)的游客，同時能夠克服各種霧霾天氣的影響，進一步提高平臺的安全保障性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種水上游客識別監(jiān)控平臺，引入圖像采集和分析技術(shù)檢測到每一個游客的沉浮狀態(tài)，基于游客的沉浮狀態(tài)進行判斷，確定游客是否處于危險狀況中，在危險發(fā)生時安排了聲納檢測裝置對處于危險狀況中的游客目標進行搜索，節(jié)省了營救時間，更關(guān)鍵的是，根據(jù)大氣衰減模型確定霧霾對圖像的影響因素，并對多霧天氣下采集的檢測圖像進行去霧霾化處理，提高了監(jiān)控平臺的可靠性。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種水上游客識別監(jiān)控平臺，設(shè)置在海邊浴場處，包括高清全景攝像頭、霧霾去除設(shè)備、游客識別設(shè)備、聲吶定位設(shè)備和數(shù)字信號處理器，所述高清全景攝像頭用于對海邊浴場的預(yù)設(shè)海域進行拍攝以獲得海域圖像，所述霧霾去除設(shè)備用于去除所述海域圖像中的霧霾成分以獲得清晰化海域圖像，所述游客識別設(shè)備對所述清晰化海域圖像進行圖像處理以獲得所述預(yù)設(shè)海域內(nèi)各個游客的沉浮狀態(tài)，所述聲吶定位設(shè)備用于檢測所述預(yù)設(shè)海域內(nèi)的水下目標，所述數(shù)字信號處理器與所述游客識別設(shè)備和所述聲吶定位設(shè)備分別連接，基于所述游客識別設(shè)備的圖像處理結(jié)果確定是否啟動所述聲吶定位設(shè)備。
[0010]更具體地，在所述水上游客識別監(jiān)控平臺中，還包括:供電電源，包括太陽能供電器件、蓄電池、切換開關(guān)和電壓轉(zhuǎn)換器，所述切換開關(guān)與所述太陽能供電器件和所述蓄電池分別連接，根據(jù)蓄電池剩余電量決定是否切換到所述太陽能供電器件以由所述太陽能供電器件供電，所述電壓轉(zhuǎn)換器與所述切換開關(guān)連接，以將通過切換開關(guān)輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓；靜態(tài)存儲設(shè)備，用于預(yù)先存儲所述預(yù)設(shè)海域的位置，還用于預(yù)先存儲游客灰度特征和預(yù)定時間閾值，所述游客灰度特征用于將圖像中的游客與背景分離；液晶顯示屏，與所述數(shù)字信號處理器連接，以顯示與游客沉沒警報信號對應(yīng)的文字信息；雙聲道揚聲器，與所述數(shù)字信號處理器連接，以播放與游客沉沒警報信號對應(yīng)的語音警示文件；所述霧霾去除設(shè)備包括:霧霾濃度檢測子設(shè)備，位于空氣中，用于實時檢測海邊浴場的預(yù)設(shè)海域所在位置的霧霾濃度，并根據(jù)霧霾濃度確定霧霾去除強度，所述霧霾去除強度取值在O到I之間；整體大氣光值獲取子設(shè)備，與所述高清全景攝像頭連接以獲得所述海域圖像，計算所述海域圖像中每一像素的灰度值，將灰度值最大的像素的灰度值作為整體大氣光值；大氣散射光值獲取子設(shè)備，與所述高清全景攝像頭和所述霧霾濃度檢測子設(shè)備分別連接，對所述海域圖像的每一個像素，提取其R，G，B三顏色通道像素值中最小值作為目標像素值，使用保持邊緣的高斯平滑濾波器EPGF(edge-preserving gaussian filter)對所述目標像素值進行濾波處理以獲得濾波目標像素值，將目標像素值減去濾波目標像素值以獲得目標像素差值，使用EPGF對目標像素差值進行濾波處理以獲得濾波目標像素差值，將濾波目標像素值減去濾波目標像素差值以獲得霧霾去除基準值，將霧霾去除強度乘以霧霾去除基準值以獲得霧霾去除閾值，取霧霾去除閾值和目標像素值中的最小值作為比較參考值，取比較參考值和O中的最大值作為每一個像素的大氣散射光值；介質(zhì)傳輸率獲取子設(shè)備，與所述整體大氣光值獲取子設(shè)備和所述大氣散射光值獲取子設(shè)備分別連接，將每一個像素的大氣散射光值除以整體大氣光值以獲得除值，將I減去所述除值以獲得每一個像素的介質(zhì)傳輸率；清晰化圖像獲取子設(shè)備，與所述高清全景攝像頭、所述整體大氣光值獲取子設(shè)備和所述介質(zhì)傳輸率獲取子設(shè)備分別連接，將I減去每一個像素的介質(zhì)傳輸率以獲得第一差值，將所述第一差值乘以整體大氣光值以獲得乘積值，將所述海域圖像中每一個像素的像素值減去所述乘積值以獲得第二差值，將所述第二差值除以每一個像素的介質(zhì)傳輸率以獲得每一個像素的清晰化像素值，所述海域圖像中每一個像素的像素值包括所述海域圖像中每一個像素的R，G，B三顏色通道像素值，相應(yīng)地，獲得的每一個像素的清晰化像素值包括每一個像素的R，G，B三顏色通道清晰化像素值，所有像素的清晰化像素值組成所述清晰化海域圖像；所述游客識別設(shè)備包括:自適應(yīng)遞歸濾波子設(shè)備，與所述霧霾去除設(shè)備連接，對所述清晰化海域圖像執(zhí)行自適應(yīng)遞歸濾波處理，以輸出濾波圖像；灰度處理子設(shè)備，與所述自適應(yīng)遞歸濾波子設(shè)備連接，對所述濾波圖像灰度化，以輸出灰度化圖像；游客目標識別子設(shè)備，與所述灰度處理子設(shè)備和所述靜態(tài)存儲設(shè)備分別連接，將所述灰度化圖像的每一個像素的灰度值與所述游客灰度特征比較，以確定被比較的像素是否屬于游客像素，由此從所述灰度化圖像中分割出多個游客子圖像；游客目標跟蹤子設(shè)備，與所述游客目標識別子設(shè)備連接，對每一個游客子圖像中的游客目標進行實時跟蹤，在游客子圖像中的游客目標消失時，判斷該游客目標為沉下，在游客子圖像中的游客目標出現(xiàn)時，判斷該游客目標為浮上；沉浮狀態(tài)統(tǒng)計子設(shè)備，與所述游客目標跟蹤子設(shè)備連接，基于所述游客目標跟蹤子設(shè)備對每一個游客子圖像中的游客目標的沉浮判斷，實時統(tǒng)計每一個游客子圖像中游客目標的當前沉下時間和當前浮上時間；所述數(shù)字信號處理器與所述靜態(tài)存儲設(shè)備、所述聲吶定位設(shè)備和所述游客識別設(shè)備分別連接，接收所述游客目標跟蹤子設(shè)備的統(tǒng)計結(jié)果，當存在游客子圖像中游客目標的當前沉下時間超過預(yù)定時間閾值時，發(fā)出游客沉沒警報信號，并啟動所述聲吶定位設(shè)備。
[0011]更具體地，在所述水上游客識別監(jiān)控平臺中，所述高清全景攝像頭由電動云臺、驅(qū)動結(jié)構(gòu)和CMOS視覺傳感器組成，所述CMOS視覺傳感器拍攝的海域圖像的分辨率為3840X2160，所述CMOS視覺傳感器被固定在所述電動云臺上，所述驅(qū)動結(jié)構(gòu)與所述靜態(tài)存儲設(shè)備和所述電動云臺分別連接，根據(jù)所述預(yù)設(shè)海域的位置發(fā)出驅(qū)動信號，以驅(qū)動所述電動云臺的電動機，從而控制所述CMOS視覺傳感器的拍攝方向，實時拍攝所述預(yù)設(shè)海域的海域圖像。
[0012]更具體地，在所述水上游客識別監(jiān)控平臺中，所述自適應(yīng)遞歸濾波子設(shè)備、所述灰度處理子設(shè)備、所述游客目標識別子設(shè)備、所述游客目標跟蹤子設(shè)備和所述沉浮狀態(tài)統(tǒng)計子設(shè)備都分別采用FPGA芯片實現(xiàn)。
[0013]更具體地，在所述水上游客識別監(jiān)控平臺中，所述分別采用的FPGA芯片均為XILINX 公司的 XC3S1000FT256。
[0014]更具體地，在所述水上游客識別監(jiān)控平臺中，將所述自適應(yīng)遞歸濾波子設(shè)備、所述灰度處理子設(shè)備、所述游客目標識別子設(shè)備、所述游客目標跟蹤子設(shè)備和所述沉浮狀態(tài)統(tǒng)計子設(shè)備集成在一個FPGA芯片中。
【附圖說明】
[0015]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方案進行描述，其中:
[0016]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施方案示出的水上游客識別監(jiān)控平臺的結(jié)構(gòu)方框圖。
【具體實施方式】
[0017]下面將參照附圖對本發(fā)明的水上游客識別監(jiān)控平臺的實施方案進行詳細說明。
[0018]與室內(nèi)游泳池不同，海邊浴場是理想的度假場所，在海邊浴場上，游客可以選擇在海邊沙灘玩耍、日光浴，也可以選擇在浴場內(nèi)游泳、戲水，由于室外環(huán)境能夠和當?shù)氐淖匀痪坝^結(jié)合在一起，游客可以獲得更豐富的身心體驗，達到更全身的愉悅放松。
[0019]但是由于海邊浴場是和近海連接