專利名稱：基于視頻分析技術的船舶超載檢測方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及船舶超載檢測方法及系統(tǒng)，尤其涉及一種基于視頻分析技術的船舶超 載檢測方法及系統(tǒng)。
背景技術：
船舶超載運輸是引發(fā)事故的重要原因。船舶超載是指船舶受載超過額定總載重 量，其具體表現(xiàn)為規(guī)定使用的載重線標志浸沒于水中，內河小型船舶的干舷小于規(guī)定的尺 度。傳統(tǒng)的船舶超載檢測為尺子丈量、人工目測或采用望遠鏡等，這種檢測方法既費時又費 力，不適合推廣使用。而且部分船主盲目追求利益，超載現(xiàn)象十分普遍，同時，由于管理部門 采用上述人工檢測方法，受工作人員數(shù)量等因素影響使得管理力量十分有限，以致超載現(xiàn) 象不能及時有效地發(fā)現(xiàn)，造成了人身和財產(chǎn)的損失。因此，本領域的技術人員致力于開發(fā)一 種自動、高效的檢測船舶是否超載的方法，以保證船舶安全。

發(fā)明內容
有鑒于現(xiàn)有技術的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種無需人工操 作、高效、準確的基于視頻分析技術的船舶超載檢測方法及系統(tǒng)為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于視頻分析技術的船舶超載檢測方法，包 括如下步驟當有船舶靠近碼頭時，通過安裝在碼頭岸邊的云臺攝像機為所述船舶拍攝視頻和 圖像信息；將拍攝到的所述視頻和圖像信息接入視頻編碼器，以進行實時編碼；視頻分析服務器調用經(jīng)所述視頻編碼器編碼的視頻和圖像信息，對所述視頻和圖 像信息進行分析與處理，并對比安全管理規(guī)則以及用戶設定的條件，如果不滿足所述安全 管理規(guī)則以及所述用戶設定的條件，則給出報警信息；所述視頻和圖像信息經(jīng)視頻解碼器解碼后和所述報警信息一起輸送到終端顯示 設備顯不。在本發(fā)明的較佳實施方式中，判斷船舶是否靠近碼頭的步驟通過在碼頭岸邊側設 置固定攝像機進行監(jiān)控來實現(xiàn)，所述步驟包括根據(jù)所述固定攝像機的監(jiān)控范圍設置一塊 船舶的靠岸警戒區(qū)，當所述固定攝像機檢測到有船舶進入所述靠岸警戒區(qū)后，啟動所述云 臺攝像機的拍攝。進一步地，經(jīng)所述視頻編碼器編碼的視頻和圖像信息由硬盤錄像機進行數(shù)字錄 像，實現(xiàn)本地存儲并上傳錄像至控制中心。在本發(fā)明的另一較佳實施方式中，其中視頻分析服務器的分析與處理步驟如下步驟A、對視頻進行預處理，將視頻中的目標船舶從背景中切割出來；步驟B、將切割出的目標船舶與預制庫中的標準船型進行比對，確定此類船舶的載 重線高度、位置和形狀參數(shù)；
步驟C、通過切割出的目標全船圖像，捕捉其載重線的位置圖像來計算其是否超 載。進一步地，其中步驟A的將目標船舶從背景中切割的步驟進一步包括檢測出監(jiān) 控場景中船舶和水面所對應的區(qū)域，利用圖像中的時空信息，通過區(qū)別當前的圖像與參考 背景模型間的像素差別來檢測運動區(qū)域，最終得到被監(jiān)控目標船舶在視頻陣列中所對應的 像素坐標。進一步地，其中步驟B中的比對步驟進一步包括通過目標船舶的輪廓特征參數(shù) 和預制庫中的標準船型比對，形成一個分類函數(shù)，然后將目標船舶劃分到相應的類別中，從 而確定目標船舶所對應的標準船舶的載重線高度的位置、形狀參數(shù)。進一步地，其中步驟C進一步包括通過視頻信息中切割出的目標船舶的全船圖 像，參照上面所分析出的此類船舶載重線高度位置、形狀參數(shù)，捕捉對應位置的圖像并和預 制庫中的船舶的載重線進行比對；如比對結果一致則可得出結論船舶載重線在水面以上， 此船舶未超載，否則為超載嫌疑船舶。可選地，所述的固定攝像機和云臺攝像機采用被動式紅外攝像機。進一步地，所述被動式紅外云臺攝像機架設在碼頭的兩端。本發(fā)明還提供了一種基于視頻分析技術的船舶超載檢測系統(tǒng)，包括固定攝像機、 云臺攝像機、視頻編碼器、視頻分析服務器、視頻管理服務器、視頻解碼器和終端顯示設備； 其中所述固定攝像機用于監(jiān)測是否有船舶靠近碼頭，當有船舶靠近碼頭時發(fā)送命令給 所述云臺攝像機；所述云臺攝像機與所述固定攝像機連接并實現(xiàn)觸警聯(lián)動，云臺攝像機用于對所述 靠近碼頭的船舶拍攝視頻和圖像信息；所述視頻編碼器的輸入端與所述固定攝像機和云臺攝像機相連接，視頻編碼器用 于接入上述拍攝到的視頻和圖像信息并進行實時編碼；所述視頻分析服務器通過傳輸設備與所述視頻編碼器的輸出端連接，視頻分析服 務器用于調用經(jīng)所述視頻編碼器編碼的視頻和圖像信息并對其內容進行分析與處理，并對 比安全管理規(guī)則以及用戶設定的條件，如果不滿足所述安全管理規(guī)則以及所述用戶設定的 條件，則給出報警信息；所述視頻解碼器的輸入端與所述視頻管理服務器連接，輸出端與所述終端顯示設 備連接，終端顯示設備用于顯示經(jīng)所述視頻解碼器解碼后的上述視頻和圖像信息以及報警 fn息；所述視頻管理服務器與所述視頻分析服務器連接，視頻管理服務器用于實現(xiàn)上述 設備的互聯(lián)和管理控制。在本發(fā)明的較佳實施方式中，還包括硬盤錄像機，硬盤錄像機與所述傳輸設備連 接，用于對經(jīng)視頻編碼器編碼的視頻和圖像信息進行數(shù)字錄像，實現(xiàn)本地存儲并上傳錄像 至控制中心。進一步地，其中視頻編碼器通過其自身獨立的10/100M以太網(wǎng)口與所述傳輸設備 上的10M/100M以太網(wǎng)端口對應連接。進一步地，其中硬盤錄像機通過其自身獨立的100/1000M以太網(wǎng)與傳輸設備上的
5100/1000M以太網(wǎng)端口對應連接。進一步地，所述云臺攝像機為被動式紅外云臺攝像機。進一步地，所述被動式紅外云臺攝像機架設在碼頭的兩端。進一步地，所述固定攝像機為被動式紅外固定攝像機。進一步地，所述被動式紅外固定攝像機設置在碼頭岸邊側。進一步地，所述終端顯示設備包括用于向船舶顯示信息的顯示屏和終端顯示器。本發(fā)明采用視頻分析技術對內河船舶超載現(xiàn)象進行實時檢測，首先通過多個攝像 機的聯(lián)動處理操作，攝像機系統(tǒng)自動拍攝目標船舶的實時視頻信息，并通過有線或無線通 信網(wǎng)絡傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，中心服務器將視頻流經(jīng)過分析處理，并通過預設報警規(guī)則，一旦在 場景中出現(xiàn)了載重線位于水面以下的目標船舶，監(jiān)控系統(tǒng)會自動彈出報警信息，工作人員 可以通過點擊報警信息，查看包括船舶類型、編號、圖片、視頻等信息，實現(xiàn)報警的場景重組 并采取相關措施。從而實現(xiàn)了無需人工操作即可確定該船是否超載，大幅提高了海事人員 的工作效率，有效的保證船舶安全。并且?？看a頭船舶的圖像和視頻信息保存在中心數(shù)據(jù) 庫，可以為管理者提供第一手的管理依據(jù)，保證航道和船舶的安全，保護國家和人民群眾的 生命財產(chǎn)安全。以下將結合附圖對本發(fā)明的構思、具體結構及產(chǎn)生的技術效果作進一步說明，以 充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。


圖1是本發(fā)明船舶超載檢測系統(tǒng)的一個較佳實施例的框圖。
具體實施例方式本發(fā)明公開了一種基于視頻分析技術的船舶超載檢測方法，包括如下步驟當有船舶靠近碼頭時，通過安裝在碼頭岸邊的云臺攝像機為所述船舶拍攝視頻和 圖像信息；將拍攝到的所述視頻和圖像信息接入視頻編碼器，以進行實時編碼；視頻分析服務器調用經(jīng)所述視頻編碼器編碼的視頻和圖像信息，對所述視頻和圖 像信息進行分析與處理，并對比安全管理規(guī)則以及用戶設定的條件，如果不滿足所述安全 管理規(guī)則以及所述用戶設定的條件，則給出報警信息；所述視頻和圖像信息經(jīng)視頻解碼器解碼后和所述報警信息一起輸送到終端顯示 設備顯不。上述檢測方法中，判斷船舶是否靠近碼頭的步驟通過在碼頭岸邊側設置固定攝像 機進行監(jiān)控來實現(xiàn)，所述步驟包括根據(jù)所述固定攝像機的監(jiān)控范圍設置一塊船舶的靠岸 警戒區(qū)，當所述固定攝像機檢測到有船舶進入所述靠岸警戒區(qū)后，啟動所述云臺攝像機的 拍攝。上述檢測方法中，其中視頻分析服務器的分析與處理步驟如下步驟A、對視頻進行預處理，將視頻中的目標船舶從背景中切割出來；步驟B、將切割出的目標船舶與預制庫中的標準船型進行比對，確定此類船舶的載 重線高度、位置和形狀參數(shù)；
步驟C、通過切割出的目標全船圖像，捕捉其載重線的位置圖像來計算其是否超 載。水面在日光和其他光污染的強烈照射下會產(chǎn)生不規(guī)則的反射光，對攝像機會產(chǎn)生 極大的干擾，如果把每一艘船舶單獨的從動態(tài)的視頻中切割出來會極大的提高檢測的精 度，并最大程度屏蔽了外部的干擾。在視頻中船舶和水面是一個整體，水面具有連續(xù)波紋且 不規(guī)則的特性，因此，采用運動切割技術是可以在視頻中將船舶單獨分離出來的。切割的步 驟具體包括檢測出監(jiān)控場景中船舶和水面所對應的區(qū)域，利用圖像中的時空信息，通過區(qū) 別當前的圖像與參考背景模型間的像素差別來檢測運動區(qū)域，最終得到被監(jiān)控目標船舶在 視頻陣列中所對應的像素坐標。上述步驟B中的比對步驟進一步包括在系統(tǒng)中會有一個預制庫，在這個庫里記 錄所有的船舶類型的原始資料，包含船型，船籍，載重噸，載重線高度形狀，船舶標準圖像 等。通過目標船舶的輪廓特征參數(shù)和預制庫中的標準船型比對，形成一個分類函數(shù)，然后 將目標船舶劃分到相應的類別中，從而確定目標船舶所對應的標準船舶的載重線高度的位 置、形狀等參數(shù)。上述步驟C進一步包括通過視頻信息中切割出的目標船舶的全船圖像，參照上 面所分析出的此類船舶載重線高度位置、形狀參數(shù)，捕捉對應位置的圖像并和預制庫中的 船舶的載重線進行比對；如比對結果一致則可得出結論船舶載重線在水面以上，此船舶未 超載，否則為超載嫌疑船舶。所述經(jīng)所述視頻編碼器編碼的視頻和圖像信息由硬盤錄像機進行數(shù)字錄像，實現(xiàn) 本地存儲并上傳錄像至控制中心自動存檔，以備指揮中心的管理人員查看與處置。所述的固定攝像機和云臺攝像機采用被動式紅外攝像機，其中被動式紅外云臺攝 像機架設在碼頭的兩端。如圖1所示，本發(fā)明還公開了一種基于視頻分析技術的船舶超載檢測系統(tǒng)，包括 固定攝像機、云臺攝像機、視頻編碼器4、硬盤錄像機5、視頻分析服務器6、視頻管理服務器 7、視頻解碼器8和終端顯示設備9 ；其中所述固定攝像機用于監(jiān)測是否有船舶靠近碼頭，當有船舶靠近碼頭時發(fā)送命令給 所述云臺攝像機；所述云臺攝像機與所述固定攝像機連接并實現(xiàn)觸警聯(lián)動，云臺攝像機用于對所述 靠近碼頭的船舶拍攝視頻和圖像信息；所述視頻編碼器的輸入端通過傳輸設備與所述固定攝像機和云臺攝像機相連接， 其中視頻編碼器通過其自身獨立的10/100M以太網(wǎng)口與所述傳輸設備上的10M/100M以太 網(wǎng)端口對應連接。所述視頻編碼器用于接入上述拍攝到的視頻和圖像信息并進行實時編 碼；所述視頻分析服務器通過傳輸設備與所述視頻編碼器的輸出端連接，視頻分析服 務器用于調用經(jīng)所述視頻編碼器編碼的視頻和圖像信息并對其內容進行分析與處理，并對 比安全管理規(guī)則以及用戶設定的條件，如果不滿足所述安全管理規(guī)則以及所述用戶設定的 條件，則給出報警信息；所述視頻解碼器的輸入端與所述視頻管理服務器連接，輸出端與所述終端顯示設 備連接，終端顯示設備用于顯示經(jīng)所述視頻解碼器解碼后的上述視頻和圖像信息以及報警信息；所述視頻管理服務器與所述視頻分析服務器連接，視頻管理服務器用于實現(xiàn)上述 設備的互聯(lián)和管理控制。所述硬盤錄像機5通過其自身獨立的100/1000M以太網(wǎng)與傳輸設備上的 100/1000M以太網(wǎng)端口對應連接，用于對經(jīng)視頻編碼器編碼的視頻和圖像信息進行數(shù)字錄 像，實現(xiàn)本地存儲并上傳錄像至控制中心。上述檢測系統(tǒng)中，所述云臺攝像機為被動式紅外云臺攝像機2、3，所述固定攝像機 為被動式紅外固定攝像機1。這類攝像機不受環(huán)境和天氣的影響，全天候的對航道進行監(jiān) 控。鑒于攝像機架設的特殊環(huán)境，上述所有的攝像機設備必須滿足IP67的技術要求。所述 被動式紅外云臺攝像機2、3分別架設在碼頭的兩端，所述被動式紅外固定攝像機1設置在 碼頭岸邊側，以實現(xiàn)對目標船舶的全方位拍攝。上述檢測系統(tǒng)中，所述終端顯示設備9包括水面上用于向船舶顯示信息的顯示屏 (一般為大屏幕顯示設備)和終端顯示器。以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術無需創(chuàng) 造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員 依本發(fā)明的構思在現(xiàn)有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術 方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。
權利要求
1.一種基于視頻分析技術的船舶超載檢測方法，包括如下步驟當有船舶靠近碼頭時，通過安裝在碼頭岸邊的云臺攝像機為所述船舶拍攝視頻和圖像 fn息；將拍攝到的所述視頻和圖像信息接入視頻編碼器，以進行實時編碼；視頻分析服務器調用經(jīng)所述視頻編碼器編碼的視頻和圖像信息，對所述視頻和圖像信 息進行分析與處理，并對比安全管理規(guī)則以及用戶設定的條件，如果不滿足所述安全管理 規(guī)則以及所述用戶設定的條件，則給出報警信息；所述視頻和圖像信息經(jīng)視頻解碼器解碼后和所述報警信息一起輸送到終端顯示設備 顯不。
2.如權利要求1所述的基于視頻分析技術的船舶超載檢測方法，其中，判斷船舶是否 靠近碼頭的步驟通過在碼頭岸邊側設置固定攝像機進行監(jiān)控來實現(xiàn)，所述步驟包括根據(jù) 所述固定攝像機的監(jiān)控范圍設置一塊船舶的靠岸警戒區(qū)，當所述固定攝像機檢測到有船舶 進入所述靠岸警戒區(qū)后，啟動所述云臺攝像機的拍攝。
3.如權利要求1所述的基于視頻分析技術的船舶超載檢測方法，其中，經(jīng)所述視頻編 碼器編碼的視頻和圖像信息由硬盤錄像機進行數(shù)字錄像，實現(xiàn)本地存儲并上傳錄像至控制 中心。
4.如權利要求1所述的基于視頻分析技術的船舶超載檢測方法，其中視頻分析服務器 的分析與處理步驟如下步驟A、對視頻進行預處理，將視頻中的目標船舶從背景中切割出來；步驟B、將切割出的目標船舶與預制庫中的標準船型進行比對，確定此類船舶的載重線 高度、位置和形狀參數(shù)；步驟C、通過切割出的目標全船圖像，捕捉其載重線的位置圖像來計算其是否超載。
5.如權利要求4所述的基于視頻分析技術的船舶超載檢測方法，其中步驟A的將目標 船舶從背景中切割的步驟進一步包括檢測出監(jiān)控場景中船舶和水面所對應的區(qū)域，利用 圖像中的時空信息，通過區(qū)別當前的圖像與參考背景模型間的像素差別來檢測運動區(qū)域， 最終得到被監(jiān)控目標船舶在視頻陣列中所對應的像素坐標。
6.如權利要求5所述的基于視頻分析技術的船舶超載檢測方法，其中步驟B中的比對 步驟進一步包括通過目標船舶的輪廓特征參數(shù)和預制庫中的標準船型比對，形成一個分 類函數(shù)，然后將目標船舶劃分到相應的類別中，從而確定目標船舶所對應的標準船舶的載 重線高度的位置、形狀參數(shù)。
7.如權利要求6所述的基于視頻分析技術的船舶超載檢測方法，其中步驟C進一步包 括通過視頻信息中切割出的目標船舶的全船圖像，參照上面所分析出的此類船舶載重線 高度位置、形狀參數(shù)，捕捉對應位置的圖像并和預制庫中的船舶的載重線進行比對；如比對 結果一致則可得出結論船舶載重線在水面以上，此船舶未超載，否則為超載嫌疑船舶。
8.如權利要求2所述的基于視頻分析技術的船舶超載檢測方法，其中的固定攝像機和 云臺攝像機采用被動式紅外攝像機。
9.如權利要求8所述的基于視頻分析技術的船舶超載檢測方法，其中被動式紅外云臺 攝像機架設在碼頭的兩端。
10.一種基于視頻分析技術的船舶超載檢測系統(tǒng)，包括固定攝像機、云臺攝像機、視頻編碼器、視頻分析服務器、視頻管理服務器、視頻解碼器和終端顯示設備；其中所述固定攝像機用于監(jiān)測是否有船舶靠近碼頭，當有船舶靠近碼頭時發(fā)送命令給所述 云臺攝像機；所述云臺攝像機與所述固定攝像機連接并實現(xiàn)觸警聯(lián)動，云臺攝像機用于對所述靠近 碼頭的船舶拍攝視頻和圖像信息；所述視頻編碼器的輸入端與所述固定攝像機和云臺攝像機相連接，視頻編碼器用于接 入上述拍攝到的視頻和圖像信息并進行實時編碼；所述視頻分析服務器通過傳輸設備與所述視頻編碼器的輸出端連接，視頻分析服務 器用于調用經(jīng)所述視頻編碼器編碼的視頻和圖像信息并對其內容進行分析與處理，并對比 安全管理規(guī)則以及用戶設定的條件，如果不滿足所述安全管理規(guī)則以及所述用戶設定的條 件，則給出報警信息；所述視頻解碼器的輸入端與所述視頻管理服務器連接，輸出端與所述終端顯示設備 連接，終端顯示設備用于顯示經(jīng)所述視頻解碼器解碼后的上述視頻和圖像信息以及報警信 息；所述視頻管理服務器與所述視頻分析服務器連接，視頻管理服務器用于實現(xiàn)上述設備 的互聯(lián)和管理控制。
11.如權利要求10所述的基于視頻分析技術的船舶超載檢測系統(tǒng)，還包括硬盤錄像 機，硬盤錄像機與所述傳輸設備連接，用于對經(jīng)視頻編碼器編碼的視頻和圖像信息進行數(shù) 字錄像，實現(xiàn)本地存儲并上傳錄像至控制中心。
12.如權利要求10所述的基于視頻分析技術的船舶超載檢測系統(tǒng)，其中視頻編碼器通 過其自身獨立的10/100M以太網(wǎng)口與所述傳輸設備上的10M/100M以太網(wǎng)端口對應連接。
13.如權利要求11所述的基于視頻分析技術的船舶超載檢測系統(tǒng)，其中硬盤錄像機通 過其自身獨立的100/1000M以太網(wǎng)與傳輸設備上的100/1000M以太網(wǎng)端口對應連接。
14.如權利要求10所述的基于視頻分析技術的船舶超載檢測系統(tǒng)，其中云臺攝像機為 被動式紅外云臺攝像機。
15.如權利要求14所述的基于視頻分析技術的船舶超載檢測系統(tǒng)，其中被動式紅外云 臺攝像機架設在碼頭的兩端。
16.如權利要求10所述的基于視頻分析技術的船舶超載檢測系統(tǒng)，其中固定攝像機為 被動式紅外固定攝像機。
17.如權利要求16所述的基于視頻分析技術的船舶超載檢測系統(tǒng)，其中被動式紅外固 定攝像機設置在碼頭岸邊側。
18.如權利要求10所述的基于視頻分析技術的船舶超載檢測系統(tǒng)，其中終端顯示設備 包括用于向船舶顯示信息的顯示屏和終端顯示器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于視頻分析技術的船舶超載檢測方法，包括如下步驟當有船舶靠近碼頭時，通過安裝在碼頭岸邊的云臺攝像機為所述船舶拍攝視頻和圖像信息；將拍攝到的所述視頻和圖像信息接入視頻編碼器，以進行實時編碼；視頻分析服務器調用經(jīng)所述視頻編碼器編碼的視頻和圖像信息，對所述視頻和圖像信息進行分析與處理，并對比安全管理規(guī)則以及用戶設定的條件，如果不滿足所述安全管理規(guī)則以及所述用戶設定的條件，則給出報警信息；所述視頻和圖像信息經(jīng)視頻解碼器解碼后和所述報警信息一起輸送到終端顯示設備顯示。本發(fā)明還公開了一種實現(xiàn)上述方法的檢測系統(tǒng)，通過本系統(tǒng)采用上述檢測方法，大幅提高了海事人員的工作效率，有效地保證船舶安全。
文檔編號H04N7/18GK102075733SQ20101056875
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權日2010年12月1日
發(fā)明者張慧哲, 王寶輝, 蔣應紅, 黃杰紅 申請人:上海豐軒電子科技有限公司, 上海市城市建設設計研究院