[发明专利]基于AIS和主动摄像机的复杂水域目标跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及，尤其涉及一种基于AIS和主动摄像机的复杂水域目标跟踪方法。

背景技术

近年来，内河航运在国民经济的发展中起着越来越重要的作用，随着内河船只数量增加，通航环境不断恶化，内河航道的安全性问题也日益突出，因此，对内河复杂水域的监控显得尤为重要，目前常的监控方式主要有视觉监控、雷达监控、以及AIS监控，雷达监控应用领域非常广泛，但其存在先天的不足，即在下雨、起雾、雾霾较重的天气便失效，同样，视觉监控也存在类似的问题，将视觉监控与AIS装置监控联合起来实现对船舶的监控可以极大的解决以上问题，有效的增强对内河船只的跟踪与监控，减少内河事故发生。目前市面捕获视频图像的方式大都是被动感知，主动感知方式越来越受到人们的关注，但是目前应用较少，主要应用在严密的国防监控场所，每移动一次主动摄像机的摄像头，都需要重新对摄像机进行标定，因此，主动摄像机即使有应用案例，但并没有发挥其最大的效用——拍摄清晰的图片，本发明作者将主动摄像机、AIS装置与“目标场景Cell划分”(本文作者在已经提交的专利中已经提出)三者联合起来实现对船舶的监控，属首次提出，在已经划分好的Cell区域,在主动摄像机工作之前，针对每一个Cell区，对摄像机和AIS进行标定，并记录存储标定的结果，该工作的开展保证了摄像机能够拍摄清晰的图片，同时，根据AIS发送机返回的消息，可以确定船舶航行的方向，进而实现利用主动摄像机对船舶进行跟踪拍摄清晰图像的目的。

目前，捕获图像的方法或装置主要有以下几种：

a.由南通航运职业技术学院发明的专利:一种导航雷达或AIS跟踪参数引导的智能视频监控系统(已公开的专利号：CN104184990A)，该发明首先利用雷达或AIS对目标进行定位，然后，利用视频监测站的设备对目标进行跟踪拍摄，跟踪设备主要是带有云台功能的摄像机。该方法的优点是利用AIS数据与视频监控器进行“联合拍摄”，拍摄范围较广，而并不只是针对目标物体本身，利用摄像机进行跟踪拍摄，同时，对于目标物体成像参数，以及对目标物体运行路径的跟踪算法，该方案没有给出具体的方案，因此，不能够拍摄目标物体高清晰的图像与视频。该方法利用主动摄像机对物体进行拍摄，只是利用了主动摄像机能够改变拍摄姿态这一特点，并没有利用主动摄像机拍照方面的特点，即该方法并未对目标区域进行细分，也未对目标区域进行标定，因此，无法调整摄像机的内外参数，拍摄目标物体的特定位置的清晰图像，并对特定位置进行跟踪。

b.由中国航天时代电子公司发明的专利:一种无人机机动目标定位跟踪中的视觉伺服控制方法(已公开的专利号：CN105353772A)，该发明公开了一种无人机机动目标定位跟踪中的视觉伺服控制方法。该发明仅需使用单一固定相机对目标成像，通过控制无人机位姿，实现对机动目标的高精度连续定位跟踪，该方法无需跟踪云台和激光测距设备，有效地降低了载荷的体积和成本，提高了侦察的隐蔽性。该方法利用无人机对目标进行定位及跟踪拍摄,能够获取目标清晰的图像,但是,该方法无法与船舶进行协同控制,也不能自动跟踪监测固定的船舶。该方法主要特点是侦察具有隐蔽性，但是，该特点也造成了该方法只能捕获目标物体局部图像。

c.由中国电子科技集团公司第二十八研究所发明的专利:一种CCTV船舶视频平滑跟踪方法(已公开的专利号：105430326A)，该发明的特点是CCTV摄像头与AIS一起跟踪拍摄目标船舶，解决了拍摄过程中画面抖动的问题，但是，该方法无法拍摄目标高清的图像，同时也无根据目标物体的速度，来调配视频的跟踪速度，最后，该发明采用AIS定位方法，但是AIS定位方法本身存在一定的误差，因此，该发明的定位效果也不是很精确。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于AIS和主动摄像机的复杂水域目标跟踪方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于AIS和主动摄像机的复杂水域目标跟踪方法，包括以下步骤：

1)将观察区划分为n个Cell单元，其中n≥2；将主动摄像机组的每台摄像机分别针对每一个Cell单元进行标定，得到摄像机的内参数与外参数；

2)事先利用AIS装置对Cell单元进行标定，并将标定信息存储，当目标物体进入相关的Cell单元后，根据AIS返回的位置信息，确定目标物体所在的Cell单元；

3)使主动摄像机组(主动摄像机组中主动摄像机台数m≥1(台))迅速运动到对准目标所在的Cell区域；

4)拍摄目标物体清晰的视频图像，并根据追踪算法，对目标物体进行跟踪。