[发明专利]一种基于视频的船舶检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于视频的船舶检测方法，该方法基于背景建模技术，对图像帧的2个ROI内的前景点数进行计数，计算ROI内前景像素点数占像素总数的比例，然后将该比例与设置的阈值进行比较，以实现检测船舶的目的。该方法解决了近距离（小于100米）的运动船舶的检测问题。本发明还提出了一种基于视频的船舶检测系统，与现有技术相比，本发明只需要背景建模和计数，故硬件资源占用极低，可移植到低功耗的嵌入式设备；同时，本发明是对整个ROI进行处理，对局部遮挡、光照变化均有着良好的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及一种船舶检测方法，属于图像处理与目标检测领域。

背景技术

过闸管理是船闸运行管理的重中之重，先进的管理模式能在提高水运效率的同时保障船闸安全畅通。利用监控视频对过往船舶进行实时抓拍是保障船闸安全运行的重要措施，船舶检测技术是船舶抓拍系统的核心。因此船舶检测技术是保障船闸安全的重要技术。

现有的船舶检测技术大多基于遥感、雷达图像，基于传统视频的船舶检测技术较少。相较于遥感雷达技术，基于传统视频的船舶检测技术有如下优点：成本低；可基于现有的监控系统进行改造；传统图像便于人工核查可作为取证依据。如公开号103996049A的发明专利申请公开了一种基于视频图像的船舶超长超宽检测方法，采集船舶视频，包括以下步骤：进行像平面坐标系与世界坐标系的变换；提取船舶二值图像区域得到运动船舶区域；对每一帧图像的运动船舶均采用Kalman滤波器跟踪，得到运动船舶的质心位置的叠加，拟合船舶的运动轨迹确定船舶的主轴，利用Canny算子提取二值图像的轮廓，计算船舶主轴与所述轮廓的交点之间连线的长度，得到船舶的长度，所述轮廓垂直到主轴的最长距离为船舶的宽度；判断该船舶是否超长超宽。该方案根据当前的内河监控视频图像，采用图像处理、计算机视觉技术，从中提取运动船舶及像素级的长宽信息，通过交互式网格标定计算出船舶的实际尺寸，根据实际场景的条件，对船舶的长宽进行超限判断。

又如公开号为107024903A的发明专利申请，公开了一种船舶过闸视频检测复核的系统，结合高港船闸实际船情、水情，利用基于高斯混合模型的运动物体识别技术，实现了船舶识别抓拍、长宽复核等智能化监测功能，有效监管各类违章行为，提升了船舶进闸的安全管理水平和智能化程度。

基于视频的船舶检测及抓拍技术难点主要如下：相较于汽车行人等目标，船舶目标较大，难以抓拍到全貌；航道宽度较大，远距离抓拍对算法及硬件要求较高；夜间光照条件差增加抓拍难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对基于视频的船舶检测及抓拍技术难点，本发明提出一种基于视频的船舶检测及超限预警系统，基于背景建模技术实现近距离(小于100米)的运动船舶的检测，该系统可利用船闸现有的监控视频，对视频进行船舶检测，对过闸船舶进行抓拍存档。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提出一种基于视频的船舶检测方法，包括：

步骤1、采用前景检测算法对视频图像帧的两个感兴趣区域R1、R2进行像素级视频背景建模；

步骤2、根据R1、R2内前景像素点数占各ROI内像素总数的比例S₁、S₂，设定阈值Y_min和N_max，其中Y_min代表目标出现时前景比例数应达到的最小值，N_max代表无目标出现时前景比例数不应超过的值；

步骤3、在实际检测时，若R1前景比例S₁大于阈值Y_min且R2前景比例S₂小于阈值Nmax，或者R2前景比例S₂大于阈值Y_min且R1前景比例S₁小于阈值Nmax，则初步判断出有目标出现；