[发明专利]水上游客识别监控平台

摘要

本发明涉及一种水上游客识别监控平台，包括高清全景摄像头、雾霾去除设备、游客识别设备、声呐定位设备和数字信号处理器，高清全景摄像头用于对预设海域进行拍摄以获得海域图像，雾霾去除设备用于去除海域图像中的雾霾成分以获得清晰化海域图像，游客识别设备对清晰化海域图像进行图像处理以获得预设海域内各个游客的沉浮状态，声呐定位设备用于检测预设海域内的水下目标，数字信号处理器基于游客识别设备的图像处理结果确定是否启动声呐定位设备。通过本发明，即使在雾霾天气下也能够实时检测海边浴场预定海域内每一个游客的当前沉浮状态，在出现游客沉没过久的危情时启动声呐检测措施，为救援单位的营救节约反应时间。

主权项

一种水上游客识别监控平台，设置在海边浴场处，所述监控平台包括高清全景摄像头、雾霾去除设备、游客识别设备、声呐定位设备和数字信号处理器，所述高清全景摄像头用于对海边浴场的预设海域进行拍摄以获得海域图像，所述雾霾去除设备用于去除所述海域图像中的雾霾成分以获得清晰化海域图像，所述游客识别设备对所述清晰化海域图像进行图像处理以获得所述预设海域内各个游客的沉浮状态，所述声呐定位设备用于检测所述预设海域内的水下目标，所述数字信号处理器与所述游客识别设备和所述声呐定位设备分别连接，基于所述游客识别设备的图像处理结果确定是否启动所述声呐定位设备；其特征在于，所述监控平台还包括：供电电源，包括太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述蓄电池分别连接，根据蓄电池剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压；静态存储设备，用于预先存储所述预设海域的位置，还用于预先存储游客灰度特征和预定时间阈值，所述游客灰度特征用于将图像中的游客与背景分离；液晶显示屏，与所述数字信号处理器连接，以显示与游客沉没警报信号对应的文字信息；双声道扬声器，与所述数字信号处理器连接，以播放与游客沉没警报信号对应的语音警示文件；所述雾霾去除设备包括：雾霾浓度检测子设备，位于空气中，用于实时检测海边浴场的预设海域所在位置的雾霾浓度，并根据雾霾浓度确定雾霾去除强度，所述雾霾去除强度取值在0到1之间；整体大气光值获取子设备，与所述高清全景摄像头连接以获得所述海域图像，计算所述海域图像中每一像素的灰度值，将灰度值最大的像素的灰度值作为整体大气光值；大气散射光值获取子设备，与所述高清全景摄像头和所述雾霾浓度检测子设备分别连接，对所述海域图像的每一个像素，提取其R，G，B三颜色通道像素值中最小值作为目标像素值，使用保持边缘的高斯平滑滤波器EPGF对所述目标像素值进行滤波处理以获得滤波目标像素值，将目标像素值减去滤波目标像素值以获得目标像素差值，使用EPGF对目标像素差值进行滤波处理以获得滤波目标像素差值，将滤波目标像素值减去滤波目标像素差值以获得雾霾去除基准值，将雾霾去除强度乘以雾霾去除基准值以获得雾霾去除阈值，取雾霾去除阈值和目标像素值中的最小值作为比较参考值，取比较参考值和0中的最大值作为每一个像素的大气散射光值；介质传输率获取子设备，与所述整体大气光值获取子设备和所述大气散射光值获取子设备分别连接，将每一个像素的大气散射光值除以整体大气光值以获得除值，将1减去所述除值以获得每一个像素的介质传输率；清晰化图像获取子设备，与所述高清全景摄像头、所述整体大气光值获取子设备和所述介质传输率获取子设备分别连接，将1减去每一个像素的介质传输率以获得第一差值，将所述第一差值乘以整体大气光值以获得乘积值，将所述海域图像中每一个像素的像素值减去所述乘积值以获得第二差值，将所述第二差值除以每一个像素的介质传输率以获得每一个像素的清晰化像素值，所述海域图像中每一个像素的像素值包括所述海域图像中每一个像素的R，G，B三颜色通道像素值，相应地，获得的每一个像素的清晰化像素值包括每一个像素的R，G，B三颜色通道清晰化像素值，所有像素的清晰化像素值组成所述清晰化海域图像；所述游客识别设备包括：自适应递归滤波子设备，与所述雾霾去除设备连接，对所述清晰化海域图像执行自适应递归滤波处理，以输出滤波图像；灰度处理子设备，与所述自适应递归滤波子设备连接，对所述滤波图像灰度化，以输出灰度化图像；游客目标识别子设备，与所述灰度处理子设备和所述静态存储设备分别连接，将所述灰度化图像的每一个像素的灰度值与所述游客灰度特征比较，以确定被比较的像素是否属于游客像素，由此从所述灰度化图像中分割出多个游客子图像；游客目标跟踪子设备，与所述游客目标识别子设备连接，对每一个游客子图像中的游客目标进行实时跟踪，在游客子图像中的游客目标消失时，判断该游客目标为沉下，在游客子图像中的游客目标出现时，判断该游客目标为浮上；沉浮状态统计子设备，与所述游客目标跟踪子设备连接，基于所述游客目标跟踪子设备对每一个游客子图像中的游客目标的沉浮判断，实时统计每一个游客子图像中游客目标的当前沉下时间和当前浮上时间；所述数字信号处理器与所述静态存储设备、所述声呐定位设备和所述游客识别设备分别连接，接收所述游客目标跟踪子设备的统计结果，当存在游客子图像中游客目标的当前沉下时间超过预定时间阈值时，发出游客沉没警报信号，并启动所述声呐定位设备；所述高清全景摄像头由电动云台、驱动结构和CMOS视觉传感器组成，所述CMOS视觉传感器拍摄的海域图像的分辨率为3840×2160，所述CMOS视觉传感器被固定在所述电动云台上，所述驱动结构与所述静态存储设备和所述电动云台分别连接，根据所述预设海域的位置发出驱动信号，以驱动所述电动云台的电动机，从而控制所述CMOS视觉传感器的拍摄方向，实时拍摄所述预设海域的海域图像；所述自适应递归滤波子设备、所述灰度处理子设备、所述游客目标识别子设备、所述游客目标跟踪子设备和所述沉浮状态统计子设备都分别采用FPGA芯片实现；所述分别采用的FPGA芯片均为XILINX公司的XC3S1000FT256；将所述自适应递归滤波子设备、所述灰度处理子设备、所述游客目标识别子设备、所述游客目标跟踪子设备和所述沉浮状态统计子设备集成在一个FPGA芯片中。