船舶周边目标检测报警系统的制作方法
【专利说明】船舶周边目标检测报警系统
[0001]本发明是申请号为201410335703X、申请日为2014年7月15日、发明名称为“船舶周边目标检测报警系统”的专利的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及船舶预警领域，尤其涉及一种船舶周边目标检测报警系统。
【背景技术】
[0003]随着世界经济的发展以及进出口贸易的持续增长，海上交通运输日益繁忙，大型化、现代化船舶数量不断增加，使得本来就不宽裕的航道、港口和近岸水域变得更加拥挤，交通事故不断出现，同时海上垃圾的增多，一些近船目标与船体的频繁碰撞，也为船舶的正常行驶带来了安全隐患。当船舶因为与其他船或近船目标发生碰撞而导致船体受损时，不仅给船舶的运营商带来不小的经济损失，而且重大的碰撞事故会给船上人员造成人身伤亡，如果是大型油船，甚至会导致原油泄漏，使海洋的生态环境受到严重危害，可能若干年都无法恢复到原来的状态。
[0004]为了避免船舶与海上其他物体发生碰撞的事故发生，在计算机技术和航海技术快速发展的今天，人们也开发了一些船舶附近目标检测报警系统，安装在船舶上，对船舶船体附近出现的危险目标进行检测，在必要时对船上人员报警，在船体周围成功搭建了一道防护预警网。
[0005]但是，现有技术中的船舶附近目标检测报警系统存在一些弊端:(1)只能对近船目标进行检测，而无法对目标进行识别，不方便船上人员制定行驶策略；(2)电子化程度低，无法实时动态显示多个近船目标的形态和到船体的相对距离；(3)由于海上环境复杂，现有技术的报警系统存在误报警的可能。
[0006]因此，需要一种能够对近船目标进行有效识别并能提高报警系统自动化程度和准确度的技术方案，同时对多个近船目标进行特征识别，判断出这些目标的类型，给行驶人员提供重要参考，以及时改变行驶策略或制定应对方案，避免船体受损，保障了船上人员和货物的安全。
【发明内容】
[0007]为了解决上述问题，本发明提供了一种新的船舶周边目标检测报警系统，通过实时采集目标图像、目标图像预处理、目标子图像分割以及目标特征识别，及时获取近船目标的特征和类型，并与多种目标相关的信息一起进行综合显示，提高了报警系统的智能化水平，同时采取图像距离识别和红外距离识别两种距离识别方式，保障了报警系统的目标距离检测报警的准确性。
[0008]根据本发明的一方面，提供了一种船舶周边目标检测报警系统，所述报警系统包括摄像组件、传感器组件、图像预处理设备、目标识别设备、目标特征提取设备、目标模板存储设备和处理设备，摄像组件、图像预处理设备、目标识别设备和目标特征提取设备依次连接以获取船舶周边目标的特征，处理设备与目标特征提取设备和目标模板存储设备分别连接以基于所述船舶周边目标的特征和目标模板存储设备预先存储每一种类型目标的特征值识别目标类型，处理设备还基于目标特征提取设备和传感器组件分别检测的目标距离实现目标距离检测报警。
[0009]更具体地，在所述船舶周边目标检测报警系统中，所述摄像组件由四个摄像头组成，所述四个摄像头分别安装在船舶的头部、尾部、左侧和右侧，用于分别捕获船舶前方、后方、左侧和右侧的水面图像；所述传感器组件由四个红外测距传感器组成，所述四个红外测距传感器分别安装在船舶的头部、尾部、左侧和右侧，用于分别检测船舶前方、后方、左侧和右侧内出现的目标距离船体的距离并作为第一目标距离；所述图像预处理设备连接所述摄像组件以接收船舶前方、后方、左侧和右侧的水面图像，并对接收到的水面图像进行去噪滤波处理，以获得预处理后的水面图像；所述目标识别设备连接所述图像预处理设备以接收所述预处理后的水面图像，并基于全局阈值分割法提取在所述预处理后的水面图像中每一个目标所在的目标子图像；所述目标特征提取设备连接所述目标识别器以获得所述每一个目标所在的目标子图像，基于所述每一个目标所在的目标子图像提取每一个目标的特征，所述每一个目标的特征包括点特征、线特征、面特征、目标面积、目标周长和目标中心坐标，所述目标周长是通过目标边缘检测而被获取，还计算每一个目标的目标中心坐标到船体的距离以作为第二目标距离；所述目标模板存储设备存储目标模板数据库，所述目标模板数据库以目标类型为索引，预先存储每一种目标类型的特征值；所述处理设备，分别连接传感器组合、目标特征提取设备、目标模板存储设备、所述报警系统的扬声器和所述报警系统的显示设备，当接收到的第一目标距离和第二目标距离的差值小于等于预定差值阈值时，进入目标确定模式，发出目标确定信号，当接收到的第一目标距离和第二目标距离的差值大于预定差值阈值时，进入目标可疑模式，发出目标可疑信号，在目标确定模式中，取第一目标距离和第二目标距离中最小值作为确定目标距离，当确定目标距离为10米和I米之间时，发出提醒信号，当确定目标距离为I米内时，发出警示信号，并控制所述显示设备显示与目标确定信号、目标可疑信号、提醒信号或警示信号对应的信息，同时处理设备将所述每一个目标的特征与目标模板数据库中每一种目标类型的特征值进行逐一匹配，将匹配成功的目标类型的模拟图以该目标的目标中心坐标显示在所述显示设备的模拟界面上，还控制所述扬声器播放与目标确定信号、目标可疑信号、提醒信号或警示信号对应的声音提示信息；导航设备，与所述显示设备连接以实时显示船舶的位置；无线通信设备，设置在船体外壳上，连接所述处理设备和所述目标识别设备，并在所述处理设备发出警示信号时，将所述目标识别设备提取的每一个目标所在的目标子图像发送给海上救援中心；其中，所述全局阈值分割法是将所述预处理后的水面图像的背景的灰度值在整个图像中视为恒定，将目标与背景视为具有相同的对比度，基于预设的全局阈值提取在所述预处理后的水面图像中每一个目标所在的目标子图像，所述图像预处理设备的去噪滤波处理包括使用自适应维纳滤波器去除所述图像预处理设备接收到的水面图像的白噪声并保留所述图像预处理设备接收到的水面图像的边缘和高频部分；其中，所述图像预处理设备、所述目标识别设备、所述目标特征提取设备、所述目标模板存储设备、所述处理设备、所述扬声器、所述显示设备和所述导航设备都安装在船舶的中控室的前端仪表盘内。
[0010]更具体地，在所述船舶周边目标检测报警系统中，每一个红外测距传感器包括多个红外测距单元，分别对各自预定的检测范围进行船舶周围目标的检测。
[0011]更具体地，在所述船舶周边目标检测报警系统中，所述报警系统将所述处理设备、所述扬声器、所述显示设备和所述导航设备集成在一块集成电路板上。
[0012]更具体地，在所述船舶周边目标检测报警系统中，所述显示设备为液晶显示器LCD。
[0013]更具体地，在所述船舶周边目标检测报警系统还包括用户输入设备，安装在船舶的中控室的前端仪表盘内，并与所述处理设备连接以用于设置所述预定差值阈值。
【附图说明】
[0014]以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中:
[0015]图1为根据本发明实施方案示出的船舶周边目标检测报警系统的结构方框图。
[0016]图2为根据本发明实施方案示出的