專利名稱：基于視頻的智能河道監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬視頻監(jiān)控技術領域，涉及一種基于監(jiān)控視頻的智能交通監(jiān)控系統(tǒng)，具體 涉及一種針對河床河道領域的數(shù)字視頻與圖像的處理與應用。
背景技術：
隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，內河航道作為我國華東和華南地區(qū)重要的交通運輸基 礎設施，在大宗貨物的貨運船舶運輸過程中起著非常重要的作用。長期以來，內河航道的智 能信息化管理一直是航道管理部門探索研究的一個重要課題。據(jù)調查，迄今，內河航道的船舶監(jiān)控仍停留在人工記錄觀測的水平上，該傳統(tǒng)的方 式存在下述兩個不足一是管理上很難確?，F(xiàn)場觀測工作的有效性，直接影響了航道觀測 數(shù)據(jù)的質量；二是人工觀測的一手資料很難保存，信息的再利用價值不高。近幾年來，隨著 運輸船舶數(shù)量的不斷增加，河道管理工作越顯重要，急需一種能夠對船舶進行精細化管理 的技術手段。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的引入能很好地解決上述問題。通過安裝在河道上的監(jiān)控攝像頭 拍攝的監(jiān)控視頻畫面來分析河道情況，其主要優(yōu)點在于其信號包含的內容更加豐富而不單 一，可以同時為計算機及工作人員所理解，為人工反饋機制提供了可能，因此能明顯提高其 可靠性以及發(fā)展前景。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的難點，提供一種基于監(jiān)控視頻的智能交通 監(jiān)控系統(tǒng)，尤其涉及基于視頻的智能河道監(jiān)控系統(tǒng)。本發(fā)明針對交通環(huán)境的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵在于河道中船舶的檢測，主要難點在 于戶外監(jiān)控環(huán)境下的光線變化以及初始背景樣本的難以獲取，難以建立背景樣本。本發(fā)明 提出了針對河床河道領域的數(shù)字視頻與圖像的處理與應用的解決方案。具體而言，本發(fā)明提供了一種基于監(jiān)控視頻的智能交通監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包 括監(jiān)控攝像頭(1)，模擬信號(2)，轉換器(3)，數(shù)字視頻信號(4)，自動監(jiān)控模塊(5)，信息統(tǒng) 計顯示模塊(6)，和顯示屏(7)。安裝在水陸通道上的監(jiān)控攝像頭(1)，由該監(jiān)控攝像頭送出 的模擬信號(2)，再傳送到位于觀察室中的顯示屏(7)，其向工作人員(8)顯示該攝像頭所 拍攝的實時圖像，所述模擬信號經(jīng)由轉換器(3)轉換成數(shù)字視頻信號(4)之后，由自動監(jiān)控 模塊(5)進行河道監(jiān)控，檢測出的船只特征送往信息統(tǒng)計顯示模塊(6)進行河道信息的檢 測統(tǒng)計。本發(fā)明中，由自動監(jiān)控模塊(5)中的基于視頻的河道檢測模塊(5. 1)進行河道 檢測，河道檢測部分包括背景更新模塊(5. 1. 1)，接收數(shù)字視頻信號(4)，根據(jù)其建立背景 模型；前景提取模塊(5. 1.2)，接收數(shù)字視頻信號(4)根據(jù)背景模型提取前景；接收前景 提取模塊(5. 1. 2)的輸出信息的去陰影子模塊(5. 1. 3)；接收去陰影子模塊(5. 1. 3)的輸 出信息的去噪聲子模塊(5. 1.4)；接收去噪聲子模塊(5. 1.4)的輸出信息的規(guī)整化子模塊(5. 1. 5)。所述背景更新模塊(5. 1. 1)該模塊通過平均取出的幀圖像對背景進行學習更新。所述前景提取模塊(5. 1. 2)該模塊根據(jù)背景學習模塊(5. 1. 1)提供的背景信息對 取出的幀圖像進行二值化處理，即與背景相似度(通過灰度值的差來衡量)高的像素點設 為白色，與背景差異性較大的設為黑色從而提取出了所需要的前景信息。所述去除陰影模塊(5. 1.3)，該模塊根據(jù)前景模塊(5. 1.2)生成的二值化圖像對 圖像幀的前景部分進行檢查，將原始圖像的灰度值加上一個值與再與背景比較，由于陰影 部分是由于光線被遮擋，被遮擋部分變暗形成陰影，將灰度值提高與背景比較，將與背景相 似度(通過灰度值的差來衡量)高的像素設為白色從而去除陰影。所述去噪模塊(5. 1.4)，該模塊對去除陰影模塊(5. 1.3)去除陰影之后的前景二 值化圖像，采用形態(tài)學中的腐蝕及膨脹算法來進行噪聲點的去除。首先腐蝕算法將去除前 景當中的噪聲點，但是同時也會縮小真正前景區(qū)域的面積，所以需要通過膨脹算法再將其 恢復。所述規(guī)整化模塊(5. 1. 5)，由于去噪模塊(5. 1. 4)處理之后的不規(guī)則的像素點集 合所組成的前景區(qū)域，直接用來定位前景物體不夠精確，因此對前景區(qū)域進行規(guī)整化，該模 塊首先濾除其它通道以及面積過小的區(qū)域，通過水平以及垂直方向對前景區(qū)域的掃描，去 除區(qū)域邊緣“毛刺”并填充內部空白區(qū)域。最后根據(jù)規(guī)整化之后的前景區(qū)域，用可包含每一 塊前景區(qū)域的最小矩形表示船只在圖像中的位置。其中去噪模塊(5. 1.4)處理后的前景區(qū)域用于進行流量統(tǒng)計(6. 1)、速度估計 (6. 2)，規(guī)整模塊(5. 1. 5)處理后的前景區(qū)域船型判斷(6. 3)。所述流量統(tǒng)計(6. 1)該模塊采用標記區(qū)域法，其主要思想是通過船只對標記區(qū)域 背景的覆蓋來判斷船只的經(jīng)過。此處的標記區(qū)域背景指圖3中每條通道標示為A的區(qū)域。 判定船只是否覆蓋該區(qū)域的準則是在該區(qū)域中的前景像素點面積與該標記區(qū)域面積之比 大于某閾值TA。當某幀開始該比值大于閾值TA時，認為船只進入該區(qū)域，當幀該比值小于 閾值TA時，認為船只離開該區(qū)域，則該通道的通過船只計數(shù)加一。由于前景提取的精度不 可能達到100%，因此允許在上述船只進入到離開的幀序列中，允許有低于閾值Tk的少數(shù) 幀不滿足上述面積比。所述速度估計(6. 2)該模塊相當于進行兩次流量的統(tǒng)計，即在圖3中每條通道標 示為A以及標記為B的兩個區(qū)域利用標記區(qū)域法，設置兩個閾值TA及TB來判定船只進入 該區(qū)域。通過船只進入A區(qū)域到進入B區(qū)域的幀數(shù)Nf與兩區(qū)域之間的實際距離d經(jīng)過計 算估計出船只經(jīng)過時的速度s
權利要求
1.一種基于視頻的智能河道監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括監(jiān)控攝像頭(1)，模擬信號 (2)，轉換器(3)，數(shù)字視頻信號(4)，自動監(jiān)控模塊(5)，信息統(tǒng)計顯示模塊(6)，和顯示屏 (7)；所述的監(jiān)控攝像頭(1)安裝在河道上，送出模擬信號(2)，再傳送到位于監(jiān)控室中的顯 示屏(7)，向工作人員(8)顯示攝像頭(1)所拍攝的實時圖像，所述模擬信號(2)經(jīng)由轉換 器(3)轉換成數(shù)字視頻信號(4)，由自動監(jiān)控模塊(5)進行河道監(jiān)控，檢測出的船只特征送 往信息統(tǒng)計顯示模塊(6)進行河道信息的檢測統(tǒng)計。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于視頻的智能河道監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的自動檢 測模塊(5)中包括河道檢測模塊(5. 1)。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于視頻的智能河道監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的河道檢 測模塊(5. 1)包括背景更新模塊(5. 1. 1)，接收數(shù)字視頻信號(4)，根據(jù)其建立背景模型； 前景提取模塊(5. 1. 2)，接收數(shù)字視頻信號(4)根據(jù)背景模型提取前景；接收前景提取模塊 (5. 1. 2)的輸出信息的去陰影子模塊(5. 1. 3)；接收去陰影子模塊(5. 1. 3)的輸出信息的去 噪聲子模塊(5. 1. 4)；接收去噪聲子模塊(5. 1. 4)的輸出信息的規(guī)整化子模塊(5. 1. 5)；
4.根據(jù)權利要求3所述的基于視頻的智能河道監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的去噪聲 子模塊(5. 1.4)，采用形態(tài)學中的腐蝕及膨脹算法進行噪聲點的去除。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于視頻的智能河道監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的信息統(tǒng) 計顯示模塊(6)包括流量模塊(6. 1)、速度估計模塊(6. 2)和船型判斷模塊(6. 3)。
6.根據(jù)權利要求5所述的基于視頻的智能河道監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的流量模 塊(6. 1)采用標記區(qū)域法，通過船只對標記區(qū)域的覆蓋判斷船只的經(jīng)過，其中，判定船只是 否覆蓋該區(qū)域的準則是在該區(qū)域中的前景像素點面積與該標記區(qū)域面積之比大于某閾值 TA,當某幀開始該比值大于閾值TA時，認為船只進入該區(qū)域，當幀該比值小于閾值TA時，認 為船只離開該區(qū)域，則該通道的通過船只計數(shù)加一；所述的速度估計模塊(6. 2)通過船只進入通道前后兩個區(qū)域相差的幀數(shù)與兩區(qū)域之 間的實際距離，計算估計出船只經(jīng)過時的速度；所述的船型判斷模塊(6. 3)通過覆蓋地面的前景區(qū)域面積判斷當前經(jīng)過的船只大小。
全文摘要
本發(fā)明屬視頻監(jiān)控技術領域，涉及一種基于視頻的智能河道監(jiān)控系統(tǒng)，包括安裝在水陸通道上的監(jiān)控攝像頭，由該監(jiān)控攝像頭送出的模擬信號，傳送到位于觀察室中的顯示屏其向工作人員顯示所拍攝的實時圖像，經(jīng)由轉換器轉換成數(shù)字視頻信號之后，由自動監(jiān)控模塊進行河道監(jiān)控，檢測出的船只特征送往信息統(tǒng)計顯示模塊進行河道信息的檢測統(tǒng)計。本發(fā)明能對河道上經(jīng)過的船只自動進行流量以及速度的統(tǒng)計，降低了對河道監(jiān)控的人力資源的消耗，避免了現(xiàn)有檢測技術的弊端，利用監(jiān)控視頻，實現(xiàn)自動智能檢測，提高了監(jiān)控質量。
文檔編號H04N5/14GK102006455SQ20091019510
公開日2011年4月6日 申請日期2009年9月3日 優(yōu)先權日2009年9月3日
發(fā)明者張文強, 路紅, 陳義東 申請人:復旦大學