鄰法實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確的點(diǎn) 集匹配。圖3展示了匹配算法的過程。
[0098] 具體步驟如下：
[0099] 步驟6-1 :計(jì)算船舶檢測區(qū)域的質(zhì)心，得到船舶在圖像上的位置點(diǎn)集（檢測點(diǎn)集）。
[0100] 步驟6-2 :從步驟5獲取的船舶AIS信息中提取空間位置信息，形成船舶在空間中 的位置點(diǎn)集（空間點(diǎn)集）。
[0101] 步驟6-3 :按照步驟1所介紹的攝像機(jī)成像模型，將船舶的空間位置投影至圖像上 得到投影點(diǎn)集。
[0102] 步驟6-4 :尋找檢測點(diǎn)集與投影點(diǎn)集之間的最佳匹配點(diǎn)對：遍歷匹配點(diǎn)對的所有 情況，由匹配點(diǎn)對之間的位置關(guān)系計(jì)算相應(yīng)的平移變換參數(shù)，對所有的投影點(diǎn)進(jìn)行平移變 換。進(jìn)而計(jì)算所有檢測點(diǎn)與最近投影點(diǎn)間距離的平均值作為衡量該平移變換準(zhǔn)確與否的指 標(biāo)（平均距離越小，表明平移變換越準(zhǔn)確，衡量指標(biāo)越好）。選擇衡量指標(biāo)最好的那個(gè)平移 變換對所有投影點(diǎn)進(jìn)行位置偏差補(bǔ)償，即將所有的投影點(diǎn)按照選擇的變換參數(shù)進(jìn)行平移變 換。
[0103] 步驟6-5 :采用最近鄰法完成匹配任務(wù)：對于每一個(gè)投影點(diǎn)，與其距離最近的檢測 點(diǎn)為其匹配點(diǎn)；同時(shí)設(shè)置門限（一般取值為10~20個(gè)像素），當(dāng)最小距離大于一定閾值時(shí) 認(rèn)為該投影點(diǎn)為局外野值；當(dāng)多個(gè)投影點(diǎn)對應(yīng)同一個(gè)檢測點(diǎn)時(shí)，判斷艦船檢測時(shí)出現(xiàn)船舶 目標(biāo)粘連現(xiàn)象，則這個(gè)檢測點(diǎn)為多個(gè)船舶目標(biāo)聯(lián)合區(qū)域的中心；
[0104] 步驟6-6 :明確關(guān)聯(lián)關(guān)系，得到每一個(gè)船舶檢測區(qū)域所對應(yīng)的AIS信息。
[0105] 步驟6-7 :顯示視頻，在船舶檢測框內(nèi)展示出船舶的身份、航行狀態(tài)和航行計(jì)劃等 AIS彳目息。
[0106] 本發(fā)明提供了一種證據(jù)鏈形式的船舶視頻的生成及顯示方法，具體實(shí)現(xiàn)該技術(shù)方 案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn) 和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以 實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種證據(jù)鏈形式的船舶視頻的生成及顯示方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1 :計(jì)算監(jiān)控?cái)z像機(jī)的視場角范圍：依據(jù)攝像機(jī)的成像模型和自身參數(shù)，計(jì)算出攝 像機(jī)的視場角范圍，用于判斷船舶目標(biāo)能否進(jìn)入攝像機(jī)的監(jiān)控畫面中； 步驟2 :推算船舶目標(biāo)進(jìn)入和駛離每一個(gè)攝像機(jī)監(jiān)控范圍的時(shí)間：根據(jù)船舶目標(biāo)歷史AIS信息中的位置、時(shí)間信息以及攝像機(jī)的觀測范圍公式，判斷出該船舶目標(biāo)處于攝像機(jī)的 觀測范圍之內(nèi)的時(shí)刻，進(jìn)而計(jì)算出船舶目標(biāo)進(jìn)入和駛離監(jiān)控范圍的時(shí)間點(diǎn)； 步驟3 :截取視頻片段并形成證據(jù)鏈：按照計(jì)算出來的船舶進(jìn)入和駛離每一個(gè)攝像機(jī) 監(jiān)控范圍的時(shí)間點(diǎn)，從每一個(gè)攝像機(jī)的監(jiān)控錄像中截取包含該船舶目標(biāo)的視頻片段并按時(shí) 間順序排列起來形成證據(jù)鏈； 步驟4 :檢測視頻畫面中的運(yùn)動船舶目標(biāo)；提取一幀證據(jù)鏈視頻圖像，采用幀間差法， 通過將當(dāng)前幀圖像與上一幀圖像相減來檢測出圖像中發(fā)生變化的區(qū)域，進(jìn)而得到船舶目標(biāo) 輪廓，實(shí)現(xiàn)船舶目標(biāo)檢測，得到船舶目標(biāo)檢測區(qū)域； 步驟5 :獲取視頻畫面時(shí)刻進(jìn)入攝像機(jī)監(jiān)控范圍內(nèi)的船舶AIS信息：首先判斷視頻畫面 來自哪一臺攝像機(jī)，然后根據(jù)所有船舶的AIS信息序列及攝像機(jī)的觀測范圍公式，查找視 頻畫面時(shí)刻進(jìn)入該攝像機(jī)觀測范圍內(nèi)的所有船舶的AIS信息； 步驟6 :融合船舶圖像信息與AIS信息，顯示視頻。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種證據(jù)鏈形式的船舶視頻的生成及顯示方法，其特征在 于：步驟1中，通過以下攝像機(jī)觀測范圍公式判斷船舶目標(biāo)所處的空間點(diǎn)P(x。，y。，z。）能否 進(jìn)入攝像機(jī)的監(jiān)控畫面中：其中，W表示視頻圖像的寬度，Η表示視頻圖像的高度，f'x，f' y分別表示水平方向和 豎直方向上的像素焦距，u。，V。表示攝像機(jī)光軸投影點(diǎn)的像素坐標(biāo)值，X。，y。，z。分別表示目標(biāo) 點(diǎn)在攝像機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種證據(jù)鏈形式的船舶視頻的生成及顯示方法，其特征在 于：步驟2包括： 步驟2-1 :獲取指定船舶目標(biāo)在各個(gè)時(shí)刻的AIS信息，并且按照時(shí)間先后順序排列為一 個(gè)序列； 步驟2-2 :針對每一個(gè)攝像機(jī)，從AIS信息序列中找出第一個(gè)和最后一個(gè)滿足相機(jī)觀 測范圍公式的時(shí)刻，最早滿足公式的時(shí)刻即為船舶進(jìn)入相機(jī)觀測范圍的時(shí)刻，最后滿足公 式的時(shí)刻為船舶駛離觀測范圍的時(shí)刻；判斷船舶位置是否處于攝像機(jī)觀測范圍之內(nèi)的方法 為：將AIS信息中的船舶位置轉(zhuǎn)換為攝像機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，再將其代入攝像機(jī)觀測范圍 公式中進(jìn)行判斷。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種證據(jù)鏈形式的船舶視頻的生成及顯示方法，其特征在 于：步驟3通過推算船舶目標(biāo)進(jìn)入和駛離每一個(gè)攝像機(jī)監(jiān)控范圍的時(shí)間來截取視頻片段， 并按時(shí)間順序排列形成證據(jù)鏈，包括： 步驟3-1 :按照計(jì)算出來的船舶進(jìn)入和駛離每一個(gè)攝像機(jī)監(jiān)控范圍的時(shí)間點(diǎn)，從每一 個(gè)攝像機(jī)的監(jiān)控錄像中截取包含該船舶目標(biāo)的視頻片段； 步驟3-2 :以船舶進(jìn)入攝像機(jī)觀測范圍的時(shí)刻為依據(jù)，將各個(gè)視頻片段按時(shí)間先后順 序排列起來形成證據(jù)鏈視頻。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種證據(jù)鏈形式的船舶視頻的生成及顯示方法，其特征在 于：步驟4包括： 步驟4-1 :將當(dāng)前圖像與上一幀圖像相減，得到幀差圖： Rt(i,J') =IIt(i,j)-Iti(i,J') 其中，It(i，j)表示t時(shí)刻的視頻圖像，ItJi，j)表示t-1時(shí)刻的視頻圖像，Rt(i，j)表 示t時(shí)刻的幀差圖； 步驟4-2 :使用預(yù)設(shè)閾值對幀差圖進(jìn)行二值化操作，得到運(yùn)動區(qū)域圖：其中，Wt(i，j)表示運(yùn)動區(qū)域圖，thres為二值化閾值； 步驟4-3 :對區(qū)域圖進(jìn)行開運(yùn)算，濾除虛假船舶目標(biāo)； 步驟4-4 :對區(qū)域圖進(jìn)行閉運(yùn)算，填補(bǔ)船舶目標(biāo)區(qū)域中的空隙和間隔； 步驟4-5 :檢測聯(lián)通區(qū)域，得出船舶目標(biāo)輪廓和外接矩形框，顯示在視頻畫面上，完成 檢測，得到船舶目標(biāo)檢測區(qū)域。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種證據(jù)鏈形式的船舶視頻的生成及顯示方法，其特征在 于：步驟5包括： 步驟5-1 :計(jì)算當(dāng)前視頻畫面所屬的攝像機(jī)； 步驟5-2 :考察一個(gè)船舶目標(biāo)，獲取其各個(gè)時(shí)刻AIS信息所組成的序列； 步驟5-3 :從中找出視頻畫面時(shí)刻所對應(yīng)的AIS信息； 步驟5-4 :利用該AIS信息中的船舶位置和攝像機(jī)觀測范圍公式，判斷所述船舶目標(biāo)此 刻是否進(jìn)入攝像機(jī)觀測范圍內(nèi)，如果在觀測范圍內(nèi)，則將該AIS信息作為一項(xiàng)結(jié)果保存起 來，返回步驟5-2,直至考察完所有船舶。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種證據(jù)鏈形式的船舶視頻的生成及顯示方法，其特征在 于：步驟6包括： 步驟6-1 :計(jì)算步驟4得到船舶目標(biāo)檢測區(qū)域的質(zhì)心，得到船舶在圖像上的位置點(diǎn)集， 即檢測點(diǎn)集； 步驟6-2 :從步驟5獲取的船舶AIS信息中提取空間位置信息，形成船舶在空間中的位 置點(diǎn)集，即空間點(diǎn)集； 步驟6-3 :將船舶的空間位置投影至圖像上得到投影點(diǎn)集； 步驟6-4 :尋找檢測點(diǎn)集與投影點(diǎn)集之間的最佳匹配點(diǎn)對：遍歷匹配點(diǎn)對的所有情況， 由匹配點(diǎn)對之間的位置關(guān)系計(jì)算相應(yīng)的平移變換參數(shù)，對所有的投影點(diǎn)進(jìn)行平移變換；計(jì) 算所有檢測點(diǎn)與最近投影點(diǎn)間距離的平均值作為衡量該平移變換準(zhǔn)確與否的指標(biāo)；選擇衡 量指標(biāo)最好的那個(gè)平移變換對所有投影點(diǎn)進(jìn)行位置偏差補(bǔ)償； 步驟6-5 :采用最近鄰法完成匹配任務(wù)：對于每一個(gè)投影點(diǎn)，與其距離最近的檢測點(diǎn)為 其匹配點(diǎn)；同時(shí)設(shè)置門限，當(dāng)最小距離大于一定閾值時(shí)認(rèn)為該投影點(diǎn)為局外野值；當(dāng)兩個(gè) 以上投影點(diǎn)對應(yīng)同一個(gè)檢測點(diǎn)時(shí)，判斷艦船檢測時(shí)出現(xiàn)船舶目標(biāo)粘連現(xiàn)象，則這個(gè)檢測點(diǎn) 為兩個(gè)以上船舶目標(biāo)聯(lián)合區(qū)域的中心； 步驟6-6 :明確關(guān)聯(lián)關(guān)系，得到每一個(gè)船舶檢測區(qū)域所對應(yīng)的AIS信息； 步驟6-7 :顯示視頻，在船舶檢測框內(nèi)展示出包括船舶的身份、航行狀態(tài)和航行計(jì)劃的AIS彳目息。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種證據(jù)鏈形式的船舶視頻的生成及顯示方法，利用監(jiān)控?cái)z像機(jī)的位置、高度及朝向等信息計(jì)算出攝像機(jī)的監(jiān)控視場角范圍，根據(jù)船舶目標(biāo)船舶的AIS信息推算出船舶目標(biāo)進(jìn)入和駛離每一個(gè)攝像機(jī)監(jiān)控范圍的時(shí)間，依據(jù)計(jì)算出的時(shí)間點(diǎn)從每一個(gè)攝像機(jī)的監(jiān)控錄像中截取視頻片段并按時(shí)間順序排列起來形成證據(jù)鏈；在顯示證據(jù)鏈視頻時(shí)，首先檢測出視頻中的運(yùn)動船舶目標(biāo)并獲取時(shí)間段內(nèi)進(jìn)入該攝像機(jī)監(jiān)控范圍內(nèi)的所有船舶的AIS信息，然后將船舶的視頻圖像信息與AIS信息融合起來，顯示船舶影像的同時(shí)，展示出每一個(gè)船舶的身份、航行狀態(tài)和航行計(jì)劃等AIS信息。
【IPC分類】H04N7/18, G06T7/20
【公開號】CN105306892
【申請?zhí)枴緾N201510701027
【發(fā)明人】楊超, 晏謝飛, 張由余, 鐘原, 蔣怡亮, 孫大慶, 王偉
【申請人】中國電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年10月26日