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智能视频分析是计算机视觉领域一个备受关注的前沿课题,它在智能交通系统中扮演着十分重要的角色。目前,交通视频中车辆异常行为检测已成为智能交通领域内一个十分活跃的分支,而基于视频的船舶异常行为识别在航海领域的研究还十分少见。船舶的行为直接影响船舶的安全,尤其是在夜晚和能见度不良的情况下,明确它船的行为有助于本船的驾驶员及时采取对策。这对于保障海上生命和财产安全,防止海洋污染具有重要意义。
本文针对港内船出现偷盗和锚泊船出现小船违规挂靠的现象,提出将红外热成像技术和智能视频分析技术应用于船上辅助值班人员进行决策。在研究两船的行为关系时,一般来讲,是否靠近是它船对本船构成危险的前提,也是本文研究的核心内容。首先,本文根据港内红外图像的特点设计了一套适合背景相对固定情况下的移动目标检测识别方法,通过在感兴趣区域内运用半阈值法和Canny算子进行目标检测,然后对符合目标特征的连通域进行标记并通过质心坐标绘出目标移动的轨迹。在此基础上重点研究移动目标是否靠近本船的判定方法。根据摄像机的成像原理和射影几何的性质,本文提出在远距离时采用双目测距法连续检测目标到本船的距离,距离逐渐变小证明有靠近的趋势;在近距离时采用单目摄像机,根据目标面积和俯仰角的变化来判定,即满足两者同时变大证明目标有靠近本船的趋势。最后设定两条警戒线,并根据目标的运动趋势以及是否越过警戒线的方式共同判定目标的行为。
本文采用美国菲力尔(FLIR)公司的红外热像仪,在大连海事大学专用教学实习船“育鲲”轮上进行了港内红外目标检测识别以及单目靠近判定的实验,并进行了双目测距的实验。同时,通过Matlab编程实验验证了红外移动目标检测识别算法以及靠近行为的判定方法,结果表明本文提出的方法是行之有效的。