基于海事監(jiān)控平臺的船舶目標(biāo)檢測與自主跟蹤系統(tǒng)的研究.pdf

1、得益于科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，特別是電子信息技術(shù)、電子硬件設(shè)備的高速化、集成化及其服務(wù)的人工智能化，現(xiàn)代電子機器已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對視覺目標(biāo)對象的識別與跟蹤，且該技術(shù)正在國防科技建設(shè)和水陸空交通領(lǐng)域發(fā)揮著越來越令人難以想像的作用。
　　論文以湖南省及以下市縣級海事監(jiān)控為研究背景，在全省建有的“數(shù)字航道”監(jiān)控平臺基礎(chǔ)上，就省海事監(jiān)控平臺未能實現(xiàn)的船舶檢測與自主跟蹤及目標(biāo)標(biāo)示等功能，開展一套切合地方實際需要的航道智能監(jiān)管系統(tǒng)的研究。論文研究的核

2、心內(nèi)容是對視覺監(jiān)控場景中的船舶進行檢測、對其中特定船舶目標(biāo)進行動靜態(tài)跟蹤、對特定目標(biāo)進行現(xiàn)場抓拍記錄、實時顯示船舶目標(biāo)的狀態(tài)信息。論文的主要研究工作包含以下幾項內(nèi)容:
　　(1)探討內(nèi)河航道船舶目標(biāo)檢測與跟蹤技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，重點針對湖南省各海事監(jiān)管的現(xiàn)狀，切實收集各地海事部門對視頻監(jiān)控功能的需求信息。聯(lián)系現(xiàn)有的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，進行模擬研究場景所需的設(shè)備選型，搭建出一套基于智能攝像球的場景監(jiān)控實驗平臺。
　　(2)考慮到視頻監(jiān)控

3、系統(tǒng)的高實時性要求和監(jiān)控目標(biāo)及監(jiān)控環(huán)境的特點，需要對船舶目標(biāo)進行檢測的方法進行比較試驗，并最終研究出一種結(jié)合不同背景更新算法的船舶目標(biāo)提取方法。在此基礎(chǔ)上再進行目標(biāo)跟蹤，跟蹤時先構(gòu)建船舶目標(biāo)的運動模型，同時利用卡爾曼(Kalman)濾波算法進行目標(biāo)預(yù)測，然后再進行船舶目標(biāo)輪廓特征匹配，進而實現(xiàn)對船舶目標(biāo)的靜態(tài)鏡頭跟蹤。在如何實現(xiàn)動態(tài)鏡頭跟蹤的問題上，首先預(yù)測下一幀圖像中目標(biāo)船舶所在的感興趣區(qū)域(ROI)，然后進行特征提取與目標(biāo)匹配，最后

4、按同等時間間隔計算鏡頭動作角度確保監(jiān)控畫面的視覺平滑性，并通過仿真驗證該算法的有效性。
　　(3)綜合大量實驗研究結(jié)果，在確定了船舶目標(biāo)檢測與自主跟蹤功能的實現(xiàn)方法之后，結(jié)合開放式計算機視覺庫(OpenCV)函數(shù)構(gòu)建了基于VS2010對話框工程的客戶端船舶目標(biāo)檢測與自主跟蹤平臺。該平臺具有船舶目標(biāo)實時檢測與自主跟蹤功能，同時還可以把檢測并計算出的船舶目標(biāo)相關(guān)信息實時顯示和標(biāo)示在監(jiān)控畫面中。此外，該軟件平臺還需提供錄像、抓拍、查詢、