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基于视频分析的桥梁防撞监测系统

阅读:125发布:2023-12-29

专利汇可以提供基于视频分析的桥梁防撞监测系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 属于 桥梁 防撞领域,尤其是基于视频分析的桥梁防撞监测系统,针对现有的桥梁通航时容易出现 船舶 碰撞桥梁的问题,现提出如下方案,其包括 数据处理 中心和用于展示数据的 可视化 交互模 块 ,所述数据处理中心的输入端连接有监控视频采集模块A、监控视频采集模块B、 水 位监测模块和船舶 位置 实时监测模块,数据处理中心的输出端连接有报警处理模块、数据上报模块和视频存储模块,数据处理中心包括CPU处理模块、GPU 图像处理 模块、 图像分割 处理模块和功能事件处理模块。本发明能够利用拍摄的视频和图像分割 算法 计算出通航船舶的多种参数,并对当前水位高度以及桥梁自身尺寸进行对比计算,使得船舶能够安全通过桥梁,桥梁防撞监测效果好。,下面是基于视频分析的桥梁防撞监测系统专利的具体信息内容。

1.基于视频分析的桥梁防撞监测系统,包括数据处理中心和用于展示数据的可视化交互模,其特征在于,所述数据处理中心的输入端连接有监控视频采集模块A、监控视频采集模块B、位监测模块和船舶位置实时监测模块,数据处理中心的输出端连接有报警处理模块、数据上报模块和视频存储模块,数据处理中心包括CPU处理模块、GPU图像处理模块、图像分割处理模块和功能事件处理模块,数据处理中心与可视化交互模块双向连接,报警处理模块的输出端连接有数据上报模块,数据上报模块的输出端连接有中心服务器,中心服务器的输出端连接有可视化交互模块和船舶终端。
2.根据权利要求1所述的基于视频分析的桥梁防撞监测系统,其特征在于,所述监控视频采集模块A/B包括摄像头位置调整单元、摄像单元以及在光线不足时进行补光的补光单元,摄像头位置调整单元用于在不同水位时进行高度和度调整。
3.根据权利要求1所述的基于视频分析的桥梁防撞监测系统,其特征在于,所述GPU图像处理模块用于对拍摄的视频进行预处理,抽取一部分图片进行船舶分析。
4.根据权利要求1所述的基于视频分析的桥梁防撞监测系统,其特征在于,所述报警处理模块的输出端连接有数据上报模块。
5.根据权利要求1所述的基于视频分析的桥梁防撞监测系统,其特征在于,所述可视化交互模块用于对船舶位置和桥梁位置进行展示,同时对船舶信息进行展示,同时对实时监测的水位信息进行展示,在每次进行报警时,可视化交互模块均会进行显示。
6.根据权利要求1所述的基于视频分析的桥梁防撞监测系统,其特征在于,所述船舶位置实时监测模块通过GPS/北斗定位系统对船舶的位置进行实时定位监测并将位置信息传递给数据处理中心。
7.根据权利要求1所述的基于视频分析的桥梁防撞监测系统,其特征在于,所述船舶位置实时监测模块通过设定时间间隔进行视频画面录制,不断捕捉船舶在巷道上的位置,划定设定的行驶路线,在超出行驶路线时进行报警。
8.根据权利要求1所述的基于视频分析的桥梁防撞监测系统的处理方法:
S1:航形船舶进入桥梁监控位置;
S2:通过监控视频采集模块A、监控视频采集模块B进行视频画面采集,同时通过水位监测模块检测当前水位信息;
S3:通过数据处理中心对视频进行分割处理,并根据图像分割算法进行分析,得到船舶信息,并将船舶信息传递至中心服务器;
S4:通过船舶信息和当前水位信息计算船舶是否超高,在船舶超高时,通过报警处理模块报警,并通过数据上报模块上报警告信息给中心服务器,通过中心服务器通知船舶终端,在船舶不超高时,容许船舶继续通过;
S5:在船舶通过过程中,通过船舶位置实时监测模块实时监测船舶是否偏离航道,在船舶偏离航道时,通过报警处理模块报警,并通过数据上报模块上报警告信息给中心服务器,通过中心服务器通知船舶终端对船舶进行警示,直至其回到主航道,在船舶不偏航时,直至船舶正常通过桥梁。
9.根据权利要求8所述的基于视频分析的桥梁防撞监测系统的处理方法,其特征在于,所述S1中,桥梁附近的附近的航道内设有监测传感器,在监测到船舶后进行提示报警,然后开始实现对航形船舶的的监控。

说明书全文

基于视频分析的桥梁防撞监测系统

技术领域

[0001] 本发明涉及桥梁防撞技术领域,尤其涉及基于视频分析的桥梁防撞监测系统。

背景技术

[0002] 随着我国经济的快速发展,我国运发达地区的航运业也随着发展。一方面内河船舶船型趋向大型化,另一方面,越来越多的江海直达海轮需要进入内河航道,大型船舶和海轮进港对航道的通航净空高度提出了更高的要求。影响航道净空高度的主要是跨河桥梁,因为桥梁的高度是固定的,而且往往因为投资的原因桥梁的净空不可能做得很高;因此,桥梁的通航净空高度与船舶对净空的要求就发生矛盾。更有一些桥梁,由于各种原因其通航净高未达到国家规定的标准,船与桥净高关系上的矛盾就更加突出,加上涨潮、洪水等原因导致水位上升,通航净高进一步减少,再加上夜航、雨雾天等不利天气对驾驶员的视野的影响,导致船舶碰撞桥梁的事故时有发生,为此我们提出一种基于视频分析的桥梁防撞监测系统。

发明内容

[0003] 本发明提出的基于视频分析的桥梁防撞监测系统,解决了现有的桥梁通航时容易出现船舶碰撞桥梁的问题。
[0004] 为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:基于视频分析的桥梁防撞监测系统,包括数据处理中心和用于展示数据的可视化交互模,所述数据处理中心的输入端连接有监控视频采集模块A、监控视频采集模块B、水位监测模块和船舶位置实时监测模块,数据处理中心的输出端连接有报警处理模块、数据上报模块和视频存储模块,数据处理中心包括CPU处理模块、GPU图像处理模块、图像分割处理模块和功能事件处理模块,数据处理中心与可视化交互模块双向连接,报警处理模块的输出端连接有数据上报模块,数据上报模块的输出端连接有中心服务器,中心服务器的输出端连接有可视化交互模块和船舶终端。
[0005] 优选的,所述监控视频采集模块A/B包括摄像头位置调整单元、摄像单元以及在光线不足时进行补光的补光单元,摄像头位置调整单元用于在不同水位时进行高度和度调整。
[0006] 优选的,所述GPU图像处理模块用于对拍摄的视频进行预处理,抽取一部分图片进行船舶分析。
[0007] 优选的,所述报警处理模块的输出端连接有数据上报模块。
[0008] 优选的,所述可视化交互模块用于对船舶位置和桥梁位置进行展示,同时对船舶信息进行展示,同时对实时监测的水位信息进行展示,在每次进行报警时,可视化交互模块均会进行显示。
[0009] 优选的,所述船舶位置实时监测模块通过GPS/北斗定位系统对船舶的位置进行实时定位监测并将位置信息传递给数据处理中心。
[0010] 优选的,所述船舶位置实时监测模块通过设定时间间隔进行视频画面录制,不断捕捉船舶在巷道上的位置,划定设定的行驶路线,在超出行驶路线时进行报警。
[0011] 基于视频分析的桥梁防撞监测系统的处理方法:S1:航形船舶进入桥梁监控位置;
S2:通过监控视频采集模块A、监控视频采集模块B进行视频画面采集,同时通过水位监测模块检测当前水位信息;
S3:通过数据处理中心对视频进行分割处理,并根据图像分割算法进行分析,得到船舶信息,并将船舶信息传递至中心服务器;
S4:通过船舶信息和当前水位信息计算船舶是否超高,在船舶超高时,通过报警处理模块报警,并通过数据上报模块上报警告信息给中心服务器,通过中心服务器通知船舶终端,在船舶不超高时,容许船舶继续通过;
S5:在船舶通过过程中,通过船舶位置实时监测模块实时监测船舶是否偏离航道,在船舶偏离航道时,通过报警处理模块报警,并通过数据上报模块上报警告信息给中心服务器,通过中心服务器通知船舶终端对船舶进行警示,直至其回到主航道,在船舶不偏航时,直至船舶正常通过桥梁。
[0012] 优选的,所述S1中,桥梁附近的附近的航道内设有监测传感器,在监测到船舶后进行提示报警,然后开始实现对航形船舶的的监控。
[0013] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:采用双摄像头定位的方式,利用图像分割算法,将图像或者视频中的物品描边、识别、分割出来,并对物品的尺寸进行计算、定位,然后上报算法结果,根据算法得到监控范围内所有通航船舶的长、宽、高、航行速度以及航线,并根据当前的桥孔通航净高和船舶的高度对比,航线是否偏离,反馈给船舶,使其安全通过桥梁,使用效果好,监测结果准确度高,桥梁防撞监测效果好。
附图说明
[0014] 图1为本发明提出的基于视频分析的桥梁防撞监测系统的结构示意图;图2为本发明提出的基于视频分析的桥梁防撞监测系统的监控视频采集模块的结构示意图;
图3为本发明提出的基于视频分析的桥梁防撞监测系统的流程图

具体实施方式

[0015] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
[0016] 参照图1-3,实施例1:基于视频分析的桥梁防撞监测系统,包括数据处理中心和用于展示数据的可视化交互模块,其特征在于,所述数据处理中心的输入端连接有监控视频采集模块A、监控视频采集模块B、水位监测模块和船舶位置实时监测模块,数据处理中心的输出端连接有报警处理模块、数据上报模块和视频存储模块,数据处理中心包括CPU处理模块、GPU图像处理模块、图像分割处理模块和功能事件处理模块,数据处理中心与可视化交互模块双向连接,报警处理模块的输出端连接有数据上报模块,数据上报模块的输出端连接有中心服务器,中心服务器的输出端连接有可视化交互模块和船舶终端。
[0017] 所述监控视频采集模块A/B包括摄像头位置调整单元、摄像单元以及在光线不足时进行补光的补光单元,摄像头位置调整单元用于在不同水位时进行高度和角度调整。
[0018] 所述GPU图像处理模块用于对拍摄的视频进行预处理,抽取一部分图片进行船舶分析,所述报警处理模块的输出端连接有数据上报模块,所述可视化交互模块用于对船舶位置和桥梁位置进行展示,同时对船舶信息进行展示,同时对实时监测的水位信息进行展示,在每次进行报警时,可视化交互模块均会进行显示,所述船舶位置实时监测模块通过GPS/北斗定位系统对船舶的位置进行实时定位监测并将位置信息传递给数据处理中心。
[0019] 基于视频分析的桥梁防撞监测系统的处理方法:S1:航形船舶进入桥梁监控位置,桥梁附近的附近的航道内设有监测传感器,在监测到船舶后进行提示报警,然后开始实现对航形船舶的的监控;
S2:通过监控视频采集模块A、监控视频采集模块B进行视频画面采集,同时通过水位监测模块检测当前水位信息;
S3:通过数据处理中心对视频进行分割处理,并根据图像分割算法进行分析,得到船舶信息,并将船舶信息传递至中心服务器;
S4:通过船舶信息和当前水位信息计算船舶是否超高,在船舶超高时,通过报警处理模块报警,并通过数据上报模块上报警告信息给中心服务器,通过中心服务器通知船舶终端,在船舶不超高时,容许船舶继续通过;
S5:在船舶通过过程中,通过船舶位置实时监测模块实时监测船舶是否偏离航道,在船舶偏离航道时,通过报警处理模块报警,并通过数据上报模块上报警告信息给中心服务器,通过中心服务器通知船舶终端对船舶进行警示,直至其回到主航道,在船舶不偏航时,直至船舶正常通过桥梁。
[0020] 所述图像分割算法包括:S1:首先建立一个水平面,利用三点确定一个平面的方法来确定当前的水平面。
[0021] S2:通航船舶进入视频监控范围内时,开始调用算法分析,通过初始化的水平面以及其他仪器读取到的水位、净高信息,对水平面进行修正,并调整水平面跟摄像头的距离。
[0022] S3:建立一个卷积递归神经网络,网络的参数初始化为随机值。
[0023] S4:定义一个评分函数,用以下公式来初始化函数S5:算法在使用前已经采集大量(1000以上)的训练图片,图片必须包括各种类型的船,不同颜色不同形状。(可根据步骤3-7步骤重复训练神经网络,学习越多,计算的数据结果越准确)
S6:通过视频采集图片,根据图片像素计算新的评分函数,计算过程根据以下公式S7:比较新的评分函数跟旧的评分函数,如果评分不再变化,那就可以结束网络训练的过程,人工神经网络可以投入使用。
[0024] S8:正式投入使用时,摄像头传输过来的视频或图片作为人工神经网络的输入,输出的结果就是分割好的图像,并得到船舶模型。
[0025] S9:通过完成初始化的水平面,以及通过算法得到的船舶模型,即可计算船舶的长度、宽度、高度,并通过网络模块上报至中心服务器。
[0026] 实施例2:基于视频分析的桥梁防撞监测系统,包括数据处理中心和用于展示数据的可视化交互模块,其特征在于,所述数据处理中心的输入端连接有监控视频采集模块A、监控视频采集模块B、水位监测模块和船舶位置实时监测模块,数据处理中心的输出端连接有报警处理模块、数据上报模块和视频存储模块,数据处理中心包括CPU处理模块、GPU图像处理模块、图像分割处理模块和功能事件处理模块,数据处理中心与可视化交互模块双向连接,报警处理模块的输出端连接有数据上报模块,数据上报模块的输出端连接有中心服务器,中心服务器的输出端连接有可视化交互模块和船舶终端。
[0027] 所述监控视频采集模块A/B包括摄像头位置调整单元、摄像单元以及在光线不足时进行补光的补光单元,摄像头位置调整单元用于在不同水位时进行高度和角度调整。
[0028] 所述GPU图像处理模块用于对拍摄的视频进行预处理,抽取一部分图片进行船舶分析,所述报警处理模块的输出端连接有数据上报模块,所述可视化交互模块用于对船舶位置和桥梁位置进行展示,同时对船舶信息进行展示,同时对实时监测的水位信息进行展示,在每次进行报警时,可视化交互模块均会进行显示,所述船舶位置实时监测模块通过设定5-8S时间间隔进行视频画面录制,不断捕捉船舶在巷道上的位置,划定设定的行驶路线,在超出行驶路线时进行报警。
[0029] 基于视频分析的桥梁防撞监测系统的处理方法:S1:航形船舶进入桥梁监控位置,桥梁附近的附近的航道内设有监测传感器,在监测到船舶后进行提示报警,然后开始实现对航形船舶的的监控;
S2:通过监控视频采集模块A、监控视频采集模块B进行视频画面采集,同时通过水位监测模块检测当前水位信息;
S3:通过数据处理中心对视频进行分割处理,并根据图像分割算法进行分析,得到船舶信息,并将船舶信息传递至中心服务器;
S4:通过船舶信息和当前水位信息计算船舶是否超高,在船舶超高时,通过报警处理模块报警,并通过数据上报模块上报警告信息给中心服务器,通过中心服务器通知船舶终端,在船舶不超高时,容许船舶继续通过;
S5:在船舶通过过程中,通过船舶位置实时监测模块实时监测船舶是否偏离航道,在船舶偏离航道时,通过报警处理模块报警,并通过数据上报模块上报警告信息给中心服务器,通过中心服务器通知船舶终端对船舶进行警示,直至其回到主航道,在船舶不偏航时,直至船舶正常通过桥梁。
[0030] 所述图像分割算法包括:S1:首先建立一个水平面,利用三点确定一个平面的方法来确定当前的水平面。
[0031] S2:通航船舶进入视频监控范围内时,开始调用算法分析,通过初始化的水平面以及其他仪器读取到的水位、净高信息,对水平面进行修正,并调整水平面跟摄像头的距离。
[0032] S3:建立一个卷积递归神经网络,网络的参数初始化为随机值。
[0033] S4:定义一个评分函数,用以下公式来初始化函数S5:算法在使用前已经采集大量(1000以上)的训练图片,图片必须包括各种类型的船,不同颜色不同形状。(可根据步骤3-7步骤重复训练神经网络,学习越多,计算的数据结果越准确)
S6:通过视频采集图片,根据图片像素计算新的评分函数,计算过程根据以下公式S7:比较新的评分函数跟旧的评分函数,如果评分不再变化,那就可以结束网络训练的过程,人工神经网络可以投入使用。
[0034] S8:正式投入使用时,摄像头传输过来的视频或图片作为人工神经网络的输入,输出的结果就是分割好的图像,并得到船舶模型。
[0035] S9:通过完成初始化的水平面,以及通过算法得到的船舶模型,即可计算船舶的长度、宽度、高度,并通过网络模块上报至中心服务器。
[0036] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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