船舶值班人員狀態(tài)檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及船舶監(jiān)控領(lǐng)域，尤其涉及一種船舶值班人員狀態(tài)檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]疲勞值班或缺席值班被公認(rèn)為是造成海上交通事故的主要原因之一。大量事故統(tǒng)計(jì)分析表明，在海難事故和污染損害事故中，約80%是人為因素造成的。船舶在海上航行時(shí)，需保持24小時(shí)通航，現(xiàn)有船舶值班系統(tǒng)中，都實(shí)行4小時(shí)一班的值班人員輪班制，這種狀況增加了值班人員的工作強(qiáng)度，尤其是夜班，值班人員很難保證一直處于清醒狀態(tài)，一旦精神疲勞，或者短暫缺席，疏于職守，將會(huì)帶來生命、財(cái)產(chǎn)上的巨大損失和海洋環(huán)境難以恢復(fù)的破壞。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，為了解決上述問題，一般采用以下方式:(I)增加每班的值班人數(shù)，在出現(xiàn)疲憊的值班人員時(shí)，能夠及時(shí)進(jìn)行人員替換；(2)在船舶駕駛室內(nèi)增加視頻監(jiān)控設(shè)備，將值班室內(nèi)的人員值班情況實(shí)時(shí)發(fā)送給船舶管理平臺(tái)，一旦發(fā)現(xiàn)值班人員異常，立即進(jìn)行相應(yīng)的處理。但是這些方式都存在一定的弊端，前者耗費(fèi)過多的人力資源，而后者，同樣需要后臺(tái)的人力資源來支持遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。
[0004]因此，需要一種新的船舶值班人員狀態(tài)檢測系統(tǒng)，能夠采用機(jī)器監(jiān)控的方式替代人工監(jiān)控的方式，對船舶值班人員狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并在出現(xiàn)異常情況時(shí)，自動(dòng)報(bào)警，提醒管理人員接管監(jiān)控，采取相應(yīng)措施，避免事故發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種船舶值班人員狀態(tài)檢測系統(tǒng)，引用熱感應(yīng)紅外線檢測設(shè)備用于檢測值班人員是否存在，引用面部檢測設(shè)備和USB攝像頭對值班人員圖像執(zhí)行圖像識(shí)別，以確定值班人員的面部狀態(tài)，從而基于上述設(shè)備的檢測結(jié)果，發(fā)出不同的報(bào)警信息，提高監(jiān)控的效率和自動(dòng)化水平，減少相應(yīng)的人工成本。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種船舶值班人員狀態(tài)檢測系統(tǒng)，所述檢測系統(tǒng)包括USB攝像頭、熱感應(yīng)紅外線檢測設(shè)備、面部檢測設(shè)備和嵌入式處理器，所述USB攝像頭用于拍攝值班人員的人員圖像，所述熱感應(yīng)紅外線檢測設(shè)備用于檢測值班人員是否存在，所述面部檢測設(shè)備與所述USB攝像頭連接，對所述人員圖像執(zhí)行圖像識(shí)別，以確定值班人員的面部狀態(tài)，所述嵌入式處理器與所述熱感應(yīng)紅外線檢測設(shè)備和所述面部檢測設(shè)備分別連接，基于所述熱感應(yīng)紅外線檢測設(shè)備的檢測結(jié)果和所述面部檢測設(shè)備的圖像識(shí)別結(jié)果，確定是否發(fā)出值班人員狀態(tài)報(bào)警信號(hào)。
[0007]更具體地，在所述船舶值班人員狀態(tài)檢測系統(tǒng)中，還包括:無線通信接口，用于與遠(yuǎn)端的船舶管理平臺(tái)建立雙向的無線通信鏈路，接收所述船舶管理平臺(tái)發(fā)送的控制指令，將值班人員缺勤報(bào)警信號(hào)或值班人員疲勞值班報(bào)警信號(hào)發(fā)送給所述船舶管理平臺(tái)，所述控制指令包括啟動(dòng)狀態(tài)監(jiān)控指令和結(jié)束狀態(tài)監(jiān)控指令；計(jì)時(shí)器，用于為所述檢測系統(tǒng)的船舶值班人員狀態(tài)檢測提供計(jì)時(shí)；USB通信接口，與外部U盤連接，以接收外部U盤內(nèi)預(yù)存的Cb范圍、Cr范圍、缺勤時(shí)間閾值和預(yù)設(shè)面積閾值，接收外部U盤內(nèi)預(yù)存的疲勞特征值，所述Cb范圍和所述Cr范圍用于將YCbCr顏色空間下的圖像中的船舶值班人員面部與背景分離，所述疲勞特征值為對預(yù)先拍攝的基準(zhǔn)疲勞面部圖像進(jìn)行特征識(shí)別所確定的特征值；靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備，與所述USB通信接口連接，接收并存儲(chǔ)所述Cb范圍、所述Cr范圍、所述缺勤時(shí)間閾值、所述預(yù)設(shè)面積閾值和所述疲勞特征值；供電設(shè)備，用于為所述檢測系統(tǒng)的各個(gè)電子設(shè)備提供必要的電力供應(yīng)；雙聲道揚(yáng)聲器，與所述嵌入式處理器連接，用于播放與所述值班人員缺勤報(bào)警信號(hào)或所述值班人員疲勞值班報(bào)警信號(hào)對應(yīng)的語音警示文件；所述USB攝像頭設(shè)置在船舶儀表盤上、值班位置的前方，用于實(shí)時(shí)拍攝值班人員的人員圖像，所述人員圖像的分辨率為1920X1080 ;所述熱感應(yīng)紅外線檢測設(shè)備設(shè)置在船舶儀表盤上、值班位置的前方，基于值班人員的熱感應(yīng)效應(yīng)，確定值班人員是否存在值班位置處；所述面部檢測設(shè)備與所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備和所述USB攝像頭分別連接，所述面部檢測設(shè)備包括圖像預(yù)處理器、顏色空間轉(zhuǎn)換器、圖像分割器和面部狀態(tài)識(shí)別器，所述圖像預(yù)處理器、所述顏色空間轉(zhuǎn)換器、所述圖像分割器和所述面部狀態(tài)識(shí)別器分別采用不同的FPGA芯片來實(shí)現(xiàn)，所述圖像預(yù)處理器與所述USB攝像頭連接，對所述人員圖像依次執(zhí)行對比度增強(qiáng)和小波濾波處理，獲得預(yù)處理圖像，所述顏色空間轉(zhuǎn)換器與所述圖像預(yù)處理器連接，將所述預(yù)處理圖像轉(zhuǎn)換為YCbCr顏色空間下的YCbCr顏色圖像，所述圖像分割器與所述顏色空間轉(zhuǎn)換器和所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備分別連接，將YCbCr顏色圖像中Cb值在所述Cb范圍內(nèi)且Cr值在所述Cr范圍內(nèi)的所有像素識(shí)別出來并組成面部子圖像，所述面部狀態(tài)識(shí)別器與所述圖像分割器連接，當(dāng)所述面部子圖像的面積小于所述預(yù)設(shè)面積閾值時(shí)，輸出不存在面部圖像信號(hào)，當(dāng)所述面部子圖像的面積大于等于所述預(yù)設(shè)面積閾值時(shí)，對所述面部子圖像執(zhí)行特征識(shí)別，在對所述面部子圖像識(shí)別的特征與所述疲勞特征值匹配時(shí)，發(fā)出面部狀態(tài)疲憊信號(hào)，在對所述面部子圖像識(shí)別的特征與所述疲勞特征值不匹配時(shí)，發(fā)出面部狀態(tài)正常信號(hào)；所述嵌入式處理器與所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備、所述計(jì)時(shí)器、所述熱感應(yīng)紅外線檢測設(shè)備、所述USB攝像頭和所述面部狀態(tài)識(shí)別器分別連接，當(dāng)所述熱感應(yīng)紅外線檢測設(shè)備確定值班人員不存在值班位置處且接收到所述不存在面部圖像信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)所述計(jì)時(shí)器，在所述計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間達(dá)到所述缺勤時(shí)間閾值時(shí)，發(fā)出值班人員缺勤報(bào)警信號(hào)，當(dāng)接收到所述面部狀態(tài)疲憊信號(hào)時(shí)，發(fā)出值班人員疲勞值班報(bào)警信號(hào)，并將所述人員圖像轉(zhuǎn)發(fā)給所述無線通信接口；其中，所述無線通信接口在將所述值班人員疲勞值班報(bào)警信號(hào)發(fā)送給所述船舶管理平臺(tái)的同時(shí)，將所述人員圖像發(fā)送給所述船舶管理平臺(tái)；所述嵌入式處理器在接收到啟動(dòng)狀態(tài)監(jiān)控指令時(shí)，啟動(dòng)所述熱感應(yīng)紅外線檢測設(shè)備、所述USB攝像頭和所述面部檢測設(shè)備，在接收到結(jié)束狀態(tài)監(jiān)控指令時(shí)，關(guān)閉所述熱感應(yīng)紅外線檢測設(shè)備、所述USB攝像頭和所述面部檢測設(shè)備；所述計(jì)時(shí)器、所述USB通信接口、所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備、所述供電設(shè)備、所述面部檢測設(shè)備和所述嵌入式處理器都位于船舶儀表盤內(nèi)，所述無線通信接口位于船舶船體上。
[0008]更具體地，在所述船舶值班人員狀態(tài)檢測系統(tǒng)中，還包括:顯示設(shè)備，與所述嵌入式處理器連接，用于顯示與所述值班人員缺勤報(bào)警信號(hào)或所述值班人員疲勞值班報(bào)警信號(hào)對應(yīng)的警示文字。
[0009]更具體地，在所述船舶值班人員狀態(tài)檢測系統(tǒng)中，所述無線通信接口為GPRS移動(dòng)通信接口、3G移動(dòng)通信接口或4G移動(dòng)通信接口中的一種。
[0010]更具體地，在所述船舶值班人員狀態(tài)檢測系統(tǒng)中，所述無線通信接口在將所述人員圖像發(fā)送給所述船舶管理平臺(tái)前，對所述人員圖像執(zhí)行壓縮編碼。
[0011 ] 更具體地，在所述船舶值班人員狀態(tài)檢測系統(tǒng)中，所述USB攝像頭包括CMOS視頻傳感器。
[0012]更具體地，在所述船舶值班人員狀態(tài)檢測系統(tǒng)中，所述計(jì)時(shí)器、所述USB通信接口、所述靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備、所述供電設(shè)備、所述面部檢測設(shè)備和所述嵌入式處理器都集成在一塊集成電路板上。
【附圖說明】
[0013]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行描述，其中:
[0014]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案示出的船舶值班人員狀態(tài)檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將參照附圖對本發(fā)明的船舶值班人員狀態(tài)檢測系統(tǒng)的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0016]船舶(boats and ships)，是各種船只的總稱。船舶是能航行或停泊于水域進(jìn)行運(yùn)輸或作業(yè)的交通工具，按不同的使用要求而具有不同的技術(shù)性能、裝備和結(jié)構(gòu)型式。船舶是一種主要在地理水中運(yùn)行的人造交通工具。另外，民用船一般稱為船，軍用船稱為艦，小型船稱為艇或舟，其總稱為艦船或船艇。
[0017]船舶內(nèi)部主要包括容納空間、支撐結(jié)構(gòu)和排水結(jié)構(gòu)，具有利用外在或自帶能源的推進(jìn)系統(tǒng)。外型一般是利于克服流體阻力的流線性包絡(luò)，材料隨著科技進(jìn)步不斷更新，早期為木、竹、麻等自然材料，近代多是鋼材以及鋁、玻璃纖維、亞克力和各種復(fù)合材料。