專利名稱：海難搜救機器視覺系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種應用遙感技術、紅外技術、雷達技術和可見光等多手段在復雜條件下的水面聯(lián)合搜救決策系統(tǒng)，具體涉及一種海難搜救機器視覺系統(tǒng)。
背景技術：
近年來我國海上運輸船舶數(shù)量持續(xù)增長，各類涉海、用海活動數(shù)量越來越多，規(guī)模越來越大，因而我國海上搜救任務日益繁重。據報導2009年海上搜救中心及各省區(qū)市海上搜救中心，共組織、協(xié)調搜救行動1964次，協(xié)調派出救助船舶7708艘次、飛機302架次。船舶事故大都發(fā)生在天氣惡劣或交通密集的狀況下，這給難船和遇險人員的搜尋帶來很大困難。目前對難船和遇險人員的搜尋所用的設備主要有常規(guī)望遠鏡、紅外望遠鏡、雷達以及搜救直升機。搜尋的方法大都為由搜尋人員對觀察到的場景或雷達圖像進行判別，確定目標的大概位置。海上搜救的成功與否取決于整個搜救計劃的科學決策，快速確定和尋找失事船舶和救生艇筏，確定搜尋范圍是整個搜救計劃的關鍵。發(fā)達國家在搜尋系統(tǒng)的研究方面取得了較大的進展，例如美國、日本、加拿大、韓國等廣泛采用直升機和船舶海上搜尋或聯(lián)合搜尋，也取得了較大的成果。就搜救組織和決策而言，在搜救組織方面，國內近年來經常性的聯(lián)合搜救演習，大大提高了我國的搜救組織水平。在使用多搜救手段聯(lián)合搜救的決策方面，尚停留在傳統(tǒng)的決策，未見有報道應用遙感技術、紅外技術、雷達技術和可見光等多手段在復雜條件下的聯(lián)合搜救決策。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種海難搜救機器視覺系統(tǒng)，借助于遙感圖像、雷達、可見光和紅外探測設備，綜合搜索遇難船舶、救生艇/筏和落水人員，輔助搜救人員搜索目標，避免或緩解了由于人眼疲勞和視力有限；逆光和夜間等環(huán)境，人眼觀察不到目標的缺陷。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種海難搜救機器視覺系統(tǒng)，其特點是，該系統(tǒng)包含控制平臺，以及分別與控制平臺通訊連接的可見光子系統(tǒng)、紅外子系統(tǒng)、雷達子系統(tǒng)、遙感子系統(tǒng)；
上述可見光子系統(tǒng)包含探測海上場景的可見光攝像儀，以及分別連接可見光攝像儀輸出端及控制平臺輸入端的可見光目標檢測和跟蹤模塊；
上述紅外子系統(tǒng)包含探測海上場景的紅外探測器，以及分別連接紅外探測器輸出端及控制平臺輸入端的紅外目標檢測和跟蹤模塊；
上述雷達子系統(tǒng)包含探測海上場景的雷達，以及分別連接雷達輸出端及控制平臺輸入端的雷達目標檢測和跟蹤模塊；
上述遙感子系統(tǒng)包含探測海上場景的遙感衛(wèi)星、接收遙感衛(wèi)星輸出的海況估計模塊和船舶檢測模塊；船舶檢測模塊輸出端連接控制平臺。上述的可見光目標檢測和跟蹤模塊包含: 攝像云臺，可見光攝像儀設置在該攝像云臺上；
計算機，其輸入端連接可見光攝像儀，輸出端連接控制平臺。上述的可見光攝像儀上還設有可控制變焦鏡頭，該可控制變焦鏡頭的變焦、光圈和聚焦控制集成在所述的攝像云臺中。上述的紅外目標檢測和跟蹤模塊包含:
DPS系統(tǒng)，其輸入端連接紅外探測器；
ARM控制系統(tǒng)，其輸出端電路連接控制平臺，并電路連接DPS系統(tǒng)；
紅外攝像控制云臺，其由ARM控制系統(tǒng)驅動，來帶動紅外探測器運動跟蹤目標；
控制模塊，其連接ARM控制系統(tǒng)輸入端。上述的雷達目標檢測和跟蹤模塊包含:
雷達信號轉換模塊，其直接連接船用雷達以接收雷達信號，模數(shù)轉換為數(shù)字雷達視頻信號輸出；該雷達信號包含原始視頻信號、觸發(fā)脈沖信號、船首線信號和天線方位角信號；工作站，其接收并采用數(shù)字圖像處理算法對數(shù)字雷達視頻信號進行雜波處理后輸出至控制平臺。上述的雷達信號轉換模塊與工作站之間通過PCI總線連接并進行數(shù)據傳輸。上述的遙感子系統(tǒng)還包含:
衛(wèi)星過境查詢模塊，其用于查詢搜索海區(qū)衛(wèi)星過境時間和軌道資料傳輸給遙感衛(wèi)星； 合成孔徑雷達數(shù)據讀取模塊，其讀取遙感衛(wèi)星發(fā)出的衛(wèi)星信號并輸出；
海上搜救遙感監(jiān)測系統(tǒng)，其接收衛(wèi)星信號并分別輸出至海況估計模塊和船舶檢測模
塊；
集成處理模塊，接收海況估計模塊和船舶檢測模塊的檢測結果，并根據檢測結果得出搜救范圍傳輸至海事部門和由操作人員實施現(xiàn)場救助。本發(fā)明海難搜救機器視覺系統(tǒng)和現(xiàn)有技術相比，其優(yōu)點在于，本發(fā)明提供一種應用遙感技術、紅外技術、雷達技術和可見光等多手段在復雜條件下的水面聯(lián)合搜救決策系統(tǒng)，采用機器視覺技術進行搜救目標檢測的研究在國內外屬于新的研究領域，本系統(tǒng)借助于遙感圖像、雷達、可見光和紅外探測設備，綜合搜索遇難船舶、救生艇/筏和落水人員，輔助搜救人員搜索目標，避免或緩解了由于人眼疲勞和視力有限；逆光和夜間等環(huán)境，人眼觀察不到目標的缺陷。對于提高海上搜救的成功率，保障海上人員的生命財產安全提供了更進一步的安全保障。


圖1為本發(fā)明海難搜救機器視覺系統(tǒng)的總體系統(tǒng)框 圖2為本發(fā)明海難搜救機器視覺系統(tǒng)的可見光子系統(tǒng)的工作流程 圖3為本發(fā)明海難搜救機器視覺系統(tǒng)的紅外子系統(tǒng)的系統(tǒng)框 圖4為本發(fā)明海難搜救機器視覺系統(tǒng)的雷達子系統(tǒng)的系統(tǒng)框 圖5為本發(fā)明海難搜救機器視覺系統(tǒng)的遙感子系統(tǒng)的系統(tǒng)框 圖6為本發(fā)明海難搜救機器視覺系統(tǒng)的控制平臺的組成示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖，進一步說明本發(fā)明的具體實施例。如圖1所示，本發(fā)明公開一種海難搜救機器視覺系統(tǒng)的實施例，可借助于遙感圖像、雷達、可見光和紅外探測設備，綜合搜索遇難船舶、救生艇/筏和落水人員，輔助搜救人員搜索目標，避免或緩解了由于人眼疲勞和視力有限；逆光和夜間等環(huán)境，人眼觀察不到目標的缺陷。該海難搜救機器視覺系統(tǒng)包含控制平臺1，以及分別與控制平臺I通訊連接的可見光子系統(tǒng)2、紅外子系統(tǒng)3、雷達子系統(tǒng)4和遙感子系統(tǒng)5?？梢姽庾酉到y(tǒng)2包含用于探測海上場景7的可見光攝像儀21，以及分別連接可見光攝像儀21的輸出端，并通過網絡連接控制平臺I輸入端的可見光目標檢測和跟蹤模塊22。紅外子系統(tǒng)3包含探測海上場景7的紅外探測器31，以及分別連接紅外探測器31輸出端，并通過串口連接控制平臺I輸入端的紅外目標檢測和跟蹤模塊32。雷達子系統(tǒng)4包含探測海上場景7的雷達41，以及分別連接雷達41輸出端，并通過網絡連接控制平臺I輸入端的雷達目標檢測和跟蹤模塊42。遙感子系統(tǒng)5包含探測海上場景7的遙感衛(wèi)星51、接收遙感衛(wèi)星51輸出的海況估計模塊52和船舶檢測模塊53 ;船舶檢測模塊53輸出端通過網絡通訊連接控制平臺I?？梢姽庾酉到y(tǒng)2主要針對白天海上目標的搜索，系統(tǒng)可獨立運行，也可接受總控制臺發(fā)送的命令，按照控制臺的意圖工作。其中，可見光攝像儀21采用大恒圖像公司的DH-SV1420FC高分辨率數(shù)字攝像機，分辨率最大1280X 1024，分辨率可調，每秒拍攝幀數(shù)22fps，接口為1394。并在可見光攝像儀21上安裝有可控制變焦鏡頭，該鏡頭為適用于2/3英寸CCD的焦距、光圈和放大倍數(shù)三可變六倍變焦鏡頭?？梢姽饽繕藱z測和跟蹤模塊22包含:攝像云臺和計算機?？梢姽鈹z像儀21設置在該攝像云臺上，攝像云臺用于控制可見光攝像儀21運動跟蹤目標。計算機的輸入端連接可見光攝像儀21接收，輸出端連接至控制平臺1，接收探測信號并傳輸至控制平臺I。在可見光目標檢測和跟蹤模塊22中計算機的軟件開發(fā)方面選擇了 OpenCV作為開發(fā)可見光視頻處理算法的平臺，并對常見的一些視頻處理方法進行了實驗驗證，包括背景抑制消除方法、背景差運動分析、基于顏色信息處理的Camshift方法等。實現(xiàn)集成了攝像機驅動程序，使檢測系統(tǒng)直接支持1394接口數(shù)字攝像機；將可控制變焦鏡頭的變焦、光圈和聚焦控制功能集成到攝像云臺中，精簡了系統(tǒng)結構。在具體的水上搜救目標檢測算法研究方面，主要研究并提出了主要從動態(tài)背景建模、幀間目標檢測和幀內目標檢測等方面提出了一些有針對性的方法，例如基于視覺注意機制的方法、基于決策樹分類的方法以及基于圖像相關性和結構張量(Structure Tensor)的方法等。如圖2所示，可見光子系統(tǒng)2工作流程如下:可見光子系統(tǒng)實時調整攝像機參數(shù)、鏡頭焦距、光圈、變倍的控制，攝像機平臺的俯仰、水平移動控制等。通過對視頻采集設備(可見光攝像儀21)的控制，使系統(tǒng)符合實際的環(huán)境需要，處于最有利的工作狀態(tài)，并可獲取拍攝區(qū)域的位置、角度等信息，分析結果可用于和其它子系統(tǒng)的信息融合。在可見光攝像儀21最優(yōu)工作狀態(tài)下，進行視頻數(shù)據的記錄、分析、回放和保存。視頻數(shù)據傳輸?shù)接嬎銠C后由目標檢測算法進行分析處理，如發(fā)現(xiàn)目標則通知總控制臺。整個過程中可任意選擇是否保存原始數(shù)據和檢測數(shù)據，并在事后可以進行檢測過程的回放。檢測軟件的各項參數(shù)、閾值均可根據現(xiàn)場情況實時調節(jié)。在檢測軟件發(fā)現(xiàn)目標后可將目標的相對位置和視頻截圖發(fā)送到總控制臺的數(shù)據庫中，并向控制臺報警。控制平臺I根據各可見光子系統(tǒng)2的結果綜合評判，將指令發(fā)回給可見光子系統(tǒng)2，可見光子系統(tǒng)2則通過通信協(xié)議與控制臺進行信息交換，從而完成控制臺對可見光子系統(tǒng)2的控制。如圖3并結合圖1所示，紅外子系統(tǒng)3完成了基于DSP (Digital SignalProcessor)和ARM (Advanced RISC Machines)為核心的軟件、硬件開發(fā)工作。應用DSP開發(fā)板進行紅外圖像的處理、目標檢測和跟蹤、應用ARM (Advanced RISC Machines)作為子系統(tǒng)的控制中心，控制DSP、云臺、紅外探測器及與控制中心的通信。目標檢測算法以相鄰幀的差分為主，通過快速目標的標識，保證目標檢測和跟蹤的實時性。紅外子系統(tǒng)3包含紅外探測器31和紅外目標檢測和跟蹤模塊32。其中紅外目標檢測和跟蹤模塊32包含:DPS系統(tǒng)321、ARM控制系統(tǒng)322、紅外攝像控制云臺323、控制模塊324、顯示器325。DPS系統(tǒng)321輸入端連接紅外探測器31，接收紅外探測器31的探測信號。ARM控制系統(tǒng)322輸出端電路連接控制平臺1，并電路連接DPS系統(tǒng)321。紅外探測器31設置于紅外攝像控制云臺323上，紅外攝像控制云臺323由ARM控制系統(tǒng)322驅動，來帶動紅外探測器31運動跟蹤目標?？刂颇K324為搖桿、按鍵、旋鈕等控制設備，連接ARM控制系統(tǒng)322輸入端，用于接收操作人員向ARM控制系統(tǒng)322發(fā)出的控制指令。顯示器325的輸入端分別連接DPS系統(tǒng)321、ARM控制系統(tǒng)322，用于接收紅外探測結果并顯示。紅外子系統(tǒng)3的工作流程如下:紅外探測器31作為傳感器采集視頻圖像，通過視頻線傳輸?shù)紻SP系統(tǒng)321，DSP系統(tǒng)321對采集到的視頻進行目標檢測；ARM控制系統(tǒng)322是控制中心，負責和主控中心的信息交換，同時通過控制模塊324負責人機交互部分，并和DSP系統(tǒng)321進行數(shù)據交換，完成對紅外攝像控制云臺323旋轉的控制。DSP系統(tǒng)321是圖像數(shù)據處理中心，接收紅外探測器31傳送過來的紅外視頻信號，對此視頻信號進行模數(shù)轉換，然后進行目標檢測、目標標識同時將檢測結果以視頻信號形式發(fā)送給顯示器325顯示；另外根據檢測的結果，計算紅外攝像控制云臺323的旋轉的角度，發(fā)送給ARM控制系統(tǒng)322，由ARM控制系統(tǒng)322控制紅外攝像控制云臺323轉動。使得整個紅外子系統(tǒng)3完成海上目標檢測和跟蹤，輔助搜救人員實施搜救。紅外子系統(tǒng)3搜索目標和跟蹤目標時，設計了兩種搜索模式:一種是自動模式，根據檢測到的目標在當前幀圖像中的位置由算法自動判斷紅外探測器31應向什么方向轉動，以確保檢測到的目標能始終處于顯示屏中心。在沒有檢測到目標時，云臺按照一定的搜索路線或指定的搜索范圍進行搜索，即先水平360度，在俯仰90度進行搜索；一種是人工模式，這種方法是需要由人工手動控制云臺的轉動方向，紅外攝像控制云臺323根據控制中心I傳輸來的轉動命令進行轉動，從而跟蹤目標。紅外目標檢測算法主要是通過幀間的差分和二值化處理完成的，在二值化處理中的閾值選擇給了兩種方法自動和手工。自動方法研究了 OTSU方法和根據最大值選擇的自適應方法，綜合考慮實時性和檢測效果，最終選擇了最大值的方法，即th=maxXa ;其中max是濾波圖像的灰度最大值，a是調節(jié)系數(shù)，由實驗訓練得到?？紤]到海上搜救的復雜性，包括海面背景、天氣、浪等的影響，單單依靠算法自動完成，在環(huán)境變化劇烈時候，不容易得到理想的效果。而另一方面，現(xiàn)場的搜救人員有豐富的經驗，所以給出了手動閾值，搜救人員可以根據檢測的結果和經驗手工調整閾值。如圖4并結合圖1所示，雷達子系統(tǒng)4形成基于CPLD (Complex ProgrammableLogic Device)的雷達信號轉換板、基于 PCI (Peripheral Component Interconnect)總線和CPLD的雷達信號接口板的設計。其包含用于探測海上場景7的雷達41和雷達目標檢測和跟蹤模塊42。雷達目標檢測和跟蹤模塊42包含:雷達信號轉換模塊421、工作站422、顯示器423。雷達信號轉換模塊421直接連接船用雷達，從船用雷達的天線和收發(fā)機采集雷達信號，模數(shù)轉換為數(shù)字雷達視頻信號輸出，該雷達信號包含原始視頻信號、觸發(fā)脈沖信號、船首線信號和天線方位角信號。工作站422接收并采用數(shù)字圖像處理算法對數(shù)字雷達視頻信號進行雜波處理后輸出至控制平臺I。雷達信號轉換模塊421與工作站422之間通過PCI總線連接并進行數(shù)據傳輸。顯示器423接收工作站422處理后的數(shù)字雷達視頻信號并顯不O工作站422中的處理程序包含雷達顯示模塊、雷達控制模塊和雷達搜索模塊，使用了 Driver Works為PCI數(shù)據采集卡開發(fā)WDM驅動程序。顯示軟件是在Windows Xp操作系統(tǒng)中實現(xiàn)控制和讀取雷達信號A/D轉換和PCI接口板雷達圖像數(shù)據、顯示雷達實時掃描圖像、進行各種航海功能操作以及具有特殊搜救功能的系統(tǒng)應用軟件。顯示軟件基于VS2008 C++開發(fā)環(huán)境，采用QT4.5和OpenGL混合編程，可在改動很少或基本不用改動的情況下運行于Win32、Linux、Mac等操作系統(tǒng)。其中，顯示模塊采用OPENGL (Open GraphicsLibraty)的Overlay技術實現(xiàn)雷達圖像掃描和信息顯示的分層顯示。雷達控制模塊采用QT的Widget窗口構建了系統(tǒng)的操作控制界面，采用信號-槽機制實現(xiàn)控制窗口和顯示窗口的信號交互。雷達搜索模塊設計了一種基于預測的二維單元平均恒虛警算法搜索海雜波背景中的小目標。雷達子系統(tǒng)4的工作流程如下:雷達子系統(tǒng)4直接與船用雷達相連，從船用雷達的天線和收發(fā)機采集信號。采集的雷達信號通過雷達信號轉換模塊421轉換為數(shù)字視頻信號，工作站422通過PCI總線讀取數(shù)字雷達視頻信號，系統(tǒng)采用數(shù)字圖像處理算法，對采集的雷達圖像進行雜波處理，最后在計算機屏幕上顯示完整的雷達回波。在搜救雷達顯示器423上設置搜救區(qū)域，計算機根據搜索算法自動搜索可能存在的目標，并通過網絡傳送給搜救綜合控制平臺I。系統(tǒng)還可以實時把雷達視頻數(shù)據保存在硬盤上，以備以后分析處理。如圖5并結合圖1所示，遙感子系統(tǒng)5形成了 OMSAR系統(tǒng)(海上搜救遙感監(jiān)測系統(tǒng)Ocean Monitoring System for Search & Rescue)的架構。其包含遙感衛(wèi)星51、海況估計模塊52、船舶檢測模塊53、集成處理模塊54、海上搜救遙感監(jiān)測系統(tǒng)(0MSAR系統(tǒng))55、合成孔徑雷達(SAR)數(shù)據讀取模塊56、衛(wèi)星過境查詢模塊57。衛(wèi)星過境查詢模塊57輸入連接海事部門、輸出連接遙感衛(wèi)星51。合成孔徑雷達數(shù)據讀取模塊56輸入端接收遙感衛(wèi)星51的衛(wèi)星信號，輸出端連接至海上搜救遙感監(jiān)測系統(tǒng)55。海上搜救遙感監(jiān)測系統(tǒng)55輸出端連接至海況估計模塊52和船舶檢測模塊53。海況估計模塊52和船舶檢測模塊53輸出端連接至集成處理模塊54。集成處理模塊54連接至攝于海事部門的控制平臺I。遙感衛(wèi)星51用于實時探測海上場景7。合成孔徑雷達數(shù)據讀取模塊56用于讀取遙感衛(wèi)星51發(fā)出的衛(wèi)星信號并輸出至海上搜救遙感監(jiān)測系統(tǒng)55。
海上搜救遙感監(jiān)測系統(tǒng)55接收衛(wèi)星信號并分別輸出至海況估計模塊52和船舶檢測模塊53。OMSAR系統(tǒng)可提供衛(wèi)星過境時間和軌道資料，在設定的搜索區(qū)域中進行船舶定位、船舶類型識別(尺寸類型)、航向估計、海浪方向估計等工作。海況估計模塊52和船舶檢測模塊53接收遙感衛(wèi)星51的輸出，并通訊輸出至集成處理模塊54。船舶檢測模塊53有三個功能:船舶定位、船舶類型識別(尺寸類型)、船舶運動方向估計；海況分析模塊52主要對海浪方向進行估計。集成處理模塊54接受來自于船舶檢測模塊53和海況分析模塊52的檢測結果，根據船舶當前的位置、航向和海浪方向，結合數(shù)據獲取時間，估計當前時刻遇難船舶所在位置或搜救范圍；結合衛(wèi)星參數(shù)、VTS船位報告和AIS數(shù)據，可以對船舶檢測的結果進行定位修正。由集成處理模塊獲得的分析數(shù)據可傳送到海事部門和由操作人員實施現(xiàn)場救助，給救助提供搜救范圍的輔助決策。衛(wèi)星過境查詢模塊57目前提供歐空局Envisat衛(wèi)星軌道覆蓋查詢的功能，用于查詢搜索海區(qū)衛(wèi)星過境時間和軌道資料傳輸給遙感衛(wèi)星51。遙感子系統(tǒng)5根據船舶搜救的要求，以合成孔徑雷達(SAR)為主要對象，完成了以下算法:一、基于CFAR的分布式目標檢測方法；二、船舶尺寸類型估計算法；三、船舶定位校正與船舶方向估計方法；四、基于局部能量方向的海浪方向估計；五、基于主曲線的雷達圖像與海圖的匹配算法。如圖6所示，控制平臺I集成了各個子系統(tǒng)的信息，并據此做出搜索決策?？刂破脚_I包含有主控制計算機和顯示界面。主控制計算機負責與三個子系統(tǒng)的通信和最后的搜索決策以及過程數(shù)據保存。顯示界面以搜救船所處水域的海圖為顯示底層，并根據各子系統(tǒng)的工作狀況顯示各子系統(tǒng)的搜救區(qū)域?？刂浦行腎與紅外子系統(tǒng)3以串口通信交換數(shù)據，主要包括目標檢測方法、閾值設置、云臺狀態(tài)(水平角度、俯仰角度)，云臺控制，紅外探測儀參數(shù)設置等。控制中心I與可見光子系統(tǒng)2以以太網數(shù)據傳輸方式，主要為云臺控制參數(shù)與可見光視頻圖像，其中云臺控制參數(shù)由 TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)網絡通信傳輸，視頻圖像通過SQL Server (Structured Query Language Server)數(shù)據庫進行交換。控制中心與雷達子系統(tǒng)4的通信和控制以以太網傳輸方式實現(xiàn)。中控臺主要用于控制多傳感器子系統(tǒng)，包含可見光子系統(tǒng)2、紅外子系統(tǒng)3、雷達子系統(tǒng)4和遙感子系統(tǒng)5，該系統(tǒng)在使用過程中，根據當前搜救環(huán)境確定選用的傳感器系統(tǒng)，并且采集對應傳感器預處理后的數(shù)據，疊加顯示在搜救區(qū)域的電子海圖上。從而以更高的效率搜索遇難目標。該系統(tǒng)可以接入GPS定位搜救位置，并顯示搜救區(qū)域的標準電子海圖，這樣可以通過電子海圖全面了解搜救區(qū)域周圍的航行環(huán)境(包括水深、潮流、地形、航道等)。另外，中控制臺軟件可以方便地操控紅外子系統(tǒng)3與可見光子系統(tǒng)2，例如:手動快速搜索遇難目標，或者設定搜救區(qū)域，使得紅外與可見光子系統(tǒng)在指定范圍內搜索目標。還可以利用遙感圖像大范圍監(jiān)測搜救區(qū)域周圍交通狀況。最重要的是控制平臺I的軟件可以接入搜救雷達，獲取跟蹤目標的方位與距離，疊加顯示在電子海圖上，更加準確而有效地搜尋遇難目標?？刂破脚_I的軟件分為基本文檔處理功能(包括電子海圖數(shù)據導入，海圖區(qū)域保存與打印)，電子海圖顯示、紅外檢測、可見光檢測、雷達跟蹤、遙感檢測與輔助工具(配置與維護串口、網絡與數(shù)據庫、GPS信號接入、AIS信號接入)。主程序使用Visual C++2008開發(fā)，運行環(huán)境為Windows XP/ffindows 7。實現(xiàn)了海圖數(shù)據的導入、存儲、顯示；紅外傳感儀模塊平臺控制、閾值控制與紅外探測儀參數(shù)設置模塊；可見光模塊平臺控制、閾值控制與紅外探測儀參數(shù)設置模塊；雷達模塊目標跟蹤顯示，遙感模塊運動目標獲取功能。盡管本發(fā)明的內容已經通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發(fā)明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種海難搜救機器視覺系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包含控制平臺(1)，以及分別與所述控制平臺(I)通訊連接的可見光子系統(tǒng)(2)、紅外子系統(tǒng)(3)、雷達子系統(tǒng)(4)、遙感子系統(tǒng)(5)； 所述可見光子系統(tǒng)(2)包含探測海上場景的可見光攝像儀(21)，以及分別連接所述可見光攝像儀(21)輸出端及控制平臺(I)輸入端的可見光目標檢測和跟蹤模塊(22)； 所述紅外子系統(tǒng)(3)包含探測海上場景的紅外探測器(31)，以及分別連接所述紅外探測器(31)輸出端及控制平臺(I)輸入端的紅外目標檢測和跟蹤模塊(32)； 所述雷達子系統(tǒng)(4)包含探測海上場景的雷達(41)，以及分別連接所述雷達(41)輸出端及控制平臺(I)輸入端的雷達目標檢測和跟蹤模塊(42)； 所述遙感子系統(tǒng)(5)包含探測海上場景的遙感衛(wèi)星(51)、接收所述遙感衛(wèi)星(51)輸出的海況估計模塊(52)和船舶檢測模塊(53);船舶檢測模塊(53)輸出端連接控制平臺(I)。
2.如權利要求1所述的海難搜救機器視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述的可見光目標檢測和跟蹤模塊(22)包含: 攝像云臺，所述可見光攝像儀(21)設置在該攝像云臺上； 計算機，其輸入端連接可見光攝像儀(21 )，輸出端連接控制平臺(I)。
3.如權利要求2所述 的海難搜救機器視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述的可見光攝像儀(21)上還設有可控制變焦鏡頭，該可控制變焦鏡頭的變焦、光圈和聚焦控制集成在所述的攝像云臺中。
4.如權利要求1所述的海難搜救機器視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述的紅外目標檢測和跟蹤模塊(32)包含: DPS系統(tǒng)(321)，其輸入端連接所述紅外探測器(31)； ARM控制系統(tǒng)(322)，其輸出端電路連接所述的控制平臺(1)，并電路連接所述的DPS系統(tǒng)(321)； 紅外攝像控制云臺(323)，其由所述ARM控制系統(tǒng)(322)驅動，來帶動所述紅外探測器(31)運動跟蹤目標； 控制模塊(324)，其連接ARM控制系統(tǒng)(322)輸入端。
5.如權利要求1所述的海難搜救機器視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述的雷達目標檢測和跟蹤模塊(42)包含: 雷達信號轉換模塊(421)，其直接連接船用雷達以接收雷達信號，模數(shù)轉換為數(shù)字雷達視頻信號輸出；該雷達信號包含原始視頻信號、觸發(fā)脈沖信號、船首線信號和天線方位角信號; 工作站(422)，其接收并采用數(shù)字圖像處理算法對數(shù)字雷達視頻信號進行雜波處理后輸出至控制平臺(I)。
6.如權利要求5所述的海難搜救機器視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述的雷達信號轉換模塊(421)與工作站(422)之間通過PCI總線連接并進行數(shù)據傳輸。
7.如權利要求1所述的海難搜救機器視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述的遙感子系統(tǒng)(5)還包含: 衛(wèi)星過境查詢模塊(57)，其用于查詢搜索海區(qū)衛(wèi)星過境時間和軌道資料傳輸給所述遙感衛(wèi)星(51)；合成孔徑雷達數(shù)據讀取模塊(56)，其讀取所述遙感衛(wèi)星(51)發(fā)出的衛(wèi)星信號并輸出；海上搜救遙感監(jiān)測系統(tǒng)(55)，其接收衛(wèi)星信號并分別輸出至所述海況估計模塊(52)和船舶檢測模塊(53)； 集成處理模塊(54)，接收所述海況估計模塊(52)和船舶檢測模塊(53)的檢測結果，并根據檢測結果得出搜救范圍傳輸至海事部門和由操作人員實施現(xiàn)場救助。
全文摘要
本發(fā)明公開一種海難搜救機器視覺系統(tǒng)，包含控制平臺，與控制平臺通訊連接的可見光子系統(tǒng)、紅外子系統(tǒng)、雷達子系統(tǒng)、遙感子系統(tǒng)；可見光子系統(tǒng)包含可見光攝像儀，及分別連接可見光攝像儀輸出端及控制平臺輸入端的可見光目標檢測和跟蹤模塊；紅外子系統(tǒng)包含紅外探測器，及分別連接紅外探測器輸出端及控制平臺輸入端的紅外目標檢測和跟蹤模塊；雷達子系統(tǒng)包含雷達，及分別連接雷達輸出端及控制平臺輸入端的雷達目標檢測和跟蹤模塊；遙感子系統(tǒng)包含遙感衛(wèi)星、接收遙感衛(wèi)星輸出的海況估計模塊和船舶檢測模塊；船舶檢測模塊輸出端連接控制平臺。本發(fā)明避免或緩解不利環(huán)境下人眼觀察不到目標的缺陷，提高海上搜救的成功率，保障海上人員的生命財產安全。
文檔編號H04N5/232GK103139482SQ20131007374
公開日2013年6月5日 申請日期2013年3月8日 優(yōu)先權日2013年3月8日
發(fā)明者王勝正, 施朝健, 許開宇, 應士君, 冉鑫 申請人:上海海事大學