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1、10申请公布号CN102006455A43申请公布日20110406CN102006455ACN102006455A21申请号200910195104122申请日20090903H04N7/18200601H04N5/1420060171申请人复旦大学地址200433上海市邯郸路220号72发明人陈义东张文强路红74专利代理机构上海正旦专利代理有限公司31200代理人包兆宜54发明名称基于视频的智能河道监控系统57摘要本发明属视频监控技术领域，涉及一种基于视频的智能河道监控系统，包括安装在水陆通道上的监控摄像头，由该监控摄像头送出的模拟信号，传送到位于观察室中的显示屏其向工作人员显示所拍摄的实。
2、时图像，经由转换器转换成数字视频信号之后，由自动监控模块进行河道监控，检测出的船只特征送往信息统计显示模块进行河道信息的检测统计。本发明能对河道上经过的船只自动进行流量以及速度的统计，降低了对河道监控的人力资源的消耗，避免了现有检测技术的弊端，利用监控视频，实现自动智能检测，提高了监控质量。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图2页CN102006468A1/1页21一种基于视频的智能河道监控系统，其特征在于，包括监控摄像头1，模拟信号2，转换器3，数字视频信号4，自动监控模块5，信息统计显示模块6，和显示屏7；所述的监控摄像头1安装在河道上。
3、，送出模拟信号2，再传送到位于监控室中的显示屏7，向工作人员8显示摄像头1所拍摄的实时图像，所述模拟信号2经由转换器3转换成数字视频信号4，由自动监控模块5进行河道监控，检测出的船只特征送往信息统计显示模块6进行河道信息的检测统计。2根据权利要求1所述的基于视频的智能河道监控系统，其特征在于，所述的自动检测模块5中包括河道检测模块51。3根据权利要求2所述的基于视频的智能河道监控系统，其特征在于，所述的河道检测模块51包括背景更新模块511，接收数字视频信号4，根据其建立背景模型；前景提取模块512，接收数字视频信号4根据背景模型提取前景；接收前景提取模块512的输出信息的去阴影子模块513；。
4、接收去阴影子模块513的输出信息的去噪声子模块514；接收去噪声子模块514的输出信息的规整化子模块515；4根据权利要求3所述的基于视频的智能河道监控系统，其特征在于，所述的去噪声子模块514，采用形态学中的腐蚀及膨胀算法进行噪声点的去除。5根据权利要求1所述的基于视频的智能河道监控系统，其特征在于，所述的信息统计显示模块6包括流量模块61、速度估计模块62和船型判断模块63。6根据权利要求5所述的基于视频的智能河道监控系统，其特征在于，所述的流量模块61采用标记区域法，通过船只对标记区域的覆盖判断船只的经过，其中，判定船只是否覆盖该区域的准则是在该区域中的前景像素点面积与该标记区域面积之比。
5、大于某阈值TA，当某帧开始该比值大于阈值TA时，认为船只进入该区域，当帧该比值小于阈值TA时，认为船只离开该区域，则该通道的通过船只计数加一；所述的速度估计模块62通过船只进入通道前后两个区域相差的帧数与两区域之间的实际距离，计算估计出船只经过时的速度；所述的船型判断模块63通过覆盖地面的前景区域面积判断当前经过的船只大小。权利要求书CN102006455ACN102006468A1/4页3基于视频的智能河道监控系统技术领域0001本发明属视频监控技术领域，涉及一种基于监控视频的智能交通监控系统，具体涉及一种针对河床河道领域的数字视频与图像的处理与应用。背景技术0002随着国民经济的迅速发展，。
6、内河航道作为我国华东和华南地区重要的交通运输基础设施，在大宗货物的货运船舶运输过程中起着非常重要的作用。长期以来，内河航道的智能信息化管理一直是航道管理部门探索研究的一个重要课题。0003据调查，迄今，内河航道的船舶监控仍停留在人工记录观测的水平上，该传统的方式存在下述两个不足一是管理上很难确保现场观测工作的有效性，直接影响了航道观测数据的质量；二是人工观测的一手资料很难保存，信息的再利用价值不高。近几年来，随着运输船舶数量的不断增加，河道管理工作越显重要，急需一种能够对船舶进行精细化管理的技术手段。0004视频监控系统的引入能很好地解决上述问题。通过安装在河道上的监控摄像头拍摄的监控视频画面。
7、来分析河道情况，其主要优点在于其信号包含的内容更加丰富而不单一，可以同时为计算机及工作人员所理解，为人工反馈机制提供了可能，因此能明显提高其可靠性以及发展前景。发明内容0005本发明的目的在于克服现有技术存在的难点，提供一种基于监控视频的智能交通监控系统，尤其涉及基于视频的智能河道监控系统。0006本发明针对交通环境的视频监控系统的关键在于河道中船舶的检测，主要难点在于户外监控环境下的光线变化以及初始背景样本的难以获取，难以建立背景样本。本发明提出了针对河床河道领域的数字视频与图像的处理与应用的解决方案。0007具体而言，本发明提供了一种基于监控视频的智能交通监控系统，其特征在于，包括监控摄像。
8、头1，模拟信号2，转换器3，数字视频信号4，自动监控模块5，信息统计显示模块6，和显示屏7。安装在水陆通道上的监控摄像头1，由该监控摄像头送出的模拟信号2，再传送到位于观察室中的显示屏7，其向工作人员8显示该摄像头所拍摄的实时图像，所述模拟信号经由转换器3转换成数字视频信号4之后，由自动监控模块5进行河道监控，检测出的船只特征送往信息统计显示模块6进行河道信息的检测统计。0008本发明中，由自动监控模块5中的基于视频的河道检测模块51进行河道检测，河道检测部分包括背景更新模块511，接收数字视频信号4，根据其建立背景模型；前景提取模块512，接收数字视频信号4根据背景模型提取前景；接收前景提取。
9、模块512的输出信息的去阴影子模块513；接收去阴影子模块513的输出信息的去噪声子模块514；接收去噪声子模块514的输出信息的规整化子模块说明书CN102006455ACN102006468A2/4页4515。0009所述背景更新模块511该模块通过平均取出的帧图像对背景进行学习更新。0010所述前景提取模块512该模块根据背景学习模块511提供的背景信息对取出的帧图像进行二值化处理，即与背景相似度通过灰度值的差来衡量高的像素点设为白色，与背景差异性较大的设为黑色从而提取出了所需要的前景信息。0011所述去除阴影模块513，该模块根据前景模块512生成的二值化图像对图像帧的前景部分进行检查。
10、，将原始图像的灰度值加上一个值与再与背景比较，由于阴影部分是由于光线被遮挡，被遮挡部分变暗形成阴影，将灰度值提高与背景比较，将与背景相似度通过灰度值的差来衡量高的像素设为白色从而去除阴影。0012所述去噪模块514，该模块对去除阴影模块513去除阴影之后的前景二值化图像，采用形态学中的腐蚀及膨胀算法来进行噪声点的去除。首先腐蚀算法将去除前景当中的噪声点，但是同时也会缩小真正前景区域的面积，所以需要通过膨胀算法再将其恢复。0013所述规整化模块515，由于去噪模块514处理之后的不规则的像素点集合所组成的前景区域，直接用来定位前景物体不够精确，因此对前景区域进行规整化，该模块首先滤除其它通道以及。
11、面积过小的区域，通过水平以及垂直方向对前景区域的扫描，去除区域边缘“毛刺”并填充内部空白区域。最后根据规整化之后的前景区域，用可包含每一块前景区域的最小矩形表示船只在图像中的位置。0014其中去噪模块514处理后的前景区域用于进行流量统计61、速度估计62，规整模块515处理后的前景区域船型判断63。0015所述流量统计61该模块采用标记区域法，其主要思想是通过船只对标记区域背景的覆盖来判断船只的经过。此处的标记区域背景指图3中每条通道标示为A的区域。判定船只是否覆盖该区域的准则是在该区域中的前景像素点面积与该标记区域面积之比大于某阈值TA。当某帧开始该比值大于阈值TA时，认为船只进入该区域，。
12、当帧该比值小于阈值TA时，认为船只离开该区域，则该通道的通过船只计数加一。由于前景提取的精度不可能达到100，因此允许在上述船只进入到离开的帧序列中，允许有低于阈值TK的少数帧不满足上述面积比。0016所述速度估计62该模块相当于进行两次流量的统计，即在图3中每条通道标示为A以及标记为B的两个区域利用标记区域法，设置两个阈值TA及TB来判定船只进入该区域。通过船只进入A区域到进入B区域的帧数NF与两区域之间的实际距离D经过计算估计出船只经过时的速度S00170018其中FRAMERATE指监控视频的帧率。在速度估计的过程当中，同一通道进入A区域及B区域需要匹配，对于在两区域之间变道的船只则需要。
13、进行通道间的匹配。0019所述船型判断63该模块通过覆盖地面的前景区域面积来判断当前经过的船只的大小。当船只进入图3中每条通道的B区域时，统计红色区域中每一块前景区域的像素点个数，如果超过某阈值TL，则判定该船只为大型，如果小于TL而大于TS则判定为小型，如果小于TS则认为本条通道没有船只。说明书CN102006455ACN102006468A3/4页50020本发明所述的各模块可根据现有技术获得，或通过市购获得。附图说明0021图1是本发明的系统结构图；0022图2是本发明的自动监控模块的子模块结构示意图；0023图3是通道标记图；0024图中标示1，监控摄像头，2、模拟信号，3、转换器，4。
14、、数字视频信号，5、自动监控模块，6、信息统计显示模块，7、显示屏，8、工作人员；002551河道检测模块，511背景更新模块，512前景提取模块，513去阴影子模块，514去噪声子模块，515规整化子模块；002661流量模块，62速度估计模块，63船型判断模块。具体实施方式0027下面根据图13给出本发明的较好实施例，并予以详细说明，使能更好地理解本发明而不是用来限制本发明的范围。0028系统以及外围组成部分结构如图1所示，首先由安装在水陆通道上的监控摄像头拍摄实时监控画面，监控画面以模拟信号的形式在线路上传送至监控室屏幕以及信号转换器，信号转换器将模拟视频信号转化为数字视频信号，并作为自。
15、动监控模块的输入。模块对输入的视频信号进行智能分析，并提供给信息统计显示模块，输出流量，速度，船型等统计信息。0029图1中各个部分的释义及功能如下0030监控摄像头1安装在水陆通道上，拍摄通道的实时视频。0031模拟信号2由监控摄像头1拍摄的模拟信号视频流。0032转换器3将模拟视频信号2转化为数字视频信号4。0033数字视频信号4由数字信号编码的视频流。0034自动监控模块5接收数字视频信号4，并基于数字视频信号4进行一系列分析来得到移动的船只0035基于视频的河道检测模块51基于背景学习方法，来检测河道船只前景。0036信息统计显示模块6根据自动监控模块5的输出进行分析和统计，分为三个模。
16、块0037流量统计61通过船只对标记区域背景的覆盖来判断船只的经过。0038速度估计62通过船只进入到离开的帧数与两区域之间的实际距离经过计算估计出船只经过时的速度。0039船型判断63通过覆盖地面的前景区域面积来判断当前经过的船只的大小。0040监控室屏幕7监控室原有的监控屏幕，播放实时的监控视频。0041工作人员8根据读取信息统计显示模块6信息得到相关数据采取对应规划。0042图1中编号为5的自动监控模块为本发明中的主要组成部分，其对数字视频的处理如图2所示。0043首先将数字视频信号4进行背景建模，从而使之拥有背景信息以作为提取船只的说明书CN102006455ACN102006468A。
17、4/4页6依据模型。根据该模型，可以对监控视频进行前景提取来提出移动船只从而进行分析监控。这个过程当中，前景经过去阴影、去噪声、规整化越来越准确清晰。通过这个过程便可将移动的船只从背景中提取分离出来，即为图中的基于视频的河道检测模块51。0044图2中各个部分的释义及功能如下0045数字视频信号4其为由数字信号编码的视频流。0046基于视频的河道检测模块51基于背景学习方法，来检测河道船只前景。0047背景更新子模块511该模块通过平均取出的帧图像对背景进行学习更新。0048前景提取子模块512该模块根据背景学习模块511提供的背景信息对取出的帧图像进行二值化处理，即与背景相似度通过灰度值的差。
18、来衡量高的像素点设为白色，与背景差异性较大的设为黑色从而提取出了所需要的前景信息。0049去除阴影子模块513，该模块根据前景模块512生成的二值化图像对图像帧的前景部分进行检查，将原始图像的灰度值加上一个值与再与背景比较，由于阴影部分是由于光线被遮挡，被遮挡部分变暗形成阴影，将灰度值提高与背景比较，将与背景相似度通过灰度值的差来衡量高的像素设为白色从而去除阴影。0050去噪子模块514，该模块对去除阴影模块513去除阴影之后的前景二值化图像，采用形态学中的腐蚀及膨胀算法来进行噪声点的去除。首先腐蚀算法将去除前景当中的噪声点，但是同时也会缩小真正前景区域的面积，所以需要通过膨胀算法再将其恢复。0051规整化子模块515，由于去噪模块514处理之后的不规则的像素点集合所组成的前景区域，直接用来定位前景物体不够精确，因此对前景区域进行规整化，该模块首先滤除其它通道以及面积过小的区域，通过水平以及垂直方向对前景区域的扫描，去除区域边缘“毛刺”并填充内部空白区域。最后根据规整化之后的前景区域，用可包含每一块前景区域的最小矩形表示船只在图像中的位置。0052检测效果与通道环境以及架设方案有关。说明书CN102006455ACN102006468A1/2页7图1说明书附图CN102006455ACN102006468A2/2页8图2图3说明书附图CN102006455A。