一种适用于船闸的船舶黑烟自动抓拍系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于船闸的船舶黑烟自动抓拍系统，主要包括摄像系统、船闸对岸黑白网格图、船身遮挡识别子系统、尾气黑度定级子系统。本发明专利技术利用安装于船闸一侧的摄像系统持续摄录安装于船闸另一侧侧壁的黑白网格图，一旦有船舶出现在摄像画面内，则会同时出现船身遮挡黑白网格图以及尾气改变黑白网格图亮度这两种情况。本发明专利技术利用船身遮挡识别算法，自动识别黑白网格图中被遮挡部分，并对未被遮挡部分的黑白网格图，识别由黑烟导致的亮度降低的部分白色网格，并根据亮度降低程度评定尾气黑烟等级。本发明专利技术实现了船闸自动、精准识别冒黑烟船舶的目的。冒黑烟船舶的目的。冒黑烟船舶的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于船闸的船舶黑烟自动抓拍系统


[0001]本专利技术涉及尾气检测领域，特别是涉及一种适用于船闸的船舶黑烟自动抓拍系统。

技术介绍

[0002]在举国上下进行蓝天保卫战的大背景下，主要水上蓝天保卫战的治理对象是船舶尾气。其中，对沿海沿江城市居民对船舶尾气最直观和最反感的问题是船舶冒黑烟现象。2018年，上海市在国内率先要求“机动车、船不得排放明显可见的黑烟。”，其后杭州、秦皇岛等城市陆续跟进。考虑到船舶在开阔的水面航行且是一个移动目标，目前主要通过海事执法人员手机录制视频，同时携带一张林格曼黑度比色卡，对照判断尾气黑度，存在判定主观性较强的问题。对于海船来说，问题并不严重，因为录制视频时的背景往往是相对纯净的天空；对于内河船舶来说，问题则严重的多，因为背景可能是各种河边建筑。海事主管部门亟需一个可控的环境，开展船舶黑烟抓拍行动，通过加强威慑杜绝船舶冒黑烟现象。

技术实现思路

[0003]本专利技术通过人为设定船舶的背景——黑白网格图，简化船舶黑烟抓拍的环境，继而通过船身遮挡识别算法和尾气黑度定级算法，利用摄像系统自动抓拍船舶冒黑烟现象,实现了船闸自动、精准识别冒黑烟船舶的目的。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种适于船闸的船舶黑烟自动抓拍系统，包括：
[0006]摄像系统：用于采集图像，为船身遮挡和尾气黑度定级子系统提供数据；
[0007]船闸对岸黑白网格图：用于提供背景参考，量化船舶尾气黑度；
[0008]船身遮挡识别子系统：用于识别船身遮挡造成的白色网格亮度变化；
[0009]尾气黑度定级子系统：用于根据白色网格亮度降低的程度，自动量化船舶尾气黑度。
[0010]优选地，所述摄像系统的高度应与过往船舶烟囱的平均高度一致，所述摄像系统角度水平，垂直于船闸方向拍摄所述船闸对岸的黑白网格图。
[0011]优选地，所述船闸对岸黑白网格图中的白色网格具有编号,每一个白色网格都具有唯一的标识n，每一个白色网格都具有四个相邻的黑色网格和四条边。
[0012]优选地，对落在所述黑白网格图内的像素进行归类，完全落在一个白色网格n内的像素归类为An像素，落在白色网格四条边上的像素归类为Ln像素，落在黑色网格n内的像素归类为Bn像素。
[0013]优选地，所述船身遮挡识别子系统的操作步骤包括：
[0014]S1.1、计算黑白网格图的边缘强度，利用边缘算子，对图内每一个像素进行运算得到边缘强度值I；
[0015]S1.2、设定所述边缘强度的阈值，计算每一个落在白色网格四条边的边缘强度I
Ln
的平均值，其平均值的二分之一设定为边缘强度的阈值；
[0016]S1.3、判定任意一个白色网格是否被船身遮挡，任意一个白色网格的四条边的Ln像素有多个，只要其中一个Ln像素的I
Ln
值<阈值，则判定整个白色网格被完全遮挡或部分遮挡，反之则判定该白色网格未被遮挡。
[0017]优选地，所述尾气黑度定级子系统的操作步骤包括：
[0018]S2.1、对未被遮挡的白色网格，计算其所有An像素的亮度DN值，将像素的DN值的平均值作为该白色网格的DN值；
[0019]S2.2、制作虚拟林格曼比色卡，四个角落白色网格中最大的亮度DN值代表林格曼黑度0级的亮度，四个角落黑色网格中最小的亮度DN值代表林格曼黑度5级的亮度；
[0020]S2.3、对每一个白色网格的亮度DN值，计算林格曼黑度百分比，公式为：
[0021]白色网格DN值＝0级黑度DN值
×
(1
‑
x)+5级黑度DN值
×
x
[0022]当x＝20％，则该白色网格的黑度为1级，当x＝40％，则该白色网格的黑度为2级，当x＝60％，则该白色网格的黑度为3级，当x＝80％，则该白色网格的黑度为4级；
[0023]由于尾气离开烟囱后就不断稀释变淡，因此x值最大的白色网格的黑度等级代表船舶烟囱口排出尾气的黑度。
[0024]优选地，所述DN亮度值包括蓝色、绿色、红色三个颜色，分别用DN
blue
、DN
green
、DN
red
表示。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0026]在船闸这样的船舶必经的卡口，通过对船闸侧壁进行简单的改造，简化摄像系统侧视抓拍船舶尾气的背景，在此基础上设计并利用船身遮挡识别算法和尾气黑度定级算法，打造适用于船闸的船舶黑烟自动抓拍系统，为海事部门建立起自动识别船舶黑烟的能力，实现针对船舶冒黑烟现象的高效、精准监管能力。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术系统流程图；
[0029]图2为本专利技术系统的组成及说明示意图；
[0030]图3为本专利技术黑白网格示例图；
[0031]图4为本专利技术在成像分辨率为1/4个网格宽度时的黑白网格图局部示意图；
[0032]图5为本专利技术船身遮挡识别示例图；
[0033]图6为本专利技术船身遮挡示例局部放大示意图；
[0034]图7为本专利技术实施例中船舶遮挡示意图；
[0035]其中1是白色网格内部An像素，2是白色网格边缘Ln像素，3为黑色网格内部Bn像素，4为未遮挡网格，5为被遮挡网格。
具体实施方式
[0036]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0038]如图1所示为本专利技术流程图；
[0039]一种适用于船闸的船舶黑烟自动抓拍系统(如图2所示)，包括：
[0040]摄像系统：用于采集图像，为船身遮挡和尾气黑度定级算法提供数据；
[0041]船闸对岸黑白网格图：用于提供背景参考，白色网格便于量化船舶尾气黑度；
[0042]船身遮挡识别子系统：用于识别船身遮挡造成的白色网格亮度变化；
[0043]尾气黑度定级子系统：用于根据白色网格亮度降低的程度，自动量化船舶尾气黑度。
[0044]S1、船闸一侧的摄像系统持续摄录船闸另一侧的黑白网格图。
[0045](1)安装要求：摄像系统安装于船闸的一侧，可以在船闸侧壁，也可以在船闸岸上，取决于船闸内过往本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适于船闸的船舶黑烟自动抓拍系统，其特征在于，包括：摄像系统：用于采集图像，为船身遮挡和尾气黑度定级子系统提供数据；船闸对岸黑白网格图：用于提供背景参考，量化船舶尾气黑度；船身遮挡识别子系统：用于识别船身遮挡造成的白色网格亮度变化；尾气黑度定级子系统：用于根据白色网格亮度降低的程度，自动量化船舶尾气黑度。2.根据权利要求1所述的适于船闸的船舶黑烟自动抓拍系统，其特征在于，所述摄像系统的高度应与过往船舶烟囱的平均高度一致，所述摄像系统角度水平，垂直于船闸方向拍摄所述船闸对岸的黑白网格图。3.根据权利要求1所述的适于船闸的船舶黑烟自动抓拍系统，其特征在于，所述船闸对岸黑白网格图中的白色网格具有编号,每一个白色网格都具有唯一的标识n，每一个白色网格都具有四个相邻的黑色网格和四条边。4.根据权利要求3所述的适于船闸的船舶黑烟自动抓拍系统，其特征在于，对落在所述黑白网格图内的像素进行归类，完全落在一个白色网格n内的像素归类为An像素，落在白色网格四条边上的像素归类为Ln像素，落在黑色网格n内的像素归类为Bn像素。5.根据权利要求1所述的适于船闸的船舶黑烟自动抓拍系统，其特征在于，所述船身遮挡识别子系统的操作步骤包括：S1.1、计算黑白网格图的边缘强度，利用边缘算子，对图内每一个像素进行运算得到边缘强度值I；S1.2、设定所述边缘强度的阈值，计算每一个落在白色网格四条边的边缘强度I
Ln
的平均值，其平均值的二分之一设定为边缘强度的阈值；S1.3、判定任意一个白色网格是...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡健波，彭士涛，赵宏鑫，齐兆宇，苏宁，
申请(专利权)人：交通运输部天津水运工程科学研究所，
类型：发明
国别省市：