摘要：通過在巡檢船舶上搭載視頻監(jiān)控設備，獲取巡檢時的現(xiàn)場畫面，利用船載差分DGPS定位、視頻圖像識別以及機器學習等技術(shù)手段，實現(xiàn)對于航標的巡檢，檢查航標的類別、航標的涂色、航標的結(jié)構(gòu)等是否出現(xiàn)異常并及時發(fā)送預警信息，為轄區(qū)航標管理實現(xiàn)數(shù)字化提供科學、系統(tǒng)、實時、可視的高科技支持，更好地為船舶航行提供安全服務，保障海上通航安全。

關(guān)鍵詞：巡檢設備;智能分析;應用

航標是用來幫助引導船舶航行、定位和標示礙航物與表示警告的人工標志，通常設置于通航水域或其附近，用以指示通航水域的尺寸、方向、界限及各種水下或水上障礙，供船舶定位、導航或其他專用目的，因此，及時對航標的運行狀況和維護狀況進行定期檢查，保證航標效能的正常發(fā)揮，是航標管理中掌握航標實際助航效能的重要舉措，也是航標管理的最重要工作之一，對發(fā)展水上交通、開發(fā)海洋資源、開展?jié)O業(yè)捕撈和國防建設等具有重要意義，而船載智能巡檢設備在航標巡檢的應用中能夠為航標巡檢提供有力技術(shù)支撐。

加強航標的巡檢是保障航標正常運行的最有效的方法之一。但隨著我國水運經(jīng)濟的發(fā)展，由于海洋活動范圍增大，港口數(shù)量增多，過往船舶流量提高等因素，對應的航標數(shù)量也與之劇增，這對沿海航標的服務水平提出了更高的要求。為了有效地提高航標巡檢質(zhì)量和效率，減少航標員上標頻次，降低登標安全風險，在原有傳統(tǒng)的日巡、夜巡、現(xiàn)場巡檢、遙測遙控的基礎上，增加一種移動視頻智能巡檢方式，通過在航標船上搭載視頻監(jiān)控設備獲取航標的視頻信息，利用視頻監(jiān)控和人工智能的圖像識別分析技術(shù)，結(jié)合特定的算法檢測出航標類別、航標結(jié)構(gòu)、涂色等是否出現(xiàn)異常，當出現(xiàn)異常時及時發(fā)送預警信息，并將相應的航標失常信息，并入相對應的航標業(yè)務系統(tǒng)（航標巡檢系統(tǒng)、航標應急反應系統(tǒng)、航標動態(tài)發(fā)布系統(tǒng)）予以執(zhí)行恢復。結(jié)合智能巡檢方式能夠有效地彌補傳統(tǒng)巡檢所帶來的信息滯后，使巡檢更加及時，進一步確保航標持續(xù)正常運行，更好地保障海上通航安全。

1 船載智能巡檢設備目標

通過船載智能巡檢設備與分析系統(tǒng)的建設，在巡檢船舶上搭載視頻智能監(jiān)控設備，在船舶行駛過程中自動進行DGPS定位信息采集、視頻信息采集等，將信息傳輸?shù)椒治鱿到y(tǒng)，進行視頻圖像識別，即可自動進行航標技術(shù)狀態(tài)識別。白天，通過與航標標準圖像對比，識別出航標類別，同時對航標結(jié)構(gòu)是否良好、涂色是否鮮亮進行判斷;對上述判斷的航標失常信息，提交相對應的航標業(yè)務系統(tǒng)運行，及時修復失常航標，提高航標可用性，確保航標效能持續(xù)穩(wěn)定。減輕航標員的工作，進一步完善東海航海保障中心廈門航標處“五位一體”的巡檢方式，促進航標巡檢、維護、管理由信息化向智能化轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)智慧航標的有效支持。

2 船載智能巡檢內(nèi)容

2.1整體結(jié)構(gòu)，如圖1所示

2.2智能航標巡檢硬件設備

智能航標巡檢硬件設備主體由高分辨率寬動態(tài)攝像機單元、方位傳感器、GPS定位單元、船載顯示器、存儲設備單元、設備固定裝置等集成組成。

攝像機單元，為了支撐分析系統(tǒng)進行圖像識別及分析，得到準確的識別結(jié)果，攝像機尤為重要。為保證攝像頭單元采集視頻圖像的清晰度和完整度，攝像機要滿足高分辨率、高顏色辨識度、低照度、寬動態(tài)、自動對焦等產(chǎn)品參數(shù)要求;同時攝像機要能夠在不同的環(huán)境條件下進行正常作業(yè)。

方位傳感器，方位傳感器與攝像機結(jié)合使用，對攝像機拍攝狀態(tài)進行調(diào)整?？梢哉{(diào)整攝像機拍攝角度以及拍攝焦距大小等。

GPS定位單元，GPS定位單元與攝像機結(jié)合使用，使用北斗精準定位攝像機當前拍攝位置的經(jīng)緯度信息。

船載顯示屏，在高清船載顯示屏上顯示攝像機對航標的監(jiān)控視頻，并識別標注出視頻圖像中航標的位置，為巡檢人員提供直觀可靠的視頻圖像。

設備固定裝置，固定設備裝置除了保證巡檢設備在船舶上的安裝固定之外，還包括防抖動裝置、防水霧裝置和防腐蝕功能等，保證攝像頭在攝像過程中最大程度減少鏡頭抖動、被浪花打濕、水霧干擾等隋況出現(xiàn)，為視頻質(zhì)量的達標以及設備安全穩(wěn)定運行提供保障。

3 智能巡檢視頻圖像識別算法

圖像識別也就是圖像的模式識別，是模式識別技術(shù)在圖像領(lǐng)域中的具體應用，是對輸入的圖像信息建立圖像識別模型，分析并提取圖像的特征，根據(jù)圖像的特征進行分類識別的一種技術(shù)?；谏疃葘W習的圖像特征提取和分析：通過對攝像機拍攝的圖像序列進行自動分析，實現(xiàn)對場景中的目標進行提取、識別;基于學習的視頻行為分析技術(shù)綜合感知機器學習和汁算機視覺，利用對人類大腦學習和記憶過程研究的成果并將此過程應用到視覺數(shù)據(jù)的分析。

航標標體識別，通過視頻圖像識別核心算法的研究和機器學習技術(shù)，對航標進行標體識別，與航標的基礎信息相對比，判斷識別出航標類別，并標注航標在圖像中的位置，見圖2、圖3。

航標結(jié)構(gòu)分析，通過視頻圖像識別核心算法的研究和機器學習技術(shù)，對航標結(jié)構(gòu)進行分析，與預設航標的標準圖像信息相對比，判斷航標頂標、浮身和浮體結(jié)構(gòu)是否損壞或者缺失。

航標涂色分析，通過視頻圖像識別核心算法的研究和機器學習技術(shù)，識別出航標類別后，通過與對應航標涂色異常臨界值相比，檢測出航標涂色是否鮮亮。

智能巡檢展示系統(tǒng)

4.1 船載視頻識別系統(tǒng)

船載視頻識別系統(tǒng)將攝像機采集視頻圖像在船載顯示屏上實時顯示拍攝畫面，同時結(jié)合視頻圖像識別算法在顯示屏中直觀標注出航標在圖像中位置，便于巡檢人員在第一時間查看拍攝效果，發(fā)現(xiàn)拍攝質(zhì)量不佳時快速對攝像機做調(diào)整，保證視頻圖像拍攝質(zhì)量。

船載視頻識別系統(tǒng)識別視頻圖像中航標的類別，航標結(jié)構(gòu)損壞的情況，浮身和浮體涂色褪色狀態(tài)，將識別結(jié)果輸出，見圖4、圖5。

4.2智能巡檢分析系統(tǒng)

經(jīng)船載視頻識別系統(tǒng)輸出航標狀態(tài)判斷結(jié)果后，對巡檢的結(jié)果做分析并形成航標狀態(tài)的巡檢報告，將船載智能巡檢設備與分析系統(tǒng)輸出的智能巡檢報告通過系統(tǒng)提交給值班室由值班室對巡檢結(jié)果報告異常項進行處理，并記錄下處理結(jié)果。以處理結(jié)果為準，對巡檢結(jié)果報告進行再分析，評估船載智能巡檢設備輸出的巡檢報告準確率，待系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行后，將巡檢結(jié)果直接對接于航標業(yè)務系統(tǒng)運行，實現(xiàn)巡檢結(jié)果失常信息智能處置。

4.3智能巡檢可視化系統(tǒng)

通過智能設備記錄整個智能巡檢過程，包括巡檢路線，巡檢航標記錄，巡檢船舶與作業(yè)人員等信息，形成智能巡檢日志。對巡檢日志做地圖可視化，在地圖上直觀展示出智能巡檢路線及沿巡檢路線上攝像范圍內(nèi)能夠輻射到的航標，直接查看航標的巡檢狀態(tài)與歷史巡檢日志等信息。

結(jié)合已經(jīng)建設好的航標信息化管理系統(tǒng)，獲取航標遙測實時信息、航標管理信息等基礎信息，同時根據(jù)智能巡檢方式更新航標履歷信息以及出航日志等信息。除與原建設的系統(tǒng)對接外，也對接智能巡檢設備視頻流以及圖像識別算法結(jié)果等數(shù)據(jù)。

在巡檢船舶上安裝固定智能巡檢硬件設備，并進行設備的調(diào)試，保證設備的穩(wěn)定運行。完成智能巡檢設備與分析系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試運行后，進行船載智能巡檢設備與分析系統(tǒng)在航標巡檢中的運用，不管白天或者晚上，均可拍攝對比分析從而判斷航標的正常與否，來提高航標巡檢的高效性和實用性。

5 結(jié)語

通過攝像頭獲取航標的視頻信息進行實時分析，利用圖像識別分析技術(shù)，實時地檢測出航標燈器的發(fā)光節(jié)奏、發(fā)光周期和光色是否出現(xiàn)異常，有效彌補傳統(tǒng)巡檢所帶來的信息滯后，進一步確保航標持續(xù)正常運行。

作者簡介：

王榮華，研究方向：航標管理，（E-mai[）739298682@qq.com，1 82508391 06