基于雷达的海上监控方法、系统、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及海上监控技术领域，更具体地说，它涉及一种基于雷达的海上监控方法、系统、设备及存储介质。


背景技术：

2.目前，在船舶海上航行的情况下，由于海上气候的变幻莫测，海上时常会产生较大的海浪，从而对海上船舶的正常航行造成阻碍，且海上溢油事件时有发生，因此，为了保证船舶的正常航行，通常都需要对海上目标进行监控和追踪，海上目标可以是船舶、海浪或溢油等。
3.现在对海上目标的监控通常是采用雷达进行探测和追踪，实现对海上的监控，但是采用雷达进行追踪极易发生目标丢失、目标追踪错误、追踪准确度低的情况，导致对海上监控的效果不佳，因此还有待改进的空间。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于雷达的海上监控方法、系统、设备及存储介质，具有防止目标丢失，追踪准确度高，对海上监控效果好的功能优点。
5.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
6.一种基于雷达的海上监控方法，包括：
7.采集监测区域内包含有目标的图像信息、目标第一时刻的测量位置、目标第一时刻的测量速度和目标第一时刻的测量方向；
8.根据监测区域内第一时刻的图像信息判断出目标类型，根据目标类型选择相应的预设运动模型；
9.将目标第一时刻的测量位置、目标第一时刻的测量速度和目标第一时刻的测量方向输入与其相应的预设运动模型得到目标第二时刻的预测位置，将目标第二时刻的预测位置与预设的误差值进行数据处理得到目标第二时刻的预测位置区域；
10.根据所述预测位置区域中检测到的所有物体第二时刻的位置信息和预测位置区域所对应的监测区域内第二时刻的图像信息，确定目标在第二时刻的位置信息，即得到目标第二时刻的测量位置。
11.可选的，所述目标第一时刻的测量位置采用经纬度表示；所述根据监测区域内第一时刻的图像信息判断出目标类型，包括：
12.将监测区域内第一时刻的图像信息进行墨卡托投影转换成二维坐标，并得到该图像信息中所有物体第一时刻的位置坐标；
13.将目标第一时刻的测量位置分别与所有物体第一时刻的位置坐标进行比较，在目标第一时刻的测量位置与其中一物体第一时刻的位置坐标相同的情况下，则确定该物体为目标，然后对该物体进行图像识别得到目标类型。
14.可选的，所述将目标第二时刻的预测位置与预设的误差值进行数据处理得到目标第二时刻的预测位置区域，包括：
15.根据所述预测位置为原点、所述误差值为半径确定圆形区域，该圆形区域为目标第二时刻的预测位置区域。
16.可选的，所述预测位置区域中检测到的所有物体第二时刻的位置信息均采用经纬度表示，所述根据所述预测位置区域中检测到的所有物体第二时刻的位置信息和预测位置区域所对应的监测区域内第二时刻的图像信息，确定目标在第二时刻的位置，包括：
17.将预测位置区域所对应的监测区域内第二时刻的图像信息进行图像识别，识别出目标，然后对第二时刻的图像信息进行墨卡托投影转换成二维坐标，并得到该图像信息中目标第二时刻的位置坐标；
18.将预测位置区域中检测到的所有物体第二时刻的位置信息与该图像信息中目标第二时刻的位置坐标进行比较，在目标第二时刻的位置坐标与其中一物体第二时刻的位置信息相同的情况下，则确定该物体为目标，该物体在第二时刻的位置信息即为目标在第二时刻的位置信息。
19.可选的，所述预设运动模型为船舶运动模型、海浪运动模型和/或溢油运动模型。
20.一种基于雷达的海上监控系统，包括：
21.采集模块，用于采集监测区域内包含有目标的图像信息、目标在第一时刻的测量位置、目标在第一时刻的测量速度和目标在第一时刻的测量方向；
22.选择模块，用于根据监测区域内第一时刻的图像信息判断目标的类型，根据判断的目标类型选择相应的预设运动模型；
23.预测模块，用于将目标在第一时刻的测量位置、目标在第一时刻的测量速度和目标在第一时刻的测量方向输入与其相应的预设运动模型得到目标在第二时刻的预测位置，将目标在第二时刻的预测位置与预设的误差值进行数据处理得到目标在第二时刻的预测位置区域；
24.确定模块，用于根据所述预测位置区域中检测到的所有物体在第二时刻的位置信息和预测位置区域所对应的监测区域内第二时刻的图像信息，确定目标在第二时刻的位置信息，即得到目标在第二时刻的测量位置。
25.可选的，所述选择模块，包括:
26.坐标转换单元，用于将监测区域内第一时刻的图像信息进行墨卡托投影转换成二维坐标，并得到该图像信息中所有物体在第一时刻的位置坐标；
27.比较识别单元，用于将目标在第一时刻的测量位置分别与所有物体在第一时刻的位置坐标进行比较，在目标在第一时刻的测量位置与其中一物体在第一时刻的位置坐标相同的情况下，则确定该物体为目标，然后对该物体进行图像识别得到目标类型。
28.可选的，所述确定模块，包括：
29.识别转换单元，用于将预测位置区域所对应的监测区域内第二时刻的图像信息进行图像识别，识别出目标，然后对第二时刻的图像信息进行墨卡托投影转换成二维坐标，并得到该图像信息中目标在第二时刻的位置坐标；
30.比较确定单元，用于将预测位置区域中检测到的所有物体在第二时刻的位置信息与该图像信息中目标在第二时刻的位置坐标进行比较，在目标在第二时刻的位置坐标与其
中一物体在第二时刻的位置信息相同的情况下，则确定该物体为目标，该物体在第二时刻的位置信息即为目标在第二时刻的位置信息。
31.一种计算机设备,包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法的步骤。
32.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。
33.综上所述，本发明具有以下有益效果：
34.通过雷达在预测位置区域检测到所有物体在第二时刻的位置信息，通过摄像头采集到预测位置区域所对应的监测区域内第二时刻的图像信息，将该图像信息和所有物体在第二时刻的位置信息进行比对，能够确保对目标的准确追踪，提高了对目标追踪的准确度，更便于对海上目标的监控。
附图说明
35.图1是本发明提供的方法的流程示意图；
36.图2是本发明提供的基于雷达的海上监控系统的结构框图；
37.图3是本发明实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
38.为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。
39.对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
40.下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
41.本发明提供了一种基于雷达的海上监控方法,如图1所示，包括：
42.步骤100、采集监测区域内包含有目标的图像信息、目标在第一时刻的测量位置、目标在第一时刻的测量速度和目标在第一时刻的测量方向；具体地，在监测区域内设置雷达和摄像头，雷达可采用相控阵雷达、静态雷达、固态雷达和光电雷达中的任意一种或多种，摄像头可采用红外摄像头或球机；在监测区域内，先将通过雷达检测到的所有物体中选定一物体为目标，然后根据雷达扫描能够确定在第一时刻目标的位置，即得到目标在第一时刻的测量位置，可以采用雷达测量目标在在第一时刻的速度和方向，得到目标在第一时刻的测量速度和目标在第一时刻的测量方向，其中，在第一时刻可以是选定目标的时刻，也可以是目标运动一段时间后的任意时刻；
43.步骤200、根据监测区域内第一时刻的图像信息判断出目标类型，根据目标类型选择相应的预设运动模型；其中，预设运动模型可以采用已经训练好的运动模型；
44.步骤300、将目标在第一时刻的测量位置、目标在第一时刻的测量速度和目标在第一时刻的测量方向输入与其相应的预设运动模型得到目标在第二时刻的预测位置，将目标
在第二时刻的预测位置与预设的误差值进行数据处理得到目标在第二时刻的预测位置区域；
45.步骤400、根据所述预测位置区域中检测到的所有物体在第二时刻的位置信息和预测位置区域所对应的监测区域内第二时刻的图像信息，确定目标在在第二时刻的位置信息，即得到目标在第二时刻的测量位置。
46.具体地，在第一时刻的下一时刻为在第二时刻，通过雷达在预测位置区域检测到所有物体在第二时刻的位置信息，通过摄像头采集到预测位置区域所对应的监测区域内第二时刻的图像信息，能够确保对目标的准确追踪，提高了对目标追踪的准确度，更便于对海上目标的监控。
47.进一步地，所述目标在第一时刻的测量位置采用经纬度表示；所述根据监测区域内第一时刻的图像信息判断出目标类型，包括：
48.将监测区域内第一时刻的图像信息进行墨卡托投影转换成二维坐标，并得到该图像信息中所有物体在第一时刻的位置坐标；其中，经过墨卡托投影转换成的二维坐标也是采用经纬度表示；
49.将目标在第一时刻的测量位置分别与所有物体在第一时刻的位置坐标进行比较，在目标在第一时刻的测量位置与其中一物体在第一时刻的位置坐标相同的情况下，则确定该物体为目标，然后对该物体进行图像识别得到目标类型。
50.在雷达检测到目标后，需要将雷达检测到的目标与图像信息中的物体对应，由于在在第一时刻目标的位置是不变的，因此，通过雷达检测到的目标在第一时刻的测量位置能够确定目标在在第一时刻的位置，然后将目标在第一时刻的测量位置分别与所有物体在第一时刻的位置坐标进行比较，在目标在第一时刻的测量位置与其中一物体在第一时刻的位置坐标相同的情况下，就能够确定在第一时刻图像信息中的该物体为目标，从而能够对该物体进行图像识别，在实际应用中，目标可以为船舶、海浪或溢油等，不同目标的运动轨迹不同，因此，在雷达检测到目标后，雷达难以识别出目标的类型，需要通过图像信息确认目标类型，根据确认的目标类型选择适当的预设运动模型，提高了目标在第二时刻的预测位置的准确性。
51.进一步地，所述将目标在第二时刻的预测位置与预设的误差值进行数据处理得到目标在第二时刻的预测位置区域，包括：
52.根据所述预测位置为原点、所述误差值为半径确定圆形区域，该圆形区域为目标在第二时刻的预测位置区域。
53.通过误差值的设置，提高了预设运动模型的容错率，防止对目标在第二时刻的预测位置出现错误后而导致对目标的丢失，在目标为海浪或溢油的情况下，预测位置为海浪或溢油的中心，所述预测位置区域即为海浪或溢油中心在第二时刻的预测位置的集合。
54.进一步地，所述预测位置区域中检测到的所有物体在第二时刻的位置信息均采用经纬度表示，所述根据所述预测位置区域中检测到的所有物体在第二时刻的位置信息和预测位置区域所对应的监测区域内第二时刻的图像信息，确定目标在在第二时刻的位置，包括：
55.将预测位置区域所对应的监测区域内第二时刻的图像信息进行图像识别，识别出目标，然后对在第二时刻的图像信息进行墨卡托投影转换成二维坐标，并得到该图像信息
中目标在第二时刻的位置坐标；其中，在第二时刻的图像信息进行墨卡托投影转换成的二维坐标也采用经纬度表示；
56.将预测位置区域中检测到的所有物体在第二时刻的位置信息与该图像信息中目标在第二时刻的位置坐标进行比较，在目标在第二时刻的位置坐标与其中一物体在第二时刻的位置信息相同的情况下，则确定该物体为目标，该物体在在第二时刻的位置信息即为目标在在第二时刻的位置信息。
57.在得到目标的预测位置区域后，在所述预测位置区域内存在有多个物体的情况，仅靠雷达难以在多个物体中识别出目标，由于在在第一时刻的图像信息中已经得到目标的图像，因此，能够根据在第一时刻的目标的图像在在第二时刻的图像信息中识别出目标，具体地，若目标为船舶，则该船舶为目标船舶，在预测位置区域有多个船舶的情况下，能够根据目标船舶的船头、船尾或船身上的船号在在第二时刻的图像中识别出目标船舶，若目标为溢油，则该溢油为目标溢油，在预测位置区域有多处溢油的情况下，则能够根据目标溢油的颜色在在第二时刻的图像中识别出目标溢油。
58.进一步地，所述预设运动模型为船舶运动模型、海浪运动模型和/或溢油运动模型。具体地，在目标为船舶的情况下，则采用船舶运动模型根据目标在第一时刻的测量位置、目标在第一时刻的测量速度和目标在第一时刻的测量方向得到目标在第二时刻的预测位置；在目标为海浪的情况下，则采用海浪运动模型根据目标在第一时刻的测量位置、目标在第一时刻的测量速度和目标在第一时刻的测量方向得到目标在第二时刻的预测位置；在目标为溢油的情况下，则采用溢油运动模型根据目标在第一时刻的测量位置、目标在第一时刻的测量速度和目标在第一时刻的测量方向得到目标在第二时刻的预测位置。
59.如图2所示，本发明还提供了一种基于雷达的海上监控系统，包括：
60.采集模块10，用于采集监测区域内包含有目标的图像信息、目标在第一时刻的测量位置、目标在第一时刻的测量速度和目标在第一时刻的测量方向；
61.选择模块20，用于根据监测区域内第一时刻的图像信息判断目标的类型，根据判断的目标类型选择相应的预设运动模型；
62.预测模块30，用于将目标在第一时刻的测量位置、目标在第一时刻的测量速度和目标在第一时刻的测量方向输入与其相应的预设运动模型得到目标在第二时刻的预测位置，将目标在第二时刻的预测位置与预设的误差值进行数据处理得到目标在第二时刻的预测位置区域；
63.确定模块40，用于根据所述预测位置区域中检测到的所有物体在第二时刻的位置信息和预测位置区域所对应的监测区域内第二时刻的图像信息，确定目标在在第二时刻的位置信息，即得到目标在第二时刻的测量位置。
64.进一步地，所述选择模块，包括:
65.坐标转换单元，用于将监测区域内第一时刻的图像信息进行墨卡托投影转换成二维坐标，并得到该图像信息中所有物体在第一时刻的位置坐标；
66.比较识别单元，用于将目标在第一时刻的测量位置分别与所有物体在第一时刻的位置坐标进行比较，在目标在第一时刻的测量位置与其中一物体在第一时刻的位置坐标相同的情况下，则确定该物体为目标，然后对该物体进行图像识别得到目标类型。
67.进一步地，所述确定模块，包括：
68.识别转换单元，用于将预测位置区域所对应的监测区域内第二时刻的图像信息进行图像识别，识别出目标，然后对在第二时刻的图像信息进行墨卡托投影转换成二维坐标，并得到该图像信息中目标在第二时刻的位置坐标；
69.比较确定单元，用于将预测位置区域中检测到的所有物体在第二时刻的位置信息与该图像信息中目标在第二时刻的位置坐标进行比较，在目标在第二时刻的位置坐标与其中一物体在第二时刻的位置信息相同的情况下，则确定该物体为目标，该物体在在第二时刻的位置信息即为目标在在第二时刻的位置信息。
70.关于一种基于雷达的海上监控系统的具体限定可以参见上文中对于一种基于雷达的海上监控方法的限定，在此不再赘述。上述一种基于雷达的海上监控系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
71.在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图3所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于雷达的海上监控方法。
72.本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
73.在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：采集监测区域内包含有目标的图像信息、目标在第一时刻的测量位置、目标在第一时刻的测量速度和目标在第一时刻的测量方向；根据监测区域内第一时刻的图像信息判断出目标类型，根据目标类型选择相应的预设运动模型；将目标在第一时刻的测量位置、目标在第一时刻的测量速度和目标在第一时刻的测量方向输入与其相应的预设运动模型得到目标在第二时刻的预测位置，将目标在第二时刻的预测位置与预设的误差值进行数据处理得到目标在第二时刻的预测位置区域；根据所述预测位置区域中检测到的所有物体在第二时刻的位置信息和预测位置区域所对应的监测区域内第二时刻的图像信息，确定目标在在第二时刻的位置信息，即得到目标在第二时刻的测量位置。
74.在一个实施例中，所述目标在第一时刻的测量位置采用经纬度表示；所述根据监测区域内第一时刻的图像信息判断出目标类型，包括：将监测区域内第一时刻的图像信息进行墨卡托投影转换成二维坐标，并得到该图像信息中所有物体在第一时刻的位置坐标；将目标在第一时刻的测量位置分别与所有物体在第一时刻的位置坐标进行比较，在目标在第一时刻的测量位置与其中一物体在第一时刻的位置坐标相同的情况下，则确定该物体为目标，然后对该物体进行图像识别得到目标类型。
75.在一个实施例中，所述将目标在第二时刻的预测位置与预设的误差值进行数据处理得到目标在第二时刻的预测位置区域，包括：根据所述预测位置为原点、所述误差值为半
径确定圆形区域，该圆形区域为目标在第二时刻的预测位置区域。
76.在一个实施例中，所述预测位置区域中检测到的所有物体在第二时刻的位置信息均采用经纬度表示，所述根据所述预测位置区域中检测到的所有物体在第二时刻的位置信息和预测位置区域所对应的监测区域内第二时刻的图像信息，确定目标在在第二时刻的位置，包括：
77.将预测位置区域所对应的监测区域内第二时刻的图像信息进行图像识别，识别出目标，然后对在第二时刻的图像信息进行墨卡托投影转换成二维坐标，并得到该图像信息中目标在第二时刻的位置坐标；
78.将预测位置区域中检测到的所有物体在第二时刻的位置信息与该图像信息中目标在第二时刻的位置坐标进行比较，在目标在第二时刻的位置坐标与其中一物体在第二时刻的位置信息相同的情况下，则确定该物体为目标，该物体在在第二时刻的位置信息即为目标在在第二时刻的位置信息。
79.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
80.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。