一种基于单目视觉的港口装备人形防碰撞报警系统的制作方法

本实用新型涉及一种港口装备人形防碰撞报警系统，特别涉及一种基于单目视觉的港口装备人形防碰撞报警系统。

背景技术：

随着港口装卸作业效率的提高，港口机械也随之越变越大。如何在这些庞大的机械快速搬运集装箱时，保证机械本身和港内人员的安全成为了亟待解决的问题。目前，保证人机安全的主要方式是通过在机械周围安装摄像头将监测区域的实时画面传递至司机室，司机通过不断观察这些实时画面了解机械周围的情况从而避免危险的发生。这类系统的主要缺点就是虽然已经通过摄像机进行实时监控，但实际的监控任务仍然需要司机人工进行，这些摄像机所起的作用仅仅是简单的实时监视，提供的信息仅仅是没有经过后期处理分析的原始图像。这样就会造成司机在长时间观察监控画面后产生视觉疲劳，从而产生疏漏。

技术实现要素：

本实用新型要解决的缺陷，提供一种基于单目视觉的港口装备人形防碰撞报警系统，旨在完成港口大型流动机械-----港口设备的人员防护。在港口设备作业时，当系统检测到设备安全区域内存在人员靠近等情况时，该系统将给予驾驶员听觉和视觉上的警报，以避免因人为疲劳疏忽导致的安全事故。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

本实用新型一种基于单目视觉的港口装备人形防碰撞报警系统，包括行人检测摄像机、激光雷达、数据交换机、嵌入式板卡和显示屏，所述行人检测摄像机安装在港口设备的四周，每个方向各安装一台行人检测摄像机；行人检测摄像机实时拍摄港口设备的四周的视频流及激光雷达扫描数据统一经由数据交换机传递至嵌入式板卡；由嵌入式板卡检测识别出检测区域内的人形并计算距离，检测的信号由嵌入式板卡输出端电性连接警报器和显示屏。

作为本实用新型的一种优选技术方案，港口设备尾部安装有激光雷达，安装激光雷达的位置与行人检测摄像机处于同一竖直位置，以克服行人检测摄像机因存在死区而无法人形识别检测的问题，使本系统的报警更为准确和可靠。

作为本实用新型的一种优选技术方案，嵌入式板卡为带有GPU的图形处理计算板卡，其融合行人检测摄像机采集的视频流及激光雷达扫描的数据，识别出检测区域内的人形及与行人检测摄像机的距离，并通过GPU控制端输出信号；嵌入式板卡利用图像处理技术识别计算出人形位置及与行人检测摄像机距离，若人形距离行人检测摄像机在8m以内，则嵌入式板卡会输出报警信号，警报器根据报警信号，声光提示港口设备司机，并且输出实时画面及识别结果至显示屏上，以供司机查看人形检测的具体方位，起到港口设备人形防碰撞安全防护。

作为本实用新型的一种优选技术方案，显示屏和警报器均安装在港口设备的操控现场；当警报器接收嵌入式板卡的报警信号，声光报警提示港口设备司机，周边有行人；同时显示屏显示四周的行人检测行人检测摄像机所采集的实时视频画面，同时，若在检测区域内检测到人形入侵，则框出人形，输出检测结果。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型能够解决在港口作业过程中由于司机疲劳或者疏忽导致的作业装备与人员碰撞的事故。改了传统的视频人工检测的人员防碰撞模式，能够准确、及时的对检测区域内人形进行识别定位并输出报警，并且极大程度避免因人为疲劳、疏忽导致的碰撞事故，较大地提港口装备的装卸效率，进一步实现了港口装备自动化，节省了大量的人力成本。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型系统架构图；

图2为本实用新型行人检测摄像机及显示屏的安装位置示意图；

图3为本实用新型检测范围示意图；

图中：1、港口设备；2、行人检测摄像机；3、显示屏；4、激光雷达；5、数据交换机；6、嵌入式板卡；7、警报器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，本实用新型公开一种技术方案：一种基于单目视觉的港口装备人形防碰撞报警系统，包括行人检测摄像机2、激光雷达4、数据交换机5、嵌入式板卡6和显示屏3，所述行人检测摄像机2安装在港口设备1的四周；行人检测摄像机2实时拍摄港口设备1的四周的视频流及激光雷达4扫描数据统一经由数据交换机5传递至嵌入式板卡6；由嵌入式板卡6检测识别出检测区域内的人形并计算距离，检测的信号由嵌入式板卡6输出端电性连接警报器7和显示屏3。

港口设备1尾部安装有激光雷达4，安装激光雷达4的位置与行人检测摄像机2处于同一竖直位置，以克服行人检测摄像机2因存在死区而无法人形识别检测的问题，使本系统的报警更为准确和可靠。

嵌入式板卡6为带有GPU的图形处理计算板卡，其融合行人检测摄像机2采集的视频流及激光雷达4扫描的数据，识别出检测区域内的人形及与行人检测摄像机2的距离，并通过GPU控制端输出信号；嵌入式板卡利用图像处理技术识别计算出人形位置及与行人检测摄像机2距离，若人形距离行人检测摄像机2在8m以内，则嵌入式板卡会输出报警信号，警报器根据报警信号，声光提示港口设备司机，并且输出实时画面及识别结果至显示屏上，以供司机查看人形检测的具体方位，起到港口设备人形防碰撞安全防护。

显示屏3和警报器7均安装在港口设备1的操控现场；当警报器7接收嵌入式板卡6的报警信号，声光报警提示港口设备司机，周边有行人；同时显示屏3显示四周的行人检测摄像机2所采集的实时视频画面，同时，若在检测区域内检测到人形入侵，则框出人形，输出检测结果。

1、港口设备；2、行人检测摄像机；3、显示屏；4、激光雷达；5、数据交换机；6、嵌入式板卡；7、警报器

工作原理：一种基于单目视觉的港口装备人形防碰撞报警系统，包括行人检测摄像机2、嵌入式板卡6、数据交换机5、警报器7和显示屏3。行人检测摄像机2安装于港口设备1四周，用于采集港口设备1四周图像视频；激光雷达4安装于港口设备1尾部，与行人检测摄像机2处于同一竖直位置，用于结合行人检测摄像机2，克服物体距离行人检测摄像机2过近时无法识别检测出人形的问题；数据交换机5安装于司机室内，用于将港口设备1四周四路行人检测摄像机2所采集的实时视频流及激光雷达4扫描数据统一于嵌入式板卡6进行通信；嵌入式板卡6安装于司机室内，为带有GPU的图形处理计算板卡，其融合摄像机采集的视频流及激光雷达扫描数据，识别出检测区域内的人形及与摄像机的距离，并输出报警信号；警报器7安装于司机室驾驶台上，其接收嵌入式板卡6的报警信号，通过声光报警提示港口设备1司机在作业区域内有人形侵入；显示屏3同样安装于司机室内驾驶台上，用于显示4路行人检测摄像机2所采集的实时视频画面，同时，若在检测区域内检测到人形入侵，则框出人形，输出检测结果。

行人检测摄像机2采用高清网络摄像机。为了保证港口设备1人机防护系统能够覆盖其半径8米内各个方向上的行人检测，在港口设备的前后左右分别安装1台行人检测摄像机2。其中，正面安装相机需要安装在港口设备靠下一点的位置，以防止港口设备作业时产生吊具遮挡。

本实用新型中每台行人检测摄像机2覆盖角度约100º，距离可达20米，但也会存在一定视野盲区，一般通过调节相机角度，保证相机视野盲区能够覆盖在司机视线范围内。同时，若人形距离摄像机过近，导致摄像机无法完整拍摄人形，故无法识别出人形并报警，为了解决这一问题，并由于成本控制，本系统中在司机不易查看的港口设备尾部区域加装激光雷达4，摄像机检测中远端结合激光雷达检测近端，实现港口设备尾部完全作业区域内人形入侵检测报警，降低安全隐患。

最后应说明的是：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。