水上識別技術在景區(qū)安防中的應用探析

高 峻

（南通五建智能工程有限公司，江蘇 南通 226400）

當今社會中國人民的生活條件大大提高，人民群眾越來越追求更高的生活質(zhì)量，每年花在假期旅游的金錢逐年增加，在繁忙的工作之余更加學會了享受生活、放松心情。旅游景點可以分為八種類別：（1）用于紀念歷史的風景區(qū)；（2）用于傳播宗教信仰的旅游景區(qū)；（3）用于各企業(yè)公司員工療休養(yǎng)的旅游勝地；（4）沿海地區(qū)海岸線旅游景點；（5）山區(qū)自然景觀旅游度假區(qū)；（6）森林自然風景區(qū)；（7）山岳風景區(qū)；（8）湖泊風景區(qū)，人們最喜歡沿海地區(qū)的海岸線風景區(qū)，海邊有海邊浴場，有游泳、沖浪、戲沙、日光浴等活動。游客在海邊浴場區(qū)域內(nèi)活動時，由于天氣或其他因素的影響，常會出現(xiàn)一些安全隱患，以往的人工觀望方式過于落后，耗時耗力，另一方面檢測效率也不高，容易受主觀影響。已有的一些基于圖像處理的電子檢測報警技術也存在一定的缺陷，在霧霾嚴重的天氣下，由于檢測圖像模糊不清而導致檢測報警失誤幾率偏大，甚至無法正常工作。因此需要一種更完善的水上游客識別監(jiān)控技術，采用電子監(jiān)控的方式替代人工監(jiān)控，能夠無差別高效率無遺漏地監(jiān)控到每一個出現(xiàn)異常狀態(tài)的游客，同時能夠克服各種惡劣天氣的影響，進一步提高安防平臺的保障性能。

1 研究水上游客識別技術的重要性

目前，海濱浴場越來越受游客的青睞，與室內(nèi)游泳池不同，海濱浴場是理想的度假場所，游客在室外環(huán)境中能夠與大自然更加親近，心情會變得更加舒暢和放松，能夠與大自然的景觀結(jié)合在一起，游客的休息方式也可以變得更多。海濱浴場與室內(nèi)浴場不同的是海濱浴場近鄰大海，大海里面的生物對人們的生命安全存在著一定的安全隱患，大型海洋動物，比如鯊魚、鯨魚等會對人類進行攻擊，因此我們要做好防范措施保證游客的安全；海濱浴場的室外溫度跟室內(nèi)相比也是不確定的，室內(nèi)是恒溫，室外溫度變化較大，會給游客帶來不適應的感受。目前大多數(shù)海濱浴場安全防護主要依靠站在看臺上的安保人員，雖然這些人員都是經(jīng)過專業(yè)的培訓，有著較高的專業(yè)能力，但是海濱浴場完全依靠幾個人去管理安全是遠遠不夠的，我們需要通過創(chuàng)新，加強自動化管控，實現(xiàn)機器代人的管理理念，這樣才能高效、快捷的預防及處治海濱浴場存在的安全風險[1]。因此，研究水上游客識別技術對保障景區(qū)的游客安全具有重要意義。

2 水上游客識別技術在景區(qū)安防中的運用

2.1 水上游客識別平臺架構(gòu)圖（如圖1）

圖1 水上游客識別監(jiān)控平臺

如圖1 所示是運用水上游客識別技術繪制出的識別監(jiān)控平臺結(jié)構(gòu)方框圖。主要包括高清全景攝像頭1、霧霾去除設備2、游客識別設備3、聲吶定位設備4 和數(shù)字信號處理器5，數(shù)字信號處理器5 與高清全景攝像頭1、霧霾去除設備2、游客識別設備3 和聲吶定位設備4 分別連接，霧霾去除設備2 與高清全景攝像頭1 和游客識別設備3 分別連接。

2.2 水上游客識別技術的工作原理

為了保證海邊浴場的游客安全，在景區(qū)安防系統(tǒng)中運用了水上游客識別技術，引入圖像采集和分析技術，這項技術能夠觀察到在浴場的每一個旅游者的實時狀態(tài)，時刻分析處理判斷游客在水中的狀態(tài)，當檢測到游客確定是溺水或者其他突發(fā)狀況的時候，系統(tǒng)會自動報警，對游客進行精準搜尋查找，能夠及時發(fā)現(xiàn)危險中的游客，從而使得游客在第一時間獲得營救[2]。這種水上識別技術能夠大大節(jié)約營救的時間，最關鍵的是在天氣處于大霧狀態(tài)中依然有效，霧霾圖像處理系統(tǒng)能夠穿過厚厚的霧霾層檢測到各個游客的水中狀態(tài)，提高了監(jiān)控平臺的可靠性。

水上游客識別技術是應用在海邊浴場的一種安防監(jiān)控技術。利用水上監(jiān)控技術的安防監(jiān)控平臺主要包括高清全景攝像頭、霧霾去除設備、游客識別設備、聲吶定位設備和數(shù)字信號處理器。其中高清攝像頭用于對海邊浴場的預設海域內(nèi)進行拍攝，以獲得海域圖像。霧霾去除設備用于去除海域內(nèi)圖像中的霧霾成分，以獲得清晰化海域圖像。游客識別設備可以對上述清晰化海域圖像進行進一步的圖像處理，以獲得所述海域內(nèi)各個游客的沉浮狀態(tài)。聲吶定位設備用于檢測海域內(nèi)的水下目標。數(shù)字信號處理器與游客識別設備和聲吶定位設備分別連接，從而根據(jù)游客識別設備的圖像處理結(jié)果來確定是否需要啟動聲吶定位設備。水上游客識別技術平臺需要供電設備支持，但是這個平臺對電源的要求不是特別高，可以有多種供電方式，比如太陽能電池板、蓄電池、直供電源等等，而且可以實現(xiàn)多種供電方式之間的隨機切換，切換的過程中電壓也相應的隨機切換，對電壓的適應性較強，可以達到在白天有充分的太陽能，從而節(jié)約用電[3]。

為了方便水上安全監(jiān)控平臺能夠正常運行，該監(jiān)控平臺還需要有靜態(tài)存儲設備、液晶顯示屏、雙聲道揚聲器。其中靜態(tài)存儲設備用于預先存儲浴場預設海域的位置，同時用于預先存儲游客灰度特征和預定時間劃值游客灰度特征，將圖像中的游客與背景分離；液晶顯示屏與數(shù)字信號處理器連接，以顯示與游客出現(xiàn)意外情況時警報信號對應的文字信息；雙聲道揚聲器與數(shù)字信號處理器連接，用于播放與警報信號對應的語言警示文件。

2.2.1 霧霾去除設備工作原理

霧霾去除設備包括：

海邊浴場安裝了霧霾去除設備，此霧霾去除設備在預定海域中能實時監(jiān)測到周邊環(huán)境的霧霾濃度，而且能夠識別出霧霾濃度的等級，從而確定去除霧霾的強度取值。

整體大氣光值獲取子設備，與高清全景攝像頭連接，用于獲得所屬海域圖像，計算所屬海域圖像中每一像素的灰度值，將最大的像素灰度值作為整體大氣光值。

大氣散射光值獲取子設備，與高清全景攝像頭和霧霾濃度檢測子設備分別連接。

清晰化圖像獲取子設備，與高清全景攝像頭、整體大氣光值獲取子設備和介質(zhì)傳輸率獲取子設備分別連接，采用減1 法對每個像素介質(zhì)傳輸率進行差值計算，再次乘以大氣光值從而得到一個乘積值，最終獲得每一個像素的像素值，形成清晰化的海域圖像。

2.2.2 游客識別設備工作原理

游客識別設備包括：

第一是能夠自動適應遞歸濾波電子設備，第二是將能夠自動適應遞歸濾波電子設備與能夠去除霧霾的電子設備相互連接，實時采集匯總各個既定海域的圖像，最后輸出濾波圖像結(jié)果。

將能夠處理灰塵的電子設備與遞歸濾波電子設備連接，從而輸出灰度化圖像。

游客識別設備通過預先設置系統(tǒng)，當游客消失即采集不到游客信息的時候判斷為該名游客已經(jīng)沉入水下了，當該名游客一直在采集目標系統(tǒng)中能夠時刻監(jiān)測到該名游客圖像的時候認定為該游客是沒有沉入水下的，這種功能是將能夠跟蹤游客目標的電子設備和能夠識別游客信息的電子設備相連接實現(xiàn)的功能。

大氣散射光值獲取子設備，與高清全景攝像頭和霧霾濃度檢測子設備分別連接，對海域圖像的每一個像素提取其R、G、B 三個顏色通道像素之中最小值，作為目標像素值，使用保持邊緣的高斯平滑濾波器EPGF 對目標像素值進行濾波處理，以獲得濾波目標像素值，將目標像素值減去濾波目標像素值，以獲得目標像素差值，使用EPGF 對目標像素差值進行濾波處理，以獲得濾波目標像素差值，將濾波目標像素值減去濾波目標像素差值，以獲得霧霾去除基準值，將霧霾去除強度乘以霧霾去除基準值，以獲得霧霾去除閾值，取霧霾去除閾值和目標像素之中的最小值作為比較參考值，取比較參考值和0 中的最大值，作為每一個像素的大氣散射光值。

游客識別設備可以統(tǒng)計每個游客沉入水中和浮在水上的時間，這個設備是通過兩個設備相互連接才能實現(xiàn)的功能，這兩個設備包括能夠統(tǒng)計沉浮狀態(tài)的電子設備和能夠跟蹤游客目標的電子設備，這兩個設備實時將采集到的游客的目標信息進行及時處理分析[4]。

水上游客識別監(jiān)控平臺中智適應遞歸濾波子設備灰度處理子設備，目標跟蹤游客電子設備及子設備、統(tǒng)計沉浮水中時間電子設備、游客目標識別子設備等電子設備，都采用了能夠?qū)崿F(xiàn)此項功能的FPGA 芯片。

2.2.3 數(shù)字信號處理器工作原理

在監(jiān)控平臺中，數(shù)字信號處理器與靜態(tài)存儲設備、聲吶定位設備和游客識別設備分別連接，數(shù)字信號處理器可以跟蹤各個游客進行采集統(tǒng)計分析，當某個游客沉入水中的時間超出了我們預先設定的安全時間值的時候，發(fā)出游客沉沒警報信號，并啟動所述聲吶定位設備[5]。

2.2.4 高清全景攝像頭

高清全景攝像頭由電動云臺，驅(qū)動結(jié)構(gòu)和CMOS 視覺傳感器組成，CMOS 視覺傳感器拍攝的海域圖像的分辨率為3840×2160，高清全景攝像頭視覺傳感器控制需要一種電動云平臺電動機進行驅(qū)動，可以根據(jù)預定范圍內(nèi)的位置將靜態(tài)存儲設備和電動的云平臺相連接進行驅(qū)動，實施拍攝預設海區(qū)的海域圖像[6]。

3 結(jié)束語

在海邊浴場景區(qū)監(jiān)控平臺中運用水上游客識別技術，能夠有效解決依賴人工監(jiān)控而存在的監(jiān)控面不全、監(jiān)控效率不高，以及霧霾天氣對電子監(jiān)控影響大的技術問題，海邊浴場水上游客識別系統(tǒng)采用的是一種精確圖像跟蹤和采集識別技術，這種技術可以有效識別在海洋區(qū)域范圍內(nèi)的各個游客的目標狀態(tài)，從而分析游客的水上沉浮狀態(tài)。水上游客識別系統(tǒng)的運用有效提高了監(jiān)控的效率，更關鍵的是引入了去霧霾處理機制，使得監(jiān)控平臺在各種霧霾天氣下也能夠維持正常工作，確保景區(qū)的安保工作順利開展。