水上识别技术在景区安防中的应用探析

高 峻

（南通五建智能工程有限公司，江苏 南通 226400）

当今社会中国人民的生活条件大大提高，人民群众越来越追求更高的生活质量，每年花在假期旅游的金钱逐年增加，在繁忙的工作之余更加学会了享受生活、放松心情。旅游景点可以分为八种类别：（1）用于纪念历史的风景区；（2）用于传播宗教信仰的旅游景区；（3）用于各企业公司员工疗休养的旅游胜地；（4）沿海地区海岸线旅游景点；（5）山区自然景观旅游度假区；（6）森林自然风景区；（7）山岳风景区；（8）湖泊风景区，人们最喜欢沿海地区的海岸线风景区，海边有海边浴场，有游泳、冲浪、戏沙、日光浴等活动。游客在海边浴场区域内活动时，由于天气或其他因素的影响，常会出现一些安全隐患，以往的人工观望方式过于落后，耗时耗力，另一方面检测效率也不高，容易受主观影响。已有的一些基于图像处理的电子检测报警技术也存在一定的缺陷，在雾霾严重的天气下，由于检测图像模糊不清而导致检测报警失误几率偏大，甚至无法正常工作。因此需要一种更完善的水上游客识别监控技术，采用电子监控的方式替代人工监控，能够无差别高效率无遗漏地监控到每一个出现异常状态的游客，同时能够克服各种恶劣天气的影响，进一步提高安防平台的保障性能。

1 研究水上游客识别技术的重要性

目前，海滨浴场越来越受游客的青睐，与室内游泳池不同，海滨浴场是理想的度假场所，游客在室外环境中能够与大自然更加亲近，心情会变得更加舒畅和放松，能够与大自然的景观结合在一起，游客的休息方式也可以变得更多。海滨浴场与室内浴场不同的是海滨浴场近邻大海，大海里面的生物对人们的生命安全存在着一定的安全隐患，大型海洋动物，比如鲨鱼、鲸鱼等会对人类进行攻击，因此我们要做好防范措施保证游客的安全；海滨浴场的室外温度跟室内相比也是不确定的，室内是恒温，室外温度变化较大，会给游客带来不适应的感受。目前大多数海滨浴场安全防护主要依靠站在看台上的安保人员，虽然这些人员都是经过专业的培训，有着较高的专业能力，但是海滨浴场完全依靠几个人去管理安全是远远不够的，我们需要通过创新，加强自动化管控，实现机器代人的管理理念，这样才能高效、快捷的预防及处治海滨浴场存在的安全风险[1]。因此，研究水上游客识别技术对保障景区的游客安全具有重要意义。

2 水上游客识别技术在景区安防中的运用

2.1 水上游客识别平台架构图（如图1）

图1 水上游客识别监控平台

如图1 所示是运用水上游客识别技术绘制出的识别监控平台结构方框图。主要包括高清全景摄像头1、雾霾去除设备2、游客识别设备3、声呐定位设备4 和数字信号处理器5，数字信号处理器5 与高清全景摄像头1、雾霾去除设备2、游客识别设备3 和声呐定位设备4 分别连接，雾霾去除设备2 与高清全景摄像头1 和游客识别设备3 分别连接。

2.2 水上游客识别技术的工作原理

为了保证海边浴场的游客安全，在景区安防系统中运用了水上游客识别技术，引入图像采集和分析技术，这项技术能够观察到在浴场的每一个旅游者的实时状态，时刻分析处理判断游客在水中的状态，当检测到游客确定是溺水或者其他突发状况的时候，系统会自动报警，对游客进行精准搜寻查找，能够及时发现危险中的游客，从而使得游客在第一时间获得营救[2]。这种水上识别技术能够大大节约营救的时间，最关键的是在天气处于大雾状态中依然有效，雾霾图像处理系统能够穿过厚厚的雾霾层检测到各个游客的水中状态，提高了监控平台的可靠性。

水上游客识别技术是应用在海边浴场的一种安防监控技术。利用水上监控技术的安防监控平台主要包括高清全景摄像头、雾霾去除设备、游客识别设备、声呐定位设备和数字信号处理器。其中高清摄像头用于对海边浴场的预设海域内进行拍摄，以获得海域图像。雾霾去除设备用于去除海域内图像中的雾霾成分，以获得清晰化海域图像。游客识别设备可以对上述清晰化海域图像进行进一步的图像处理，以获得所述海域内各个游客的沉浮状态。声呐定位设备用于检测海域内的水下目标。数字信号处理器与游客识别设备和声呐定位设备分别连接，从而根据游客识别设备的图像处理结果来确定是否需要启动声呐定位设备。水上游客识别技术平台需要供电设备支持，但是这个平台对电源的要求不是特别高，可以有多种供电方式，比如太阳能电池板、蓄电池、直供电源等等，而且可以实现多种供电方式之间的随机切换，切换的过程中电压也相应的随机切换，对电压的适应性较强，可以达到在白天有充分的太阳能，从而节约用电[3]。

为了方便水上安全监控平台能够正常运行，该监控平台还需要有静态存储设备、液晶显示屏、双声道扬声器。其中静态存储设备用于预先存储浴场预设海域的位置，同时用于预先存储游客灰度特征和预定时间划值游客灰度特征，将图像中的游客与背景分离；液晶显示屏与数字信号处理器连接，以显示与游客出现意外情况时警报信号对应的文字信息；双声道扬声器与数字信号处理器连接，用于播放与警报信号对应的语言警示文件。

2.2.1 雾霾去除设备工作原理

雾霾去除设备包括：

海边浴场安装了雾霾去除设备，此雾霾去除设备在预定海域中能实时监测到周边环境的雾霾浓度，而且能够识别出雾霾浓度的等级，从而确定去除雾霾的强度取值。

整体大气光值获取子设备，与高清全景摄像头连接，用于获得所属海域图像，计算所属海域图像中每一像素的灰度值，将最大的像素灰度值作为整体大气光值。

大气散射光值获取子设备，与高清全景摄像头和雾霾浓度检测子设备分别连接。

清晰化图像获取子设备，与高清全景摄像头、整体大气光值获取子设备和介质传输率获取子设备分别连接，采用减1 法对每个像素介质传输率进行差值计算，再次乘以大气光值从而得到一个乘积值，最终获得每一个像素的像素值，形成清晰化的海域图像。

2.2.2 游客识别设备工作原理

游客识别设备包括：

第一是能够自动适应递归滤波电子设备，第二是将能够自动适应递归滤波电子设备与能够去除雾霾的电子设备相互连接，实时采集汇总各个既定海域的图像，最后输出滤波图像结果。

将能够处理灰尘的电子设备与递归滤波电子设备连接，从而输出灰度化图像。

游客识别设备通过预先设置系统，当游客消失即采集不到游客信息的时候判断为该名游客已经沉入水下了，当该名游客一直在采集目标系统中能够时刻监测到该名游客图像的时候认定为该游客是没有沉入水下的，这种功能是将能够跟踪游客目标的电子设备和能够识别游客信息的电子设备相连接实现的功能。

大气散射光值获取子设备，与高清全景摄像头和雾霾浓度检测子设备分别连接，对海域图像的每一个像素提取其R、G、B 三个颜色通道像素之中最小值，作为目标像素值，使用保持边缘的高斯平滑滤波器EPGF 对目标像素值进行滤波处理，以获得滤波目标像素值，将目标像素值减去滤波目标像素值，以获得目标像素差值，使用EPGF 对目标像素差值进行滤波处理，以获得滤波目标像素差值，将滤波目标像素值减去滤波目标像素差值，以获得雾霾去除基准值，将雾霾去除强度乘以雾霾去除基准值，以获得雾霾去除阈值，取雾霾去除阈值和目标像素之中的最小值作为比较参考值，取比较参考值和0 中的最大值，作为每一个像素的大气散射光值。

游客识别设备可以统计每个游客沉入水中和浮在水上的时间，这个设备是通过两个设备相互连接才能实现的功能，这两个设备包括能够统计沉浮状态的电子设备和能够跟踪游客目标的电子设备，这两个设备实时将采集到的游客的目标信息进行及时处理分析[4]。

水上游客识别监控平台中智适应递归滤波子设备灰度处理子设备，目标跟踪游客电子设备及子设备、统计沉浮水中时间电子设备、游客目标识别子设备等电子设备，都采用了能够实现此项功能的FPGA 芯片。

2.2.3 数字信号处理器工作原理

在监控平台中，数字信号处理器与静态存储设备、声呐定位设备和游客识别设备分别连接，数字信号处理器可以跟踪各个游客进行采集统计分析，当某个游客沉入水中的时间超出了我们预先设定的安全时间值的时候，发出游客沉没警报信号，并启动所述声呐定位设备[5]。

2.2.4 高清全景摄像头

高清全景摄像头由电动云台，驱动结构和CMOS 视觉传感器组成，CMOS 视觉传感器拍摄的海域图像的分辨率为3840×2160，高清全景摄像头视觉传感器控制需要一种电动云平台电动机进行驱动，可以根据预定范围内的位置将静态存储设备和电动的云平台相连接进行驱动，实施拍摄预设海区的海域图像[6]。

3 结束语

在海边浴场景区监控平台中运用水上游客识别技术，能够有效解决依赖人工监控而存在的监控面不全、监控效率不高，以及雾霾天气对电子监控影响大的技术问题，海边浴场水上游客识别系统采用的是一种精确图像跟踪和采集识别技术，这种技术可以有效识别在海洋区域范围内的各个游客的目标状态，从而分析游客的水上沉浮状态。水上游客识别系统的运用有效提高了监控的效率，更关键的是引入了去雾霾处理机制，使得监控平台在各种雾霾天气下也能够维持正常工作，确保景区的安保工作顺利开展。