让人工智能应用变得简单

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Make AI Applications Simple

港口科技 |【本期聚焦·智慧港口】视频分析在智慧港口的应用 | 转载

发布日期:2018-07-27 11:47:00 浏览次数:517    

视频分析在智慧港口的应用

范 柘

(上海安维尔信息科技(股份)有限公司, 上海 201203)


摘要:  为解决港口在进行自动化、无人化改造时出现的部分问题,利用立体相机、普通监控相机等硬件,使用人工智能的深度学习算法,进行视频分析,解决集装箱箱号识别、内集卡车顶号识别、RTG避障、远程视频操控等生产过程的监控难题,并在火焰烟雾、气体液体泄漏及安防等方面做到实时监控、提前预警、快速反应,从而在智慧港口建设中有效地提升码头运行效率、降低成本,提升码头竞争力。

关键词:  港口;视频分析;智慧;计算机视觉;人工智能

 

1 视频分析(人工智能)历史及现状


人工智能在传统行业转型升级当中所起的作用预计比互联网更直接、更大。因此,人工智能在港口自动化领域的应用是一个不可忽视的热点。

人工智能分强人工智能和弱人工智能。强人工智能类似于人脑的功能,由于涉及伦理道德、法律因素,目前企业基本没有涉及。弱人工智能类似于人脑几秒钟内处理的技术水平,例如图像识别、语音识别等,这一领域会是未来人工智能在智慧港口的直接应用的领域。

人工智能的研究最早始于20世纪60年代,但是,有学术意义的突破主要是在2010年前后。以深度学习为代表的人工智能技术在识别准确率、易用性等方面明显超过之前的计算机识别技术。基于学术界的研究成果,一批人工智能应用在2015年前后成功落地,其中有代表性的就是人脸识别、自动驾驶等。

深度学习是一种神经网络技术。2008—2010年,深度学习技术的成熟是神经网络和人工智能技术爆发式增长的主要原因。虽然神经网络技术在1960年代就开始有研究,但是,直至2010年都仅限于学术理论范围。直至相关研究证明了任何复杂的识别问题都可以通过有序地训练一定的神经网络得以解决,并利用深度学习在识别竞赛中取得优势,深度学习开始爆炸性增长。


2 视频分析在智慧港口中的应用

监控相机目前已在港口被广泛应用,在港口范围内,相机安装数量往往与1个二三线城市的智慧城市相机数量相当,是安装密度最高的行业之一。

港口相机主要应用在生产过程、生产安全、安防监控等方面。

2.1 生产过程监控

对于集装箱码头, 视频分析已经应用在集装箱箱号识别、内集卡车顶号识别、箱门朝向识别、RTG避障、远程视频操控等方面。

2.1.1 集装箱箱号识别

在港区、保税区出入口,场桥,岸桥码头作业等环节都需要集装箱箱号识别。相机分别安装在出入口支架、岸桥和场桥、吊具或横梁上。集装箱箱号识别示意图见图1。

1:集装箱箱号识别1

在港区、保税区出入口的集装箱箱号识别由于对相机箱号相对位置、照明比较容易控制,所以相对容易。岸桥、场桥对照明适应条件要求高,吊具上针孔相机箱号识别时,箱号的变形较大,箱号识别难度较大。目前行业主流视频识别准确率在90%左右,若配合箱号数据库比对,可以达到98%以上。

采用深度学习的箱号识别技术使识别效果方面有显著提升,在整体字符串定位、字符识别准确率上都明显优于传统的箱号识别技术。

2.1.2 内集卡车顶号识别

内集卡车顶号也可以通过视频进行识别。 由于内集卡号码没有严格行业标准,识别难度较集装箱号更大。内集卡车顶号识别示意图见图2。

2  车顶号识别

2.1.3 箱门朝向识别

根据集装箱在运输过程中是否需要打开箱门,在集装箱吊装时可以选择箱门朝外或朝内。因此,需要对箱门朝向进行识别。箱门朝向识别可以在吊具相机和场桥相机上实现。

2.1.4RTG避障

通过双目立体相机,可以对RTG前方障碍物进行自动识别,联动PLC减速或者刹车。双目相机避障示意图见图3,激光避障示意图见图4,双目相机避障方案和激光避障方案对比见表1

3  双目相机避障示意图

4  激光避障示意图


2.1.5 远程视频操控

操控人员可以在机房中通过视频操控吊具进行集装箱作业。操作员可以同时控制3台RTG。操作环境舒适,大幅提升操作效率,降低用工成本。

远程操控由于涉及实时作业,要求视频延时低,所以对视频编解码、传输都有特殊要求,而且要求可以与现场PLC联动,当RTG运行到指定工序时,视频自动切换到指定摄像头,便于操作人员判断现场状况。

2.2 生产安全监控

2.2.1 火焰烟雾报警

目前对于户外消防目前没有好的自动报警手段。通过视频可以对火焰烟雾进行自动识别报警,而且利用现有的视频监控系统,通过后端增加识别软件实现,性价比高。

2.2.2 工作服、安全帽识别

对于操作人员是否穿戴工作服和安全帽的情况也可以自动识别。此功能是针对施工现场管理或油库等需要穿防静电服的场合。

2.2.3 液体、气体泄漏

高温高压气体泄漏也可以通过视频进行检测,对于原油的阀门泄漏等现象利用视频解决。

2.3 安防监控

视频监控是安防监控的主要手段。通过自动识别跟踪入侵船只和人员,可以减轻监控人员工作强度,大幅提升港口安保水平。


3 未来趋势

港口无人化、自动化是港口发展的趋势。视频自动识别,人工智能技术必然会在这个过程中发挥重要作用。 港口内翻车机房车钩错钩检测、皮带撕裂检测、铁路道口无人化、车顶异物检测等环节均可通过视频实现自动化。通过技术人员和码头工程师之间的紧密沟通,清晰定义需求及解决方案。未来,视频分析在港口自动化方面必然大有作为。