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船舶灯光信号自动发送、获取和识别系统 （一）灯光通信基本知识 灯光通信以各种不同的长短闪光表示字母，数目，勤务符号，长短闪光之间的比例为： 以短点作为一个单位， 长光等于三个单位， 闪光之间等于一个单位， 字母之间等于三个单位， 每一词组之间等于五个单位。 我们把短光称为点，长光称为划。 国际上通用莫尔斯(Morse)码，定义为: A ●→ B →●●● C →●→● D →●● E ● F ●●→● G → →● H ●●●● 1 ●→ → → → 2 ●●→ → → 3 ●●●→ → 4 ●●●●→ 5 ●●●●● 6 →●●●● 7 → →●●● 8 → → →●● 9 → → → →● 0 → → → → → 由于人的视觉暂留为 0.1 – 0.4秒，因此闪光和间歇的单位长度应该超过人的视觉暂留，这随双方信号员个人情况而有所变化。 视觉暂留现象，使灯光通信的速度受到了很大限制。 （二）为什么需要这样一个系统 A）传统的船舶灯光信号系统 上图是传统方式发送接收灯光信号的实际画面。其中的信号灯为带百叶窗的白炽灯，操作信号灯的战士正在发送灯语。另一个战士是在用肉眼观察对方的灯光信号。 B）使用计算机代替人工的必要性 据了解，一个专业灯语识别人员的培养需要2－3年的时间。即使是专业人员，由于各种条件限制，解码错误或者无法解码的情况仍然是难以完全避免的。 如果考虑人工发送信号的不稳定性和不同人之间的差别，错误发生的可能就更大。所以迫切需要一种可靠的灯语发送和解码自动化系统，以替代人工。 今天，计算机技术已被广泛应用于生活、生产和人类其他活动的各个方面。观察一下我们的周围，几乎所有能够使用计算机代替人工的工作，都有相应的产品被发明和制造出来，这不只简单地将人们从繁重和无趣的劳动中解放出来，而且极大地提高了劳动生产率，提高了产品的产量和质量。 但是，正如我们知道的，全世界所有的船舶灯光信号的获取和识别，还是依靠人工实现的。船舶灯光信号的发送，直到不久以前还是完全的依靠人工。只是在近年才出现使用计算机技术发送灯光信号的产品。至于使用计算机技术实现船舶灯光信号的获取和识别，更是闻所未闻。因此实现船舶灯光信号自动获取，识别和发送，是航海船舶的迫切需要。 而如果有了这样一个系统，就可以24小时不间断地有哪些信誉好的足球投注网站和检测海面灯光信号，并判断此灯光信号是否为灯语，并可以对可能的灯光信号替代人工进行灯语解码，并通过系统反映或报警。 C）使用计算机代替人工的可能性 应该指出的是，使用计算机代替人工进行船舶灯光信号的发送和接收，只有在现代科学技术发展到今天才有可能实现。这包括高速摄像机技术的发展，超高能LED技术的发展和高速计算机技术的发展。而我们发明的这个系统，正是集高速摄像机技术, 超高能LED技术和高速计算机技术之大成。 （三）系统的构成及各部分功能 系统示意图如上：它由灯语发送系统，灯语接收系统和中心控制系统构成。 灯语发送系统：灯语的发送系统由控制中心计算机和灯语发送控制系统组成。把发送的指令输入计算机，由控制系统译成相应的灯语指令，完成灯语发送。在特殊情况下，也可以由人工操作来完成。 灯语接收系统：灯语的接收，主要由高分辨率的摄像机完成，而解码系统由嵌入式的微处理器完成。微处理器对采集到的图像数据进行处理，转化为人易读的明文信息由屏幕输出，对特定的警报信息，也可以按预先的设定作相应的声光警报。 信号控制中心：主要完成向信号灯和摄像机云台发送方位角调整命令，控制信号灯发送灯语等功能。主要由高速处理器和通信模块组成。中心控制系统也需要包括人机交互界面，以实现信息的输入和输出。同时可以实现与其他设备的整合。 作为本产品的第一个直接的目的，就是由计算机及附加设备来替代现有的灯光通信人工发送、人眼识别和跟踪。所以在设计本项目的技术方案时，我们采用模拟人眼识别的过程。 第一步、捕捉信号源。人眼识别中，是由人眼在目光所及范围内有哪些信誉好的足球投注网站信号源，一旦发现，则发送握手信号，然后进行通信对话。我们的方法是用高速摄像机扫描所及范围，并分析每次扫描所得到的画面中的光源。然后通过比较连续画面的光源发现其中的信号源。其中长明的光源不是信号源，无规则闪灭的光源也不是信号源。只有按一定规律明灭的光源才是我们所需要的信号源。一旦发现了信号源，就发送握手信号，并进行通信对话。 第二步、跟踪信号源。信号源的跟踪需要高度的技术。由于在高速摄像机得到的连续画面中，每个画面与相邻画面的时间间隔约为15毫秒（以每秒60帧速度为例）。信号源在我们的软件系统里，不只有位置、强度、大小的表征值，而且还有它的移动速度作为表征。我们把信号源的位置、大小、形状、RGB强度、移动速度（移动方向和速率）、以及其闪亮频率（这随发光系统或个人的习惯而变化），合称为信号源特征值。（有些类似与光纹。光纹的名称