CN102915620A - 地质环境灾害视频监测器及其监测方法 - Google Patents

Abstract

地质环境灾害视频监测器及其监测方法。监测器连接在中心控制系统上，由环境参数传感模块、视频数据采集与处理模块和模块间通信信道、中心控制系统通信信道构成。环境参数传感模块采集监测参数，通过模块间通信信道传输给视频数据采集与处理模块，微处理器通过通信接口向环境参数传感模块发送命令，接收环境参数传感模块传来的数据；同时，通过中心控制系统通信接口接收中心控制系统的命令进行控制，根据环境参数设置不同的视频数据模式识别算法并进行数据分析、处理，将分析处理结果和模式识别计算结果以及视频数据传输到中心控制系统进行人工干预判断。本发明选择合理的视频压缩数据发送，可修正机器视觉算法，极大减少对传输带宽的要求。

Description

地质环境灾害视频监测器及其监测方法

一、技术领域

本发明涉及自然灾害的监测与报警，具体是地质环境灾害视频监测器及其监测方法    

二、背景技术

环境灾害与地质灾害每年造成国家与人民的生命与财产的巨大损失。对环境灾害与地质灾害的预测与报警技术还比较少，还不能满足需要。中国专利201110062816.3，《自然灾害监测预警方法与系统》公开了一种自然灾害监测预警方法与系统。信息采集设备实时采集各监测点的自然条件数据与视频监控数据，并通过信息传输设备将自然条件数据与根据视频监控数据得到的视频监控文件发送给信息处理系统。中国专利201110224128.2，《地质灾害监测预警系统和监测预警方法》涉及一种地质灾害监测预警系统和监测预警方法，地质灾害监测预警系统包括分布在被监测区域的若干GNSS监测站，对可能由地表位移引起的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、沉降和地裂缝等地质灾害进行实时的地表位移监测，并结合远程视频监控，对监测信息进行数据处理，对预警信息进行自动发布，由此实现对可能引发的地质灾害实现自动、实时预报预警的目的。， 中国专利201010297945.6，《基于雨强、斜坡土壤含水量和形变量的地质灾害预测系统》包括用于监测地质灾害点的雨量雨强的自动雨量计、用于监测地质灾害点土壤中水分的土壤水分传感器、用于监测地质灾害点的地表和内部形变的全方位倾斜传感器、用于评估地质灾害发生规模的全方位视觉传感器、用于无线传输视频以及监测数据的嵌入式系统和用于进行地质灾害预测预报的监控中心计算机，监控中心计算机包括通信模块、数据接收模块、基于雨量雨强的地质灾害预测模块、基于斜坡位移-时间曲线进行地质灾害预测模块、基于土壤含水量与雨量雨强的地质灾害预测模块和基于土壤含水量与斜坡变形量的地质灾害预测模块。 

上述几种发明都用到了视频地质灾害的监控技术，但是传输视频数据需要很大的带宽的通信系统。带宽大的通信系统意味着通信的保养与维持价格昂贵。而且在灾害发生时，有线通信往往中断，这是就只能依赖无线通信，而无线大宽带通信系统终端和使用成本都很昂贵。同时上述发明对视频数据没做计算与分析。本发明采用机器视觉技术，通过视频计算灾害信息，传输必要的视频数据和灾害判断，极大程度减少了对通信设备和通信带宽的要求。 

二、发明内容

本发明的目的是提供一种通过对环境的视频监控以及机器视觉处理技术，判断环境变化和地质变化，对可能的地质灾害或环境变化进行预报预警，并对灾害现场进行视频监控的视频预测系统。本发明根据通信信道的有效带宽和所计算得到的灾害状况，选择合理的视频压缩数据发送到指挥控制中心，由指挥控制中心人工干预判断。根据指挥控制中心的指示修正机器视觉算法，极大减少对传输带宽的要求。 

本发明的目的是这样达到的：一种地质环境灾害视频监测器，其特征在于：视频监测器连接在中心控制系统上，视频监测器由环境参数传感模块、视频数据采集与处理模块和模块间通信信道、中心控制系统通信信道构成，视频数据采集与处理模块与环境参数传感模块的通信连接为模块间通信信道，若干个环境参数传感模块连接在模块间通信信道上，实现环境参数传感模块和视频数据采集与处理模块的通信传输以及视频数据采集与处理模块对环境参数传感模块的控制；视频数据采集与处理模块与中心控制系统的通信连接为中心控制系统通信信道，实现中心控制系统与视频数据采集和处理模块的通信传输以及中心控制系统对视频数据采集和处理模块的控制。 

所述视频数据采集与处理模块由微处理器与视频传感器、视频传感器前端电路、现场可编程门阵列、数字信号处理器，视频压缩器，闪光控制电路组成；微处理器上设置有环境参数传感模块通信接口和中心控制系统通信接口，环境参数传感模块通信接口与模块间通信信道连接，中心控制系统通信接口与中心控制系统通信信道连接，分别实现微处理器与环境参数传感模块的通信发送与接收、微处理器与中心控制系统的通信发送与接收；视频传感器连接在视频传感器前端电路上，视频传感器输出模拟视频信号传送到视频前端电路，视频传感器前端电路的输出信号传送到现场可编程门阵列，现场可编程门阵列输出信号传送到数字信号处理器和视频压缩器；闪光控制电路连接在现场可编程门阵列上；微处理器分别与现场可编程门阵列、视频传感器前端电路、数字信号处理器、视频压缩器连接，实现微处理器对现场可编程门阵列、视频传感器前端电路、数字信号处理器、视频压缩器的通信和控制。 

模块间通信信道是有线通信信道或无线通信信道，采用有线通信信道时，使用RS485通信接口；中心控制系统通信信道是有线通信信道或无线通信信道；有线通信采用网络通信，无线通信采用卫星通信或微波通信。 

地质环境灾害视频监测参数由环境参数传感模块采集，环境参数传感模块采集的环境参数包括温度、湿度、风向、风速、太阳辐射、雨量、气压、光照度，通过模块间通信信道传输给视频数据采集与处理模块，视频数据采集与处理模块中的微处理器通过环境参数传 感模块通信接口向环境参数传感模块发送命令，接收环境参数传感模块传来的数据；同时，通过中心控制系统通信接口接收中心控制系统的命令，根据中心控制系统的命令控制视频传感器前端电路、现场可编程门阵列、数字信号处理器和视频压缩器；视频数据采集与处理模块根据采集的环境参数设置不同的视频数据模式识别算法并进行数据分析、处理， 将分析处理结果以视频数据和模式识别计算结果传输到中心控制系统。 

具体过程是：由环境参数传感模块采集的温度、湿度、风向、风速、太阳辐射、雨量、气压、光照度等多项参数，传输给视频数据采集与处理模块后，在微处理器的控制下，视频传感器前端电路输出视频传感器控制时序到视频传感器，接收视频传感器输出的BAYER格式模拟视频信号，将所接收的BAYER格式模拟视频信号转换为BAYER格式数字视频信号，传送给现场可编程门阵列，现场可编程门阵列接收视频传感器前端电路传来的BAYER格式数字视频信号，并实现视频信号的初级运算，将BAYER格式数字视频信号转换为RGB信号，再将RGB信号转换为YUV信号，YUV信号交给视频压缩器完成视频信号压缩；同时，YUV信号交给数字信号处理器完成模式识别，视频压缩器压缩后的视频信号和数字信号处理器完成的模式识别数据交给微处理器；现场可编程模块根据微处理器的命令控制闪光模块的闪光时刻，闪光持续时间以及闪光强度。 

微处理器控制程序如下：接收中心控制系统的控制命令；解析中心控制系统的控制命令，得到如下控制参数：视频传感器前端电路控制参数、现场可编程门阵列控制参数、数字信号处理器控制参数、视频压缩器控制参数、微处理器控制参数、环境参数传感模块控制参数、数据分析与数据处理的算法参数；根据解析的视频传感器前端电路控制参数设置视频传感器工作模式；根据解析的现场可编程门阵列控制参数设置现场可编程门阵列工作模式；根据解析的数字信号处理器控制参数设置数字信号处理器工作模式；根据解析的视频压缩器控制参数设置视频压缩器工作模式；根据解析的微处理器控制参数设置微处理器工作模式；根据解析的环境参数传感模块控制参数设置环境参数传感模块工作模式；根据数据分析与数据处理的算法参数，进行数据分析、处理，并将分析处理结果以及视频数据传输到中心控制系统。 

所述视频传感器前端电路控制参数包括：图像分辨率、图像帧率、曝光时间、去光晕运算，增益设置；所述现场可编程门阵列控制参数包括：高斯滤波参数，对数运算表，拉普拉斯变换参数，低照度图像均衡参数；所述数字信号处理器控制参数包括：模式识别算法参数、模型匹配判据参数；所述视频压缩器控制参数包括：压缩格式、压缩精度；所述微处理器控制参数包括如下参数：与环境参数传感器之间的数据传输间隔，与中心控制系统之间的数据传输内容。 

所述环境参数传感模块控制参数包括：传输参数的类型、传输参数的精度、传输参数的间隔；所述数据分析与数据处理的算法参数包括：在不同环境参数下给定区域的正常值范围、在不同环境参数下水域的判断参数、报警参数范围。 

微处理器根据中心控制系统的命令对视频传感器前端电路的控制内容包括：图像分辨率、图像帧率、曝光时间、去光晕运算，增益设置；对现场可编程门阵列的控制内容包括高斯滤波参数、对数运算表、低照度均衡运算参数以及闪光控制参数；对视频压缩器的控制内容包括视频压缩格式，帧率；对数字信号处理器的控制包括根据环境参数选择的模式识别算法和参数。 

微处理器进行数据分析、处理，并将分析处理结果以及视频数据传输到中心控制系统的程序是：接收数字信号处理器计算处理数据，接收环境参数传感器采集的环境参数；根据环境参数中的环境亮度差，计算阴影校正系数；根据环境参数的亮度、降雨量、湿度计算高斯模糊参数、低照度图像均衡参数；根据环境参数、数字信号处理器计算的数据、不同环境参数下的水域判断参数计算水域和水域宽度；判断水域报警信号；根据数字信号处理器计算的数据、不同环境参数下给定区域报警范围判断环境报警信号以及其他计算结果，其计算的结果包括洪水的判断、塌方的判断、植被异常判断以及其他的地质异常、环境异常判断；向中央控制系统传输计算结果以及环境灾害的判断；向中央控制系统传输视频数据。 

数字信号处理器完成模式识别数据的过程是：数字信号处理器接收现场可编程门阵列传来的YUV数字视频信号以及初级运算数据，对每一个像素计算一个阴影校正系数，分别对Y通道、U通道、V通道的数据乘以对应像素的阴影校正系数得到阴影校正后的Y通道、U通道、V通道数据，接收微处理器传来的环境传感器采集的数据以及模式识别参数，选择相关模式识别算法和判据，对所收到的视频数据进行模式识别运算，给出模式识别运算结果并将模式识别运算结果传输给微处理器。 

现场可编程门阵列实现视频信号的初级运算包括：将数字信号处理器进行阴影校正后的Y通道、U通道、V通道数据进行帧间差运算、对数运算、高斯滤波、拉普拉斯变换、低照度均衡运算。 

数字信号处理器在进行模式识别数据时，计算阴影校正系数，计算Y通道、U通道、V通道Canny边沿，根据所计算的Y通道、U通道、V通道Canny边沿计算Y通道、U通道、V通道的边沿变化率参数，完成模式识别。 

本发明的优点是： 

1视频数据采集与处理模块根据采集的环境参数设置不同的视频数据模式识别算法并 进行数据分析、处理，根据通信信道的有效带宽和所计算得到的灾害状况，选择合理的视频压缩数据发送到指挥控制中心，由指挥控制中心人工干预判断。由于通过视频计算灾害信息，只传输必要的视频数据和灾害判断，极大程度减少了对通信设备和通信带宽的要求。 

2具有学习能力，可以根据指挥控制中心的指示修正机器视觉算法。 

3可以预测、预警塌方、洪水等地质灾害的潜在可能性、判断、跟踪、记录自然灾害的发生与发展。 

4可以判断监测环境的变化，对环境异常进行预报预警。 

四、附图说明 

图1是本发明的地质环境灾害视频监测器结构框图。 

图2是视频数据采集与处理模块的结构框图。 

图3是微处理器控制程序框图。 

图4是微处理器进行数据分析、处理与数据传输框图。 

图5是可编程门阵列程序框图。 

图6是数字信号处理器的程序框图。 

图7是数字信号处理器阴影校正系数计算框图。 

图8是视频传感器电路电路图。 

图9是视频传感器前端电路图。 

图10、11、12是可编程门阵列电路图。 

图13、14、15是微处理器电路图。 

图16是视频压缩器电路图。 

图17、18、19是数字信号处理器电路图。 

图20、21、22是闪光控制电路图。 

五、具体实施方式

参见附图1、2。 

本视频监测器与中心控制系统连接，在中心控制系统的控制、指挥下完成环境灾害的视频监测。视频监测器由环境参数传感模块、视频数据采集与处理模块和模块间通信信道、中心控制系统通信信道构成。视频数据采集与处理模块与环境参数传感模块的通信连接为模块间通信信道，若干个环境参数传感模块连接在模块间通信信道上，实现环境参数传感模块和视频数据采集与处理模块的通信传输以及视频数据采集与处理模块对环境参数传感模块的控制。视频数据采集与处理模块与中心控制系统的通信连接为中心控制系统通信信道，实现中心控制系统与视频数据采集和处理模块的通信传输以及中 心控制系统对视频数据采集和处理模块的控制。 

环境参数传感模块采集温度、湿度、风向、风速、太阳辐射、雨量、气压、光照度等多项参数，所采集的参数通过模块间通信信道传输给视频数据采集与处理模块。 

模块间通信信道可以是有线通信信道，也可以是无线通信通信信道。有线通信可以采用RS485通信接口。无线通信可以选择各种频段的通信信道。模块间通信信道传输视频数据采集与处理模块对传感模块的控制命令以及传感模块送给视频数据采集与处理模块的采集参数。 

中心控制系统通信信道可以是有线通信信道，也可以是无线通信通信信道。有线通信可以采用网络通信。无线通信可以采用卫星通信或微波通信。中心控制系统通信信道用于中心控制系统向视频数据采集与处理模块发送命令以及视频数据采集与处理模块向中心控制系统发送采集到的视频数据和计算分析得到的视频数据模式识别结果。 

视频数据采集与处理模块由视频传感器、视频传感器前端电路、现场可编程门阵列、数字信号处理器，视频压缩器，微处理器，环境参数传感模块通信接口，中心控制系统通信接口，闪光控制电路组成。微处理器上设置有环境参数传感模块通信接口和中心控制系统通信接口，分别实现微处理器与环境参数传感模块的通信发送与接收、微处理器与中心控制系统的通信发送与接收；视频传感器连接在视频传感器前端电路上，视频传感器输出信号传送到视频前端电路，视频传感器前端电路的输出信号传送到现场可编程门阵列，现场可编程门阵列输出信号传送到数字信号处理器和视频压缩器。闪光控制电路连接在现场可编程门阵列上。微处理器分别与现场可编程门阵列、视频传感器前端电路、数字信号处理器、视频压缩器连接，实现微处理器对现场可编程门阵列、视频传感器前端电路、数字信号处理器、视频压缩器的通信和控制。 

视频传感器在视频传感器前端电路输出的驱动时序的控制下，输出BAYER格式视频模拟信号。视频传感器前端电路输出视频传感器控制时序，接收视频传感器输出的BAYER格式视频模拟信号，将所接收的BAYER格式视频模拟信号转换为BAYER格式数字视频信号，传送给现场可编程门阵列。视频传感器前端电路接收微处理器的驱动时序控制信息，并向微处理器传输视频传感器前端电路的状态。 

现场可编程门阵列接收视频传感器前端电路传来的BAYER格式数字视频信号，将BAYER格式数字视频信号转换为RGB信号，再将RGB信号转换为YUV信号。YUV信号交给视频压缩器完成视频信号压缩；同时，YUV信号交给数字信号处理器完成模式识别。压缩后的视频信号和模式识别数据交给微处理器，由微处理器完成网络数据传输。现场可编程门阵列实现视频信号的初级运算，所实现的运算包括：将Y通道、U通道、V通 道数据进行帧间差运算、对数运算、高斯滤波、拉普拉斯变换、低照度均衡运算。现场可编程模块根据微处理器的命令控制闪光模块的闪光时刻，闪光持续时间以及闪光强度。 

视频压缩器接收微处理器的控制命令，接收现场可编程门阵列传输的RGB或YUV数字视频信号，在微处理器的控制下，将RGB或YUV数字视频信号转换为所需要的视频压缩格式。 

数字信号处理器接收现场可编程门阵列传来的YUV数字视频信号以及分别对Y信号、U信号、V信号进行相的邻帧的亮度差，高斯滤波，对数运算，拉普拉斯变换等处理后的信号。接收微处理器传来的环境传感器采集的数据以及模式识别参数，选择相关模式识别算法和判据，对所收到的视频数据进行模式识别运算，将模式识别运算结果传输给微处理器。 

微处理器通过环境参数传感模块通信接口向环境参数传感模块发送命令，接收环境参数传感模块传来的数据。通过中心控制系统通信接口向中心控制系统发送压缩的视频数据和模式识别计算结果，接收中心控制系统的命令，并根据中心控制系统的命令控制视频传感器前端电路、现场可编程门阵列、数字信号处理器和视频压缩器。对于视频传感器前端电路的控制内容包括：图像分辨率、图像帧率、曝光时间、去光晕运算，增益设置等。对于现场可编程门阵列的控制内容包括高斯滤波参数、对数运算表、低照度均衡运算参数以及闪光控制参数。对视频压缩器的控制内容主要是视频压缩格式，帧率。对DSP的控制主要是根据环境参数选择的模式识别算法和参数。 

微处理器控制程序框图见附图3。微处理器接收中心控制系统的控制命令；解析中央控制系统的控制命令，得到如下控制参数：视频传感器前端电路控制参数、现场可编程门阵列控制参数、数字信号处理器控制参数、视频压缩器控制参数、微处理器控制参数、环境参数传感模块控制参数、数据分析与数据处理的算法参数；根据解析的视频传感器前端电路控制参数设置视频传感器工作模式；根据解析的现场可编程门阵列控制参数设置现场可编程门阵列工作模式；根据解析的数字信号处理器控制参数设置数字信号处理器工作模式；根据解析的视频压缩器控制参数设置视频压缩器工作模式；根据解析的微处理器控制参数设置微处理器工作模式；根据解析的环境参数传感模块控制参数设置环境参数传感模块工作模式；根据数据分析与数据处理的算法参数；进行数据分析、处理，并将分析处理结果以及视频数据传输到中心控制系统。 

视频传感器前端电路控制参数主要包括如下参数：图像分辨率、图像帧率、曝光时间、去光晕运算，增益设置等。现场可编程门阵列控制参数主要包括如下参数：高斯滤 波参数，对数运算表，拉普拉斯变换参数，低照度图像均衡参数。 

数字信号处理器控制参数主要包括如下参数：模式识别算法参数、模型匹配判据参数。视频压缩器控制参数主要包括如下参数：压缩格式、压缩精度。微处理器控制参数主要包括如下参数：与环境参数传感器之间的数据传输间隔，与中心控制系统之间的数据传输内容。数据分析与数据处理的算法参数主要包括如下参数：在不同环境参数下给定区域的正常值范围、在不同环境参数下水域的判断参数、报警参数范围。环境参数传感模块控制参数主要包括如下参数：传输参数的类型、传输参数的精度、传输参数的间隔。 

微处理器进行数据分析、处理，并将分析处理结果以及视频数据传输到中心控制系统的流程见图4。接收数字信号处理器计算处理数据，接收环境参数传感器采集的环境参数；根据环境参数中的环境亮度差，计算阴影校正系数；根据环境参数的亮度、降雨量、湿度计算高斯模糊参数、低照度图像均衡参数。根据环境参数、数字信号处理器计算的数据、不同环境参数下的水域判断参数计算水域和水域宽度；判断水域报警信号；根据数字信号处理器计算的数据、不同环境参数下给定区域报警范围判断环境报警信号以及其他计算结果，其计算的结果包括洪水的判断、塌方的判断、植被异常判断以及其他的地质异常、环境异常判断；向中央控制系统传输计算结果以及环境灾害的判断；向中央控制系统传输视频数据。 

现场可编程门阵列的控制流程见附图5。流程是：现场可编程门阵列将BAYER视频数据转换为RGB视频数据，再将RGB视频数据转换为YUV视频数据，将YUV视频数据发送到数字信号处理器进行YUV视频数据阴影校正，应用阴影校正后的数据进行帧间差运算、对数运算、高斯滤波、拉普拉斯变换、低照度均衡运算。输出闪光控制信号 

现场可编程门阵列应用查表的方法分别对Y通道、U通道、V通道的数据进行对数运算；分别对Y通道、U通道、V通道的数据进行线性均衡运算；分别对Y通道、U通道、V通道的数据进行直方图均衡运算；分别计算Y通道、U通道、V通道的对应像素的相邻帧的数值差的绝对值；分别对Y通道、U通道、V通道的数据进行高斯滤波运算；分别对Y通道、U通道、V通道的数据进行拉普拉斯变换；将所计算的结果传输给数字信号处理器根据BAYER数据的帧开始信号以及收到的快门时刻和快门时间，计算闪光时刻和闪光延续时间，将闪光时刻和闪光时间传输给闪光控制电路，控制闪光的闪光时刻和闪光时间。 

数字信号处理器的程序框图参见图6。 

数字信号处理器主要计算阴影校正系数，计算Y通道、U通道、V通道Canny边沿，根据所计算的Y通道、U通道、V通道Canny边沿计算Y通道、U通道、V通道的边沿变化 率参数。程序流程是：计算阴影校正系数，进行Canny边沿提取，完成邻域边缘变化参数计算。 

阴影校正： 

数字信号处理器对每一个像素计算一个阴影校正系数，分别对Y通道、U通道、V通道的数据乘以对应像素的阴影校正系数得到阴影校正后的Y通道、U通道、V通道数据，现场可编程门阵列应用阴影校正后的数据进行帧间差运算、对数运算、高斯滤波、拉普拉斯变换、低照度均衡等运算。 

数字信号处理器阴影校正系数计算框图参见图7。 

对Y通道、U通道、V通道的对数数据进行傅里叶变换；根据不同观测点环境的亮度值选择低通滤波器对傅里叶变换进行低通滤波计算，对低通滤波后的数据进行傅里叶反变换，根据傅里叶反变换的结果和不同观测点环境参数的亮度值计算阴影校正系数。 

本实施例采用的环境参数传感模块采用的是锦州阳光气象科技有限公司PC-4型便携式阳光气象站。模块间通信信道采用有线或无线通信方式。有线通信方式采用RS485通信接口，无线通信方式采用郑州一领电子科技有限公司M905R-433无线透明传输模块。与中心控制系统通信通道可以采用网络通信、卫星通信、微波通信方式。 

视频传感器电路如图8，视频传感器电路  UC1 : 型号ICX274 ，日本SONY公司CCD传感器。视频传感器的前端电路9中，U5: AD9923 ，美国 Analog Devices, Inc公司。 

可编程门阵列如图10、11、12。在可编程门阵列中采用了Xilnx公司的XC3S1200。 

微处理器电路如图13、14、15，微处理器芯片U10采用Atmel 公司，AR91RM9200。 

参见附图16。视频压缩电路的芯片U12采用TOKYO公司的TE3310。 

数字信号处理器电路如图17、18、19，芯片采用美国的DM642。 

闪光控制电路是二极管控制电路，如图20、21、22所示。其中，LD1-LD90是闪光灯的发光二极管。 

Claims (10)

1.一种地质环境灾害视频监测器，其特征在于：视频监测器连接在中心控制系统上，视频监测器由环境参数传感模块、视频数据采集与处理模块和模块间通信信道、中心控制系统通信信道构成， 视频数据采集与处理模块与环境参数传感模块的通信接口为模块间通信信道，若干个环境参数传感模块连接在模块间通信信道上，实现环境参数传感模块和视频数据采集与处理模块的通信传输以及视频数据采集与处理模块对环境参数传感模块的控制；视频数据采集与处理模块与中心控制系统的通信连接为中心控制系统通信信道，实现中心控制系统与视频数据采集和处理模块之间的数据传输以及中心控制系统对视频数据采集和处理模块的控制；

所述视频数据采集与处理模块由微处理器与视频传感器、视频传感器前端电路、现场可编程门阵列、数字信号处理器，视频压缩器，闪光控制电路组成；微处理器上设置有环境参数传感模块通信接口和中心控制系统通信接口，环境参数传感模块通信接口与模块间通信信道连接，中心控制系统通信接口与中心控制系统通信信道连接，分别实现微处理器与环境参数传感模块的通信发送与接收、微处理器与中心控制系统的通信发送与接收；视频传感器连接在视频传感器前端电路上，视频传感器输出模拟视频信号传送到视频前端电路，视频传感器前端电路的输出信号传送到现场可编程门阵列，现场可编程门阵列输出信号传送到数字信号处理器和视频压缩器；闪光控制电路连接在现场可编程门阵列上；微处理器分别与现场可编程门阵列、视频传感器前端电路、数字信号处理器、视频压缩器连接，实现微处理器对现场可编程门阵列、视频传感器前端电路、数字信号处理器、视频压缩器的通信和控制。

2.如权利要求1所述的地质环境灾害视频监测器，其特征在于：模块间通信信道是有线通信信道或无线通信信道， 采用有线通信信道时，使用RS485通信接口；中心控制系统通信信道是有线通信信道或无线通信信道；有线通信采用网络通信，无线通信采用卫星通信或微波通信。

3.一种地质环境灾害视频监测方法，其特征在于：地质环境灾害视频监测参数由环境参数传感模块采集，采集的环境参数包括温度、湿度、风向、风速、太阳辐射、雨量、气压、光照度，所采集的参数通过模块间通信信道传输给视频数据采集与处理模块，视频数据采集与处理模块中的微处理器通过环境参数传感模块通信接口向环境参数传感模块发送命令，接收环境参数传感模块传来的数据；同时，通过中心控制系统通信接口接收中心控制系统的命令，根据中心控制系统的命令控制视频传感器前端电路、现场可编程门阵列、数字信号处理器和视频压缩器；视频数据采集与处理模块根据采集的环境参数设置不同的视频数据模式识别算法并进行数据分析、处理，将分析处理结果、模式识别计算结果以及视频数据传输到中心控制系统；

具体过程是：由环境参数传感模块采集的地质环境灾害视频监测参数，包括温度、湿度、风向、风速、太阳辐射、雨量、气压、光照度，传输给视频数据采集与处理模块后，在微处理器的控制下，视频传感器前端电路输出视频传感器控制时序到视频传感器，接收视频传感器输出的BAYER格式模拟视频信号，将所接收的BAYER格式模拟视频信号转换为BAYER格式数字视频信号，传送给现场可编程门阵列，现场可编程门阵列接收视频传感器前端电路传来的BAYER格式数字视频信号，并实现视频信号的初级运算，将BAYER格式数字视频信号转换为RGB信号，再将RGB信号转换为YUV信号，YUV信号交给视频压缩器完成视频信号压缩；同时，YUV信号交给数字信号处理器完成模式识别，视频压缩器压缩后的视频信号和数字信号处理器完成的模式识别数据交给微处理器；现场可编程模块根据微处理器的命令控制闪光模块的闪光时刻，闪光持续时间以及闪光强度。

4.如权利要求3所述的地质环境灾害视频监测方法，其特征在于：微处理器控制程序如下：接收中心控制系统的控制命令；解析中央控制系统的控制命令，得到如下控制参数：视频传感器前端电路控制参数、现场可编程门阵列控制参数、数字信号处理器控制参数、视频压缩器控制参数、微处理器控制参数、环境参数传感模块控制参数、数据分析与数据处理的算法参数；根据解析的视频传感器前端电路控制参数设置视频传感器工作模式；根据解析的现场可编程门阵列控制参数设置现场可编程门阵列工作模式；根据解析的数字信号处理器控制参数设置数字信号处理器工作模式；根据解析的视频压缩器控制参数设置视频压缩器工作模式；根据解析的微处理器控制参数设置微处理器工作模式；根据解析的环境参数传感模块控制参数设置环境参数传感模块工作模式；根据数据分析与数据处理的算法参数，进行数据分析、处理，并将分析处理结果以及视频数据传输到中心控制系统。

5.如权利要求4所述的地质环境灾害视频监测方法，其特征在于：所述视频传感器前端电路控制参数包括：图像分辨率、图像帧率、曝光时间、去光晕运算，增益设置；所述现场可编程门阵列控制参数包括：高斯滤波参数，对数运算表，拉普拉斯变换参数，低照度图像均衡参数；所述数字信号处理器控制参数包括：模式识别算法参数、模型匹配判据参数；所述视频压缩器控制参数包括：压缩格式、压缩精度；所述微处理器控制参数包括如下参数：与环境参数传感器之间的数据传输间隔，与中心控制系统之间的数据传输内容；

所述环境参数传感模块控制参数包括：传输参数的类型、传输参数的精度、传输参数的间隔；所述数据分析与数据处理的算法参数包括：在不同环境参数下给定区域的正常值范围、在不同环境参数下水域的判断参数、报警参数范围。

6.如权利要求4所述的地质环境灾害视频监测方法，其特征在于：微处理器根据中心控制系统的命令对视频传感器前端电路的控制内容包括：图像分辨率、图像帧率、曝光时间、去光晕运算，增益设置；对现场可编程门阵列的控制内容包括高斯滤波参数、对数运算表、低照度均衡运算参数以及闪光控制参数；对视频压缩器的控制内容包括视频压缩格式，帧率；对数字信号处理器的控制包括根据环境参数选择的模式识别算法和参数。

7.如权利要求4所述的地质环境灾害视频监测方法，其特征在于：微处理器进行数据分析、处理，并将分析处理结果以及视频数据传输到中心控制系统的程序是：

接收数字信号处理器计算处理数据，接收环境参数传感器采集的环境参数；根据环境参数中的环境亮度差，计算阴影校正系数；根据环境参数的亮度、降雨量、湿度计算高斯模糊参数、低照度图像均衡参数；根据环境参数、数字信号处理器计算的数据、不同环境参数下的水域判断参数计算水域和水域宽度；判断水域报警信号；根据数字信号处理器计算的数据、不同环境参数下给定区域报警范围判断环境报警信号以及其他计算结果，其计算的结果包括洪水的判断、塌方的判断、植被异常判断以及其他的地质异常、环境异常判断；向中央控制系统传输计算结果以及环境灾害的判断；向中央控制系统传输视频数据。

8.如权利要求3所述的地质环境灾害视频监测方法，其特征在于：数字信号处理器完成模式识别数据的过程是：数字信号处理器接收现场可编程门阵列传来的YUV数字视频信号以及初级运算数据，对每一个像素计算一个阴影校正系数，分别对Y通道、U通道、V通道的数据乘以对应像素的阴影校正系数得到阴影校正后的Y通道、U通道、V通道数据，接收微处理器传来的环境传感器采集的数据以及模式识别参数，选择相关模式识别算法和判据，对所收到的视频数据进行模式识别运算，给出模式识别运算结果并将模式识别运算结果传输给微处理器。

9.如权利要求3所述的地质环境灾害视频监测方法，其特征在于：现场可编程门阵列实现视频信号的初级运算包括：将数字信号处理器进行阴影校正后的Y通道、U通道、V通道数据进行帧间差运算、对数运算、高斯滤波、拉普拉斯变换、低照度均衡运算。

10.如权利要求3所述的地质环境灾害视频监测方法，其特征在于：数字信号处理器在进行模式识别数据时，计算阴影校正系数，计算Y通道、U通道、V通道Canny边沿，根据所计算的Y通道、U通道、V通道Canny边沿计算Y通道、U通道、V通道的边沿变化率参数；具体是：对Y通道、U通道、V通道的对数数据进行傅里叶变换；根据不同观测点环境的亮度值选择低通滤波器对傅里叶变换进行低通滤波计算，对低通滤波后的数据进行傅里叶反变换，根据傅里叶反变换的结果和不同观测点环境参数的亮度值计算阴影校正系数，完成模式识别。

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