CN103093579B - 一种基于视频的泥石流或山体滑坡报警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于视频的泥石流或山体滑坡报警系统，其技术特点是：包括中心管理平台、若干前端设备和若干后端设备，前端设备与中心管理平台之间通过高速通信网相连接，后端设备采用高速通信网或3G网络与中心管理平台相连接。本系统将前端设备安装在易于监视泥石流或山体滑坡发生的位置，通过高清影像采集装置、广角影像采集装置进行视频影像采集并通过影像处理装置分析泥石流或山体滑坡灾害是否发生，监控范围广，减少了需要设备的数量，降低了成本；功能灵活，除了报警之外还能获取现场的影像资料,解决了安装传感器、监视标定牌等传统方式存在的监控范围小以及不能了解现场情况、施工困难、易遭到破坏、供电困难等问题。
Description
技术领域
本发明属于视频监控领域，尤其是一种基于视频的泥石流或山体滑坡报警系统。
背景技术
泥石流和山体滑坡是山区特有的地质现象，属于一种常见的自然灾害。泥石流和山体滑坡多发于通信手段落后、交通不便的偏远山区，当灾害发生时通常会造成道路中断的情况，外界人员很难及时进入到受灾现场，给灾害的及时报警，尤其是灾情现场勘察带来了很大困难，影响了决策部门针对真实灾情情况作出正确决策，给广大人民群众的生命财产安全带来了巨大的损失。
目前，已有一些泥石流山体滑坡报警系统。例如，已公开专利CN102496240A(泥石流预警系统)采用在灾害易发位置埋设传感器的方法来对泥石流山体滑坡进行报警，由于泥石流山体滑坡易发地段一般交通不便，给传感器的埋设和维护带来很大困难，同时该方法还存在诸如：监控范围小，供电困难，不能反应灾情现场情况等问题。已公开专利CN202275482U(一种泥石流灾害预防报警系统)采用摄像机监控标定牌的方式来监控泥石流和山体滑坡，该标定牌固定在被监控地表，存在施工困难和容易遭到破坏等问题；摄像机需要监控固定的标定牌，存在监控范围小的问题；未使用平台服务器对设备进行统一管理，致使各个设备互相独立，给了解灾情和设备统一管理带来了不便。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种监控范围大、安全可靠、安装及使用方便的泥石流或山体滑坡报警系统。
本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于视频的泥石流或山体滑坡报警系统，包括中心管理平台、若干前端设备和若干后端设备，前端设备与中心管理平台之间通过高速通信网相连接，后端设备采用高速通信网或3G网络与中心管理平台相连接。
而且，所述的前端设备包括高清影像采集装置、广角影像采集装置、影像处理装置、控制装置、转动装置和传输装置，所述的高清影像采集装置和广角影像采集装置连接影像处理装置并分别向其传输高清影像和广角影像，所述的影像处理装置与控制装置相连接向其发送报警信息和影像信息，所述控制装置与高清影像采集装置相连接用于控制高清影像采集装置进行变倍聚焦，该控制装置与转动装置连接用于控制安装在旋转装置上的高清影像采集装置旋转，该控制装置通过传输装置连接至中心管理平台将影像信号和报警信号发送给中心管理平台并接收中心管理平台的控制指令。
而且，所述中心管理平台包括两个传输装置、报警分发服务器、中心控制服务器、影像分发服务器和影像存储服务器，两个传输装置分别与前端设备和后端设备相连接并同时与报警分发服务器、中心控制服务器、影像分发服务器相连接进行指令交互和数据传输，中心控制服务器与报警分发服务器、影像分发服务器相连接，报警分发服务器接收所有前端发出的报警信息，在中心控制服务器的控制下按照预定的规则将报警信息分发到相应的后端设备，影像分发服务器负责接收前端设备的影像信号，在中心控制服务器的控制下，将影像信号发送给影像存储服务器进行存储并将影像信号发送给后端设备。
而且，所述的后端设备包括移动类型的后端设备和固定类型的后端设备。
而且，所述的移动类型的后端设备为3G智能手机并通过3G网络与中心管理平台进行通信；所述的固定类型的后端设备为通用PC机并通过高速通信网与中心管理平台进行通信。
而且，所述的高速通信网为千兆以太网。
本发明的优点和积极效果是：
1、本系统将前端设备安装在易于监视泥石流或山体滑坡发生的位置，通过高清影像采集装置、广角影像采集装置进行视频影像并通过影像处理装置分析泥石流或山体滑坡灾害是否发生，监控范围广，减少了需要设备的数量，降低了成本；功能灵活，除了报警之外还能获取现场的影像资料。避免了安装传感器、监视标定牌等传统方式存在的监控范围小，不能了解现场情况，施工困难，易遭到破坏，供电困难等问题。
2、本系统采用广角影像分析与高清影像分析相结合的处理方式和图像特征提取的方法，既扩展了单台设备的监控范围，又提高了报警准确性，在广角影像未产生报警时，高清影像采集装置及转动装置采取待机休眠的策略，降低了能耗。
3、本系统采用平台服务器管理的方式可以同时管理大量的前端设备和后端设备，使监控范围得到了极大的扩展；便于兼容不同厂商的前端和后端设备；能够实现多个地区的泥石流或山体滑坡灾害的集中监控，集中管理，统一部署。
4、本系统后端设备采取移动类型的后端设备和固定类型的设备相结合的方式，避免了单一类型的后端设备受地域限制和设备性能限制的弊端，应用灵活。
附图说明
图1为本发明的系统结构图；
图2为本发明的前端设备结构图；
图3为本发明的自动报警模式的报警流程图；
图4为本发明的影像分析处理流程图；
图5为本发明的中心管理平台结构图；
图6为本发明的后端设备示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
一种基于视频的泥石流或山体滑坡报警系统，如图1所示，包括若干前端设备100、中心管理平台200和若干后端设备300，前端设备和后端设备均连接到中心管理平台上，前端设备安装在易于监视泥石流或山体滑坡发生的位置。在本实施例中，前端设备100与中心管理平台200之间使用千兆以太网进行通信，保证大数据量高清视频数据的传输；后端设备300根据设备类型采用多种通信方式与中心管理平台200进行通信，例如，移动类型的后端设备连接使用3G网络与中心管理平台200进行通信，固定类型的后端设备使用千兆以太网与中心管理平台200进行通信。下面对系统中的各个部分分别进行说明：
如图2所示，前端设备100包括高清影像采集装置102、广角影像采集装置101、影像处理装置103、控制装置104、转动装置105、传输装置106。高清影像采集装置102、广角影像采集装置101与影像处理装置103相连接并分别向其传输高清影像和广角影像；该影像处理装置103采用图像智能分析的方法对接收到的高清影像和广角影像进行分析，判断是否有山体滑坡或泥石流发生。影像处理装置103与控制装置104相连接并将报警信息和影像信息发送给控制装置104，该控制装置104与高清影像采集装置102相连接用于控制高清影像采集装置102进行变倍聚焦；该控制装置104与转动装置105连接，当广角影像发现泥石流或山体滑坡报警时，控制转动装置104旋转指定的角度，使高清影像采集装置102能观察到泥石流或山体滑坡发生的具体位置。所述的高清影像采集装置102安装在转动装置105上，转动装置105带动高清影像采集装置102采集指定角度的高清影像。该控制装置104通过传输装置106连接至中心管理平台200，将影像信号和报警信号发送给中心管理平台200并接收中心管理平台的控制指令。在前端设备中，高清影像采集装置102和转动装置105在影像处理装置103未探测到广角影像发生泥石流或山体滑坡时，自动进入待机休眠状态以降低能耗；当影像处理装置103探测到广角影像发生泥石流或山体滑坡时，将唤醒转动装置105和高清影像采集装置102，对灾情发生区域进行高清影像分析。
前端设备100包括监控模式和灾害自动报警模式，在监控模式下，前端设备100作为一个高清网络云台摄像机设备接受后端控制，后端设备300可以控制前端高清影像采集装置进行变倍聚焦，控制转动装置进行转动，对特定区域进行详细观察；在灾害自动报警模式下，前端设备100执行预定的灾害监控报警程序，对设定区域进行自动的灾害监控，当灾害发生时自动进行报警，无需人为干预。
前端设备100的灾害自动报警模式的处理流程，如图3所示。广角影像采集装置101获取前端设备前方的广角影像并将广角影像发送给影像处理装置103。影像处理装置103对广角影像进行图像分析对是否有泥石流山体滑坡发生进行初步判断。如果未发现山体滑坡或泥石流发生，则持续对广角影像进行分析；如果发现泥石流或山体滑坡发生，则通过控制装置104控制转动装置105转动到山体滑坡或泥石流发生的位置，同时启动高清影像装置102对发生泥石流或山体滑坡的高清影像进行进一步分析。当高清影像检测到确实存在泥石流或山体滑坡发生，则由控制装置104向中心管理平台发送报警信息；当高清影像没有检测到泥石流或山体滑坡发生，清除原报警信息；关闭高清影像装置，继续监视广角影像。
在对视频影像进行分析时，通过以下步骤实现泥石流或山体滑坡的检测：图像预处理、运动目标检测、目标特征提取和统计模式识别处理步骤，如图4所示。其中，采用直方图修正的方法对图像进行预处理。将灰度区间[a,b]内的像素点映射到[zl,zk]区间，通过下面公式：
将原区间内的像素点z映射到新区间内像素点z’，突出的图像中的某些灰度值物体的细节，而又不牺牲其他灰度上的细节。同时可以采用分段灰度变换，使需要的细节灰度值区间得到拉伸，不需要的细节得到压缩，以增强对比度。
建立无限冲击响应模型，acc表示背景，α表示权重，可以得到图像的背景为：
背景acc=权重α×获取的图像+（1-α）×acc；
α取值越大，背景更新的越快。优选的α取值为0.1，获得的画面效果较好。图像的前景图像即移动物体通过当前图像减去背景图像来获得。获取到移动物体图像之后对物体图像特征进行提取并与泥石流或山体滑坡的图像特征进行模式匹配，从而检验出是否发生了泥石流或山体滑坡。
如图5所示，中心管理平台200包括传输装置201和传输装置205、报警分发服务器206、中心控制服务器202、影像分发服务器203和影像存储服务器204。传输装置201、传输装置205均与报警分发服务器206、中心控制服务器202、影像分发服务器203相连接，中心控制服务器202与报警分发服务器206、影像分发服务器203相连接，影像分发服务器203与影响存储服务器相连接。传输装置201负责与前端设备100进行控制指令交互，并接收前端设备100的报警信号和影像信号；传输装置205负责与后端设备300进行控制指令交互，并向后端设备300发送报警信号和影像信号。报警分发服务器206接收所有前端发出的报警信息，在中心控制服务器202的控制下按照预定的规则将报警信息分发到相应的后端设备。中心控制服务器202是中心管理平台的核心，负责与前端设备和后端设备进行控制指令的交互，并对中心管理平台的其他功能模块进行控制。影像分发服务器203负责接收前端设备的影像信号，在中心控制服务器的控制下，将影像信号发送给影像存储服务器204进行存储，并将影像信号发送给后端设备。影像存储服务器204负责对影像信号进行存储，并可根据需要，将存储的影像进行回放。
如图6所示，后端设备300包括两类设备，分别是移动类型的后端设备301和固定类型的后端设备302。在本实施例中，移动类型的后端设备301采用3G智能手机，通过手机客户端软件，可以与中心管理平台通信，随时随地接收报警信息和小分辨率的视频信息；固定类型的后端设备302为通用PC机，由于固定类型的后端设备302的硬件资源较移动类型的后端设备301强大，具有观看完整影像信号的能力，且权限高于移动类型的后端设备301。移动类型的后端设备和固定类型的后端设备相结合，既可避免地域的限制，又可避免设备性能的限制，可根据不同的应用场合使用不同的后端设备。两种类型的后端设备相结合，应用灵活，适用于各种不同应用环境。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (4)
1.一种基于视频的泥石流或山体滑坡报警系统，其特征在于：包括中心管理平台、若干前端设备和若干后端设备，前端设备与中心管理平台之间通过高速通信网相连接，后端设备采用高速通信网或3G网络与中心管理平台相连接；
所述的前端设备包括高清影像采集装置、广角影像采集装置、影像处理装置、控制装置、转动装置和传输装置，所述的高清影像采集装置和广角影像采集装置连接影像处理装置并分别向其传输高清影像和广角影像，所述的影像处理装置与控制装置相连接向其发送报警信息和影像信息，所述控制装置与高清影像采集装置相连接用于控制高清影像采集装置进行变倍聚焦，该控制装置与转动装置连接用于控制安装在转动装置上的高清影像采集装置旋转，该控制装置通过传输装置连接至中心管理平台将影像信号和报警信号发送给中心管理平台并接收中心管理平台的控制指令；
所述中心管理平台包括两个传输装置、报警分发服务器、中心控制服务器、影像分发服务器和影像存储服务器，两个传输装置分别与前端设备和后端设备相连接并同时与报警分发服务器、中心控制服务器、影像分发服务器相连接进行指令交互和数据传输，中心控制服务器与报警分发服务器、影像分发服务器相连接，报警分发服务器接收所有前端设备发出的报警信息，在中心控制服务器的控制下按照预定的规则将报警信息分发到相应的后端设备，影像分发服务器负责接收前端设备的影像信号，在中心控制服务器的控制下，将影像信号发送给影像存储服务器进行存储并将影像信号发送给后端设备。
2.根据权利要求1所述一种基于视频的泥石流或山体滑坡报警系统，其特征在于：所述的后端设备包括移动类型的后端设备和固定类型的后端设备。
3.根据权利要求2所述一种基于视频的泥石流或山体滑坡报警系统，其特征在于：所述的移动类型的后端设备为3G智能手机并通过3G网络与中心管理平台进行通信；所述的固定类型的后端设备为通用PC机并通过高速通信网与中心管理平台进行通信。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种基于视频的泥石流或山体滑坡报警系统，其特征在于：所述的高速通信网为千兆以太网。
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