CN106600905A - 一种有效的地质灾害监测系统 - Google Patents

Abstract

一种有效的地质灾害监测系统，包括数据采集模块、图像采集模块、信息传输模块和远程监控中心；所述数据采集模块用于采集现场地质变化数据，图像采集模块用于采集现场地质的图像信息；采集得到的地质变化数据和图像信息通过信息传输模块传输给后台监控中心，由后台监控中心对接收到的地质变化数据和图像信息进行分析处理，并在判断地质处于危险状态时进行报警。本发明的有益效果为：通过各模块之间的相互配合，能够及时有效的将采集到的地质信息准确地传输给后台监控中心，后台监控中心通过对接收到的地质信息的分析处理及时判断地质情况的好坏并在出现危险时进行报警。

Description

一种有效的地质灾害监测系统

技术领域

本发明创造涉及地质灾害监测领域，具体涉及一种有效的地质灾害监测系统。

背景技术

地质灾害主要是由于自然和人为作用对地质环境的灾难性破坏，主要变现为坍塌、滑坡、泥石流和地面裂缝等现象。我国是世界上地质灾害最严重的国家之一，地质灾害的发生不仅造成了大量的财产损失，还严重威胁人们的生命安全。近年来，各类地质灾害的发生已经引起了全世界范围内的关注，地质灾害因其具有突发性，难预测以及地点的不确定性使得预防地质灾害的发生及其困难，因此，开发一种能够实时有效的地质灾害监测系统，对于预防地质灾害的发生以及在发生的第一瞬间进行组织救援等都具有重要的社会价值。

针对上述问题，本发明旨在提供一种有效的地质灾害监测系统。

本发明创造的目的通过以下技术方案实现：

一种有效的地质灾害监测系统，包括数据采集模块、图像采集模块、信息传输模块和远程监控中心，数据采集模块用于采集现场地质变化数据，图像采集模块用于采集现场的地质图像信息，采集得到的地质变化数据和地质图像信息通过信息传输模块传输给后台监控中心，由后台监控中心对接收到的地质变化数据和图像视频信息进行分析处理，并在判断地质处于危险状态时及进行报警。

优选地，所述数据采集模块包括用于监测雨量和风力的第一传感器组件和用于监测地下水位、地质位移和土壤变化的第二传感器组件。

优选地，所述后台监控中心包括信息分析单元、图像显示单元和报警单元，信息分析单元用于对接收到的地质变化数据和图像信息进行分析处理，并在判断地质处于危险状态时即令报警单元进行报警，图像显示单元用于实时显示接收到的地质图像信息。

优选地，所述图像采集模块包括照明单元、摄像单元和图像处理单元，照明单元用于在摄像单元拍摄时光线不足的情况下进行补光，摄像单元用于采集监测范围内的地质图像信息，图像处理单元用于对采集得到地质图像信息进行处理。

优选地，所述图像处理单元还包括图像优化子单元和目标检测子单元，图像优化子单元用于去除重复率较高的地质图像并对剩余图像进行裁剪，目标检测子单元用于去除图像中的阴影从而提取图像中的有用目标。

优选地，所述目标优化子单元用于去除重复率较高的地质图像并对剩余图像进行裁剪，具体包括：

(1)对于两幅图像A和B，提取图像A中i位置处像素点红色、绿色和蓝色的颜色分量值r_i、g_i、b_i，和图像B中j位置处像素点红色、绿色和蓝色的颜色分量值R_j、G_j、B_j，定义相似性检验系数ε，

当ε>0.23时，则随机选取其中一幅图像作为重复图像去除；

(2)对剩余的地质图像进行裁剪，具体包括：

对含有信息量较少的图像的四周边缘进行裁剪，保留图像的中间部分，裁剪后保留的中间部分区域如下公式确定：

式中，L表示裁剪后的图像的面积，M表示原有图像面积，h_min为摄像机的最短焦距，h为摄像机采集图像时所用的实际焦距。

本发明的有益效果为：设置数据采集模块、图像采集模块、信息传输模块和远程监控中心，结构简单，灵活方便；并且通过各模块之间的相互配合，能够及时有效的将采集到的地质信息准确地传输给后台监控中心，后台监控中心通过对接收到的地质信息的分析处理及时判断地质情况的好坏并在出现危险时进行报警。

附图说明

利用附图对发明创造作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明创造的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明结构示意图；

图2是图像处理单元的结构示意图；

图3是后台监控中心的结构示意图。

附图标记：

数据采集模块1、图像采集模块2、信息传输模块3、后台监控中心4、照明单元21、摄像单元22、图像处理单元23、图像优化子单元231、目标检测子单元232、信息分析单元41、图像显示单元42、报警单元43。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本实施例的一种有效的地质灾害监测系统，包括数据采集模1、图像采集模块2、信息传输模块3和远程监控中心4，数据采集模块1用于采集现场地质变化数据，图像采集模块2用于采集现场的地质图像信息；采集得到的地质变化数据和地质图像信息通过信息传输模块3传输给后台监控中心4，由后台监控中心4对接收到的地质变化数据和图像信息进行分析处理，并在判断地质处于危险状态时及进行报警。

优选地，所述数据采集模块1包括用于监测雨量和风力的第一传感器组件和用于监测地下水位、地质位移和土壤变化的第二传感器组件。

优选地，所述后台监控中心4包括信息分析单元41、图像显示单元42和报警单元43，信息分析单元41用于对接收到的地质变化数据和图像视频信息进行分析处理，并在判断地质处于危险状态时及令报警单元43进行报警，图像显示单元43用于实时显示接收到的地质图像信息。

优选地，所述图像采集模块2包括照明单元21、摄像单元22和图像处理单元23，照明单元21用于在摄像单元拍摄时光线不足的情况下进行补光，摄像单元22用于采集监测范围内的地质图像信息，图像处理单元23用于对采集得到地质图像信息进行处理。

本发明上述实施例设置数据采集模块、图像采集模块、信息传输模块和远程监控中心，结构简单，灵活方便；并且通过各模块之间的相互配合，能够及时有效的将采集到的地质信息准确地传输给后台监控中心，后台监控中心通过对接收到的地质信息的分析处理及时判断地质情况的好坏并在出现危险时进行报警。

优选地，所述图像处理单元23还包括图像优化子单元231和目标检测子单元232，图像优化子单元231用于去除重复率较高的地质图像并对剩余图像进行裁剪，目标检测子单元232用于去除图像中的阴影从而提取图像中的有用目标。

本优选实施例构建了图像处理单元，实现了对接收到的地质图像的有效处理，有利用后台监控中心对地质情况的分析处理，提高了系统的工作效率。

优选地，所述目标优化子单元231用于去除重复率较高的地质图像并对剩余图像进行裁剪，具体包括：

(1)对于两幅图像A和B，提取图像A中i位置处像素点红色、绿色和蓝色的颜色分量值r_i、g_i、b_i，和图像B中j位置处像素点红色、绿色和蓝色的颜色分量值R_j、G_j、B_j，定义相似性检验系数ε，

当ε>0.23时，则随机选取其中一幅图像作为重复图像去除；

(2)对剩余的地质图像进行裁剪，具体包括：

对含有信息量较少的图像的四周边缘进行裁剪，保留图像的中间部分，裁剪后保留的中间部分区域如下公式确定：

式中，L表示裁剪后的图像的面积，M表示原有图像面积，h_min为摄像机的最短焦距，h为摄像机采集图像时所用的实际焦距。

本优选实施例实现了对接收到的重复率较高的地质图像的有效去除，并对剩余图像进行裁剪，大大缩减了计算量，提高了图像处理效率。

优选地，所述目标检测子单元232用于去除图像中的阴影从而提取图像中的有用目标，具体包括：

(1)从接收到的图像中获取目标的光照无关图，具体包括：

a.获取地质图像中每个像素点i所对应的R、G、B颜色分量值r_i、g_i、b_i，并对其进行降维，

式中，d_i＝[r_i，g_i，b_i],O是地质图像中像素点总数。

b.将得到的二维向量进行投影处理，获得投影后的灰度值p_i，具体为：

c.将获得的本证灰度值p_i按照下列公式进行处理，具体为：

d.建立灰度值p′_i的直方图，取一个固定的分组数u以获得固定的组距，分组数u满足最小分组数；

e.计算本征图在角度ω的熵，其计算公式为：

式中，g_j为直方图组j中像素点的总数，u为直方图分组数，q_ω为直方图信息熵。

f.采用从0到180°进行投影，获取每个角度投影得到的本征图，按照上述方法计算本征图在每个角度ω的熵，从而求得最小熵q_ω′，具体为：

q_ω′＝minq_ωω∈(0,180°)

g.最小熵q_ω′所对应的角度就是本征角ω′,其对应灰度图像即为目标的光照无关图Y_o。

(2)利用背景减除获取含有阴影的目标图像Y，在图像Y分割出目标区间的直方图和阴影区间的直方图，具体包括：

a.建立目标Y的直方图，确定其分组数为l，其分割点即为l个；

b.每个分割点设为初始阈值,对每个阈值左右两边的直方图进行计算,

式中，l为直方图分组数，n_i为组i中的像素数点数，m为初始阈值。

c.上述计算得到的z_m′所对应的初始阈值m即为分割点b,利用下列公式对b两端的直方图进行计算，

式中，u_j为图像灰度级为j的像素点的概率，b为目标区间和阴影区间直方图的分割点。

(3)对目标光照无光图的直方图、目标区间以及阴影区间直方图之间进行相似性比较，从而得到目标区间，定义目标区间T_i的检验公式如下：

Y_i＝|Y_i-q_ω′|-0.056(i＝1、2)

本发明针对不同状态下的待检测目标对本实施例进行了一系列测试，测试结果如下面所示：

检测目标状态	目标检出率
		静止物体	100％
运动物体	100％
		静止人体	100％
运动人体	99％

从上表中可以看出，本实施例对不同状态下的目标检测时都具有较高的检出率，因此本系统完全能够满足地质灾害监测系统的需求。

本优选实施例设置的目标检测单元，与现有技术相比，利用直方图之间的匹配，进行目标的检测，确保了目标检测的准确性。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种有效的地质灾害监测系统，其特征是，包括数据采集模块、图像采集模块、信息传输模块和远程监控中心，数据采集模块用于采集现场地质变化数据，图像采集模块用于采集现场的地质图像信息，采集得到的地质变化数据和地质图像信息通过信息传输模块传输给后台监控中心，由后台监控中心对接收到的地质变化数据和图像视频信息进行分析处理，并在判断地质处于危险状态时及进行报警。

2.根据权利要求1所述的一种有效的地质灾害监测系统，其特征是，所述数据采集模块包括用于监测雨量和风力的第一传感器组件和用于监测地下水位、地质位移和土壤变化的第二传感器组件。

3.根据权利要求2所述的一种有效的地质灾害监测系统，其特征是，所述后台监控中心包括信息分析单元、图像显示单元和报警单元，信息分析单元用于对接收到的地质变化数据和图像信息进行分析处理，并在判断地质处于危险状态时即令报警单元进行报警，图像显示单元用于实时显示接收到的地质图像信息。

4.根据权利要求3所述的一种有效的地质灾害监测系统，其特征是，所述图像采集模块包括照明单元、摄像单元和图像处理单元，照明单元用于在摄像单元拍摄时光线不足的情况下进行补光，摄像单元用于采集监测范围内的地质图像信息，图像处理单元用于对采集得到地质图像信息进行处理。

5.根据权利要求4所述的一种有效的图像处理系统，其特征是，所述图像处理单元还包括图像优化子单元和目标检测子单元，图像优化子单元用于去除重复率较高的地质图像并对剩余图像进行裁剪，目标检测子单元用于去除图像中的阴影从而提取图像中的有用目标。

6.根据权利要求5所述的一种有效的图像处理系统，其特征是，所述目标优化子单元用于去除重复率较高的地质图像并对剩余图像进行裁剪，具体包括：

(1)对于两幅图像A和B，提取图像A中i位置处像素点红色、绿色和蓝色的颜色分量值r_i、g_i、b_i，和图像B中j位置处像素点红色、绿色和蓝色的颜色分量值R_j、G_j、B_j，定义相似性检验系数ε，

$\mathrm{\ϵ}=e^{\left|\frac{\sqrt[3]{r_i{g}_i{b}_i}-\sqrt[3]{R_j{G}_j{B}_j}}{\sqrt[3]{r_i{g}_i{b}_i}+\sqrt[3]{R_j{G}_j{B}_j}}\right|}$

当ε>0.23时，则随机选取其中一幅图像作为重复图像去除；

(2)对剩余的地质图像进行裁剪，具体包括：

对含有信息量较少的图像的四周边缘进行裁剪，保留图像的中间部分，裁剪后保留的中间部分区域如下公式确定：

$L=M*e^{(1+\frac{h_{\min }}{h})}$

式中，L表示裁剪后的图像的面积，M表示原有图像面积，h_min为摄像机的最短焦距，h为摄像机采集图像时所用的实际焦距。