CN106778693A - 一种基于视频分析的泥石流监测预警方法及监测预警设备 - Google Patents

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范立民
贺卫中
李博
李永红
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Xi'an Jetta Observing And Controlling Co Ltd
Shaanxi Province Geologic Media Monitoring Master Station
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Xi'an Jetta Observing And Controlling Co Ltd
Shaanxi Province Geologic Media Monitoring Master Station
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Abstract

本发明公开了一种基于视频分析的泥石流监测预警方法，通过摄像头拍摄靶标位置，并与初始位置进行比对，当靶标消失或与初始位置相比超过设定的阈值时，通过GPRS通讯模块向远程服务器发送信息。本发明还公开了用于该方法的设备，包括安装在泥石流沟道中的标靶，与标靶相对的固定位置处设置有摄像头，摄像头与DSP处理器连接，DSP处理器同时还与GPRS通讯模块、数据存贮器连接，GPRS通讯模块又与控制端的远程服务器信号连接。本发明较常规设备降低了设备功耗，提高泥石流监测预警的可靠性、准确性。

Description

一种基于视频分析的泥石流监测预警方法及监测预警设备
技术领域
本发明属于地质灾害监测技术领域，具体涉及一种基于视频分析的泥石流监测预警方法，还涉及了用于该方法的监测预警设备。
背景技术
目前国内专业用于泥石流地质灾害监测的仪器设备较多，有用于监测泥石流物源的土壤含水率、地下水、深部位移以及监测泥石流后脑、中段的降雨量等设备，这些设备均可进行实时在线监测泥石流稳定状况以及发生的可能性预判。在泥石流的沟道、形成流通区域内的监测中，主要进行泥石流的泥位监测、次声波、地声波监测。泥石流流通区域的泥位监测主要使用雷达物位计；次声波和地声波的监测主要采用相关噪音捕捉设备，同时进行后期分析处理，当灾害发生时，用次声传感器或地声传感器侦测大地或空气中的声音波段。但应用中，振动、工程施工、山体爆破及大型设备的运转都有可能产生与泥石流相近的声音波段，因此会造成监测设备误判。关于采用声音监测技术，需要设备实时保持与上位机通讯，无法减轻功耗问题，有存在蓄电池供电情况下，电量不足或误点，从而造成漏报现象。同时，声音监测转换为电压值的上报与判断，其预警阈值目前尚无相关理论及实践经验支持；物源体的土壤含水率、地下水等监测数据存在同样的问题，对于数据的预警造成了比较大的缺陷，不能确定捕捉到的声音波段或监测到的相关指标为泥石流发生。从而无法准确预报灾害的发生，造成泥石流监测预警不够精确。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于视频分析的泥石流监测预警方法，解决了现有技术中存在的监测预警方法误判和预警不够精确的问题。
本发明的另一目的是提供用于上述监测预警方法的监测预警设备。
本发明所采用的一个技术方案是，一种基于视频分析的泥石流监测预警方法，包括以下步骤：
步骤1，标靶安装在泥石流沟道中，采用安装在固定位置处的摄像头拍摄靶标的初始位置，DSP处理器接收到摄像头视频信号，对图像进行处理并识别出靶标初始位置，将初始位置数据存贮到数据存贮器。
步骤2，每间隔固定时间，摄像头拍摄一次靶标，并再通过DSP处理器对图像进行处理，识别图像中靶标位置，与初始位置图像相比对，当发现新拍摄照片中靶标消失，或靶标位置与初始位置相比超过设定的阈值时，DSP处理器立即打开GPRS通讯模块，向远程服务器发送报警信心和现地图像，进行远程人工二次比对，确认泥石流是否发生。
本方案的特点还在于：
DSP处理器还连接有报警器，当发现新拍摄照片中靶标消失，或靶标位置与初始位置相比超过设定的阈值时，DSP处理器同时还通过报警器进行现地报警。
靶标位置未超过阈值时，GPRS通讯模块大部分时间处于关闭状态，DSP处理器只在设定的时间打开GPRS通讯模块，向远程服务器发送正常信号，随即立即关闭GPRS通讯模块。
步骤2对图像进行处理及识别图像中靶标位置具体为，先对图像进行二值化处理，再通过重心法计算得到的靶标重心位置坐标；与初始位置图像相比对，指将新拍摄照片中靶标重心位置坐标与靶标初始重心位置坐标进行比较。
本发明所采用的另一个技术方案是，用于上述监测预警方法的监测预警设备，包括安装在泥石流沟道内的标靶，与标靶相对的固定位置处设置有摄像头，摄像头与DSP处理器连接，DSP处理器同时还与GPRS通讯模块和数据存贮器连接，GPRS通讯模块又与控制端的远程服务器信号连接。
本方案的特点还在于：
泥石流监测预警设备还包括报警器，报警器与DSP处理器连接。
数据存贮器型号为(s29gl032n90tf104)。
DSP处理器型号为(tms320dm642)。
本发明的有益效果是，本发明的泥石流监测预警装置基于图像处理技术、现地报警和基于GPRS模块的远程预警，将这两种应用有机的融合到一起，实现了一种新方法在地质灾害监测领域中泥石流监测的应用，增加了地质灾害监测领域中泥石流监测预警的手段，较常规设备降低了设备功耗，提高泥石流监测预警的可靠性、准确性。
附图说明
图1是本发明基于视频分析的泥石流监测预警设备的结构示意图。
图中，1.摄像头，2.DSP处理器，3.报警器，4.GPRS通讯模块，5.数据存贮器，6.标靶。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明基于视频分析的泥石流监测预警装置结构如图1所示，包括安装在泥石流物源上的标靶6，与标靶6相对应位置处设置有摄像头1，摄像头1与DSP处理器2连接，DSP处理器2同时还与报警器3、GPRS通讯模块4、数据存贮器5连接，GPRS通讯模块4又与控制端的远程服务器信号连接。其中，数据存贮器5型号为s29gl032n90tf104，DSP处理器2型号为tms320dm642。摄像头1的安装位置应当是固定不变的，不受泥石流发生与否的影响。
本发明基于视频分析的泥石流监测预警方法如下：
将标靶6安装在泥石流沟道中，摄像头1拍摄靶标6的初始位置，DSP处理器2接收到摄像头1视频信号，通过图像处理技术将图像处理成黑白两色照片，具体计算见公式(1)：
Gray＝(R*30+G*59+B*11+50)/100 (1)
其中Gray是每个点的灰度，R、G、B为每个点的三色数据值。取整个图像的灰度平均值为灰度阈值，当点的灰度值大于阈值得1，小于等于灰度阈值得0，从而得到整个图像的二值化图形。靶标6在图像中是白色，其他背景为黑色，通过重心法计算出靶标6初始重心位置坐标，得到靶标初始位置，将数据存贮到数据存贮器5。然后每间隔固定时间，摄像头1拍摄一次靶标6，DSP2识别图像中靶标6位置，即重心位置坐标，对图像进行处理后与初始位置图像的重心位置坐标相比对，当发现新拍摄照片中靶标6消失，或靶标6位置与初始位置相比超过设定的位移阈值时，说明标靶6位置发生较大移动，DSP处理器2则立即打开GPRS通讯模块4向远程服务器发送报警信息及现地图像，进行远程人工二次比对，确认泥石流是否发生，同时通过报警器3进行现地报警。靶标6位置未超过阈值时，GPRS通讯模块4大部分时间处于关闭状态，DSP处理器2只在设定的时间打开GPRS通讯模块4，向远程服务器发送正常信号，随即立即关闭GPRS通讯模块4。其中位移阈值由专家根据现场具体情况设定。
本发明的泥石流监测预警装置，基于图像处理技术、现地报警和基于GPRS模块的远程预警，将这两种应用有机的融合到一起，实现了一种新方法在地质灾害监测领域中泥石流监测的应用。增加了地质灾害监测领域中泥石流监测预警的手段，较常规设备降低了设备功耗，提高泥石流监测预警的可靠性、准确性。与以往其他领域的视频识别应用相比，本系统更为简单可靠。如产品检测中，要检测不同产品，而本系统是对同一目标进行检测。

Claims (8)

1.一种基于视频分析的泥石流监测预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，标靶安装在泥石流沟道中，采用安装在固定位置处的摄像头拍摄靶标的初始位置，DSP处理器接收到摄像头视频信号，对图像进行处理并识别出靶标初始位置，将初始位置数据存贮到数据存贮器；
步骤2，每间隔固定时间，摄像头拍摄一次靶标，并再通过DSP处理器对图像进行处理，识别图像中靶标位置，与初始位置图像相比对，当发现新拍摄照片中靶标消失，或靶标位置与初始位置相比超过设定的阈值时，DSP处理器立即打开GPRS通讯模块，向远程服务器发送报警信心和现地图像，进行远程人工二次比对，确认泥石流是否发生。
2.根据权利要求1所述的基于视频分析的泥石流监测预警方法，其特征在于，所述DSP处理器还连接有报警器，当发现新拍摄照片中靶标消失，或靶标位置与初始位置相比超过设定的阈值时，所述DSP处理器同时还通过报警器进行现地报警。
3.根据权利要求1所述的基于视频分析的泥石流监测预警方法，其特征在于，所述靶标位置未超过阈值时，GPRS通讯模块大部分时间处于关闭状态，DSP处理器只在设定的时间打开GPRS通讯模块，向远程服务器发送正常信号，随即立即关闭GPRS通讯模块。
4.根据权利要求1所述的基于视频分析的泥石流监测预警方法，其特征在于，步骤2所述对图像进行处理及识别图像中靶标位置具体为，先对图像进行二值化处理，再通过重心法计算得到的靶标重心位置坐标；与初始位置图像相比对，指将新拍摄照片中靶标重心位置坐标与靶标初始重心位置坐标进行比较。
5.一种基于视频分析的泥石流监测预警设备，其特征在于，包括安装在体或泥石流沟道中的标靶(6)，与标靶(6)相对的固定位置处设置有摄像头(1)，摄像头(1)与DSP处理器(2)连接，DSP处理器(2)同时还与GPRS通讯模块(4)和数据存贮器(5)连接，所述GPRS通讯模块(4)又与控制端的远程服务器信号连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于视频分析的泥石流监测预警设备，其特征在于，所述泥石流监测预警设备还包括报警器(3)，报警器(3)与所述DSP处理器(2)连接。
7.根据权利要求5所述的一种基于视频分析的泥石流监测预警设备，其特征在于，所述数据存贮器(5)型号为s29gl032n90tf104。
8.根据权利要求5所述的一种基于视频分析的泥石流监测预警设备，其特征在于，所述DSP处理器(2)型号为tms320dm642。
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