CN108573234A - 城市井盖缺失状态识别系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种城市井盖缺失状态识别系统,包括:遥感图像接收设备,用于接收来自遥感卫星的遥感图像,所述遥感图像对应于所述遥感图像接收设备所在城市的当前场景;数据存储设备,用于预先存储各个城市的公共设施信息表,每一个城市的公共设施信息表保存了所述城市内的各个公共设施的地址信息,所述城市内的各个公共设施的地址信息包括所述城市内各个井盖的地址信息;地址搜索设备,分别与所述遥感图像接收设备和所述数据存储设备连接,用于基于所述遥感图像接收设备所在城市从所述数据存储设备中搜索对应的公共设施信息表。通过本发明,能够快速检测到城市内的每一个丢失井盖。

Description

城市井盖缺失状态识别系统
技术领域
本发明涉及智慧城市领域,尤其涉及一种城市井盖缺失状态识别系 统。
背景技术
为了实现井盖有关的废弃资源的有效利用,各个国家都做出了一定的 努力,例如,日本颁布了包括《再生资源利用促进法》、《废弃物处理法》 等一系列法规,确定了消费者对废弃物有垃圾密封、分类排放、不非法投 弃和按规定付费的义务。
因此,从法律上来说,日本民众将废旧金属交给回收企业处理不但不 能获得利益,还需要向回收企业交纳处理费。盗贼若想将盗来的井盖变现, 只能找非法金属回收商,而这些非法金属回收商往往是日本警方重点打击 的对象。
尽管如此,由于贫困人口的存在以及井盖易盗取等因素,各国城市内 的井盖丢失的情况层出不穷,丢失井盖造成的公共安全的隐患非常严重, 对行人和车辆的正常行走和行驶带来了很多不便。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种城市井盖缺失状态识别系统, 能够对城市内的各个井盖是否缺失的状态进行快速、批量检测,并确定丢 失的井盖的相应编号,以及发送编号给城市管理方,以便于城市管理方快 速采取行动,避免出现各种交通事故。
为此,本发明至少具备以下几个尤为关键的发明点。
(1)基于遥感卫星图像和城市公共实施地址信息表实现对当前城市 的各个井盖的定位和缺失排查,替换了原本繁琐的人工操作,提高了井盖 缺失检测的效率;
(2)采用图像中随机选取的各个像素点的梯度均值作为图像的复杂 等级,以进行后续对象识别所需的图像帧数的选择,提高了图像处理的自 适应水准;
(3)在进行图像分割前,基于不同算子的特性和待处理图像的分辨 率,选择适应待处理图像本身的算子实现对待处理图像的边缘检测。
根据本发明的一方面,提供了一种城市井盖缺失状态识别系统,所述 系统包括:
遥感图像接收设备,用于接收来自遥感卫星的遥感图像,所述遥感图 像对应于所述遥感图像接收设备所在城市的当前场景;
数据存储设备,用于预先存储各个城市的公共设施信息表,每一个城 市的公共设施信息表保存了所述城市内的各个公共设施的地址信息,所述 城市内的各个公共设施的地址信息包括所述城市内各个井盖的地址信息;
地址搜索设备,分别与所述遥感图像接收设备和所述数据存储设备连 接,用于基于所述遥感图像接收设备所在城市从所述数据存储设备中搜索 对应的公共设施信息表;
井盖遍历设备,分别与所述遥感图像接收设备和所述地址搜索设备连 接,用于接收所述地址搜索设备发送的公共设施信息表,并基于所述公共 设施信息表中各个井盖的地址信息对所述遥感图像接收设备所在城市的 每一个井盖进行缺失排查;在所述井盖遍历设备中,基于所述公共设施信 息表中各个井盖的地址信息对所述遥感图像接收设备所在城市的每一个 井盖进行遍历包括:基于所述公共设施信息表中每一个井盖的地址信息确 定所述遥感图像的对应井盖区域,并输出每一个井盖的地址信息以及其的 对应井盖区域。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述,其中:
图1为根据本发明实施方案示出的城市井盖缺失状态识别系统所应用 的井盖的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的城市井盖缺失状态识别方法的实施方案 进行详细说明。
在各国城市中,大部分下水道井盖都有唯一的编号,且会被纳入下水 道管理系统。以东京为例,东京下水道局给每个井盖都赋予了唯一编号, 编号由井盖类型、井盖识别码和井盖修建日期共同组成,一方面可以快速 识别出损坏的井盖,另一方面可以得知井盖何时寿命到期,应该维修更换。
然而,现有技术中缺乏大批量、快速的井盖实时丢失状态检测机制, 导致城市内安全隐患难以快速发现以及及时解决。为了克服上述不足,本 发明搭建了一种城市井盖缺失状态识别系统。
图1为根据本发明实施方案示出的城市井盖缺失状态识别系统所应用 的井盖的结构方框图,所述井盖包括井盖外环件1和井盖内环件2。
根据本发明实施方案示出的城市井盖缺失状态识别系统包括:
遥感图像接收设备,用于接收来自遥感卫星的遥感图像,所述遥感图 像对应于所述遥感图像接收设备所在城市的当前场景;
数据存储设备,用于预先存储各个城市的公共设施信息表,每一个城 市的公共设施信息表保存了所述城市内的各个公共设施的地址信息,所述 城市内的各个公共设施的地址信息包括所述城市内各个井盖的地址信息;
地址搜索设备,分别与所述遥感图像接收设备和所述数据存储设备连 接,用于基于所述遥感图像接收设备所在城市从所述数据存储设备中搜索 对应的公共设施信息表;
井盖遍历设备,分别与所述遥感图像接收设备和所述地址搜索设备连 接,用于接收所述地址搜索设备发送的公共设施信息表,并基于所述公共 设施信息表中各个井盖的地址信息对所述遥感图像接收设备所在城市的 每一个井盖进行缺失排查;在所述井盖遍历设备中,基于所述公共设施信 息表中各个井盖的地址信息对所述遥感图像接收设备所在城市的每一个 井盖进行遍历包括:基于所述公共设施信息表中每一个井盖的地址信息确 定所述遥感图像的对应井盖区域,并输出每一个井盖的地址信息以及其的 对应井盖区域;
时分双工通信接口,与所述井盖遍历设备连接,用于将所述井盖遍历 设备发送的各条缺失井盖地址信息发送给远端的城市设施管理平台的服 务器处;
分辨率识别设备,用于接收每一个对应井盖区域,对所述每一个对应 井盖区域进行分辨率识别,以获得所述每一个对应井盖区域的实时分辨 率,并输出所述实时分辨率;
自适应处理设备,与所述分辨率识别设备连接,用于接收所述每一个 对应井盖区域和所述实时分辨率,并在所述实时分辨率小于限量时,使用 Sobel算子对所述每一个对应井盖区域进行边缘检测操作,在所述实时分 辨率大于等于限量时,使用Robert算子对所述每一个对应井盖区域进行边 缘检测操作;
图像分割设备,与所述自适应处理设备连接,用于基于所述自适应处 理设备检测到的边缘将所述每一个对应井盖区域中的最大面积的对象所 对应的对象子图像从所述每一个对应井盖区域处分割出来,并输出所述对 象子图像;
FLASH存储设备,与所述自适应处理设备连接,用于存储与Sobel算 子和Robert算子分别对应的边缘检测算法;
图像抓取设备,与所述图像分割设备连接,用于接收所述对象子图像, 以所述对象子图像的中心点为起点,在所述对象子图像中绘制阿基米德曲 线,分别计算所述对象子图像中临近所述阿基米德曲线的各个像素点的各 个梯度,对所述各个像素点的各个梯度进行求均值处理以获得所述对象子 图像对应的复杂等级,并基于所述复杂等级选择进行对象识别需要的后续 帧数,基于确定后续帧数对所述对象子图像的后续图像帧进行抓取,以获 得与所述后续帧数对应的各个图像帧;
特征检测设备,与所述图像抓取设备连接,用于接收所述各个图像帧, 并所述各个图像帧对井盖对象的存在情况进行识别,基于检测结果确定对 应井盖是否缺失,并在确定对应井盖缺失时,将对应井盖区域对应井盖的 地址信息作为一条缺失井盖地址信息输出。
接着,继续对本发明的城市井盖缺失状态识别系统的具体结构进行进 一步的说明。
在所述城市井盖缺失状态识别系统中:
在所述图像抓取设备中,基于所述复杂等级选择进行对象识别需要的 后续帧数包括:所述复杂等级越大,选择的进行对象识别需要的后续帧数 越多。
在所述城市井盖缺失状态识别系统中:
所述遥感图像接收设备在未处于任何城市时,停止与遥感卫星之间的 图像数据通信。
所述城市井盖缺失状态识别系统中还可以包括:
GPS数据采集设备,设置在所述遥感图像接收设备上,用于为提供所 述遥感图像接收设备的当前GPS定位数据;
位置识别设备,分别与所述GPS数据采集设备和所述遥感图像接收设 备连接,用于接收所述当前GPS定位数据,并基于所述当前GPS定位数 据确定所述遥感图像接收设备所在城市。
根据本发明实施方案示出的城市井盖缺失状态识别方法的步骤包括:
使用遥感图像接收设备,用于接收来自遥感卫星的遥感图像,所述遥 感图像对应于所述遥感图像接收设备所在城市的当前场景;
使用数据存储设备,用于预先存储各个城市的公共设施信息表,每一 个城市的公共设施信息表保存了所述城市内的各个公共设施的地址信息, 所述城市内的各个公共设施的地址信息包括所述城市内各个井盖的地址 信息;
使用地址搜索设备,分别与所述遥感图像接收设备和所述数据存储设 备连接,用于基于所述遥感图像接收设备所在城市从所述数据存储设备中 搜索对应的公共设施信息表;
使用井盖遍历设备,分别与所述遥感图像接收设备和所述地址搜索设 备连接,用于接收所述地址搜索设备发送的公共设施信息表,并基于所述 公共设施信息表中各个井盖的地址信息对所述遥感图像接收设备所在城 市的每一个井盖进行缺失排查;在所述井盖遍历设备中,基于所述公共设 施信息表中各个井盖的地址信息对所述遥感图像接收设备所在城市的每 一个井盖进行遍历包括:基于所述公共设施信息表中每一个井盖的地址信 息确定所述遥感图像的对应井盖区域,并输出每一个井盖的地址信息以及 其的对应井盖区域;
使用时分双工通信接口,与所述井盖遍历设备连接,用于将所述井盖 遍历设备发送的各条缺失井盖地址信息发送给远端的城市设施管理平台 的服务器处;
使用分辨率识别设备,用于接收每一个对应井盖区域,对所述每一个 对应井盖区域进行分辨率识别,以获得所述每一个对应井盖区域的实时分 辨率,并输出所述实时分辨率;
使用自适应处理设备,与所述分辨率识别设备连接,用于接收所述每 一个对应井盖区域和所述实时分辨率,并在所述实时分辨率小于限量时, 使用Sobel算子对所述每一个对应井盖区域进行边缘检测操作,在所述实 时分辨率大于等于限量时,使用Robert算子对所述每一个对应井盖区域进 行边缘检测操作;
使用图像分割设备,与所述自适应处理设备连接,用于基于所述自适 应处理设备检测到的边缘将所述每一个对应井盖区域中的最大面积的对 象所对应的对象子图像从所述每一个对应井盖区域处分割出来,并输出所 述对象子图像;
使用FLASH存储设备,与所述自适应处理设备连接,用于存储与Sobel 算子和Robert算子分别对应的边缘检测算法;
使用图像抓取设备,与所述图像分割设备连接,用于接收所述对象子 图像,以所述对象子图像的中心点为起点,在所述对象子图像中绘制阿基 米德曲线,分别计算所述对象子图像中临近所述阿基米德曲线的各个像素 点的各个梯度,对所述各个像素点的各个梯度进行求均值处理以获得所述 对象子图像对应的复杂等级,并基于所述复杂等级选择进行对象识别需要 的后续帧数,基于确定后续帧数对所述对象子图像的后续图像帧进行抓 取,以获得与所述后续帧数对应的各个图像帧;
使用特征检测设备,与所述图像抓取设备连接,用于接收所述各个图 像帧,并所述各个图像帧对井盖对象的存在情况进行识别,基于检测结果 确定对应井盖是否缺失,并在确定对应井盖缺失时,将对应井盖区域对应 井盖的地址信息作为一条缺失井盖地址信息输出。
接着,继续对本发明的城市井盖缺失状态识别方法的具体步骤进行进 一步的说明。
所述城市井盖缺失状态识别方法中:
在所述图像抓取设备中,基于所述复杂等级选择进行对象识别需要的 后续帧数包括:所述复杂等级越大,选择的进行对象识别需要的后续帧数 越多。
所述城市井盖缺失状态识别方法中:
所述遥感图像接收设备在未处于任何城市时,停止与遥感卫星之间的 图像数据通信。
所述城市井盖缺失状态识别方法还可以包括:
使用GPS数据采集设备,设置在所述遥感图像接收设备上,用于为提 供所述遥感图像接收设备的当前GPS定位数据;
使用位置识别设备,分别与所述GPS数据采集设备和所述遥感图像接 收设备连接,用于接收所述当前GPS定位数据,并基于所述当前GPS定 位数据确定所述遥感图像接收设备所在城市。
另外,GPS计划在美国联合计划局的领导下诞生,该方案将24颗卫 星放置在互成120度的三个轨道上。每个轨道上有8颗卫星,地球上任何 一点均能观测到6至9颗卫星。这样,粗码精度可达100m,精码精度为 10m。由于预算压缩,GPS计划不得不减少卫星发射数量,改为将18颗卫 星分布在互成60度的6个轨道上,然而这一方案使得卫星可靠性得不到保障。1988年又进行了最后一次修改:21颗工作星和3颗备用星工作在 互成60度的6条轨道上。这也是GPS卫星所使用的工作方式。
GPS导航系统是以全球24颗定位人造卫星为基础,向全球各地全天 候地提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电导航定位系统。它由三 部分构成,一是地面控制部分,由主控站、地面天线、监测站及通讯辅助 系统组成。二是空间部分,由24颗卫星组成,分布在6个轨道平面。三 是用户装置部分,由GPS接收机和卫星天线组成。民用的定位精度可达10米内。
采用本发明的城市井盖缺失状态识别系统,针对现有技术中井盖丢失 情况难以大批量快速定位的技术问题,通过基于遥感卫星图像和城市公共 实施地址信息表实现对当前城市的各个井盖的定位和缺失排查,替换了原 本繁琐的人工操作,提高了井盖缺失检测的效率,更为重要的是,为了提 高检测精度和效率,采用图像中随机选取的各个像素点的梯度均值作为图 像的复杂等级,以进行后续对象识别所需的图像帧数的选择,提高了图像 处理的自适应水准,以及在进行相关图像分割前,基于不同算子的特性和 待处理图像的分辨率,选择适应待处理图像本身的算子实现对待处理图像 的边缘检测。
可以理解的是,虽然本发明已以较佳实施例披露如上,然而上述实施 例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言,在不脱离 本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术 方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此, 凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例 所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的 范围内。

Claims (4)

1.一种城市井盖缺失状态识别系统,其特征在于,所述系统包括:
遥感图像接收设备,用于接收来自遥感卫星的遥感图像,所述遥感图像对应于所述遥感图像接收设备所在城市的当前场景;
数据存储设备,用于预先存储各个城市的公共设施信息表,每一个城市的公共设施信息表保存了所述城市内的各个公共设施的地址信息,所述城市内的各个公共设施的地址信息包括所述城市内各个井盖的地址信息;
地址搜索设备,分别与所述遥感图像接收设备和所述数据存储设备连接,用于基于所述遥感图像接收设备所在城市从所述数据存储设备中搜索对应的公共设施信息表;
井盖遍历设备,分别与所述遥感图像接收设备和所述地址搜索设备连接,用于接收所述地址搜索设备发送的公共设施信息表,并基于所述公共设施信息表中各个井盖的地址信息对所述遥感图像接收设备所在城市的每一个井盖进行缺失排查;在所述井盖遍历设备中,基于所述公共设施信息表中各个井盖的地址信息对所述遥感图像接收设备所在城市的每一个井盖进行遍历包括:基于所述公共设施信息表中每一个井盖的地址信息确定所述遥感图像的对应井盖区域,并输出每一个井盖的地址信息以及其的对应井盖区域;
时分双工通信接口,与所述井盖遍历设备连接,用于将所述井盖遍历设备发送的各条缺失井盖地址信息发送给远端的城市设施管理平台的服务器处;
分辨率识别设备,用于接收每一个对应井盖区域,对所述每一个对应井盖区域进行分辨率识别,以获得所述每一个对应井盖区域的实时分辨率,并输出所述实时分辨率;
自适应处理设备,与所述分辨率识别设备连接,用于接收所述每一个对应井盖区域和所述实时分辨率,并在所述实时分辨率小于限量时,使用Sobel算子对所述每一个对应井盖区域进行边缘检测操作,在所述实时分辨率大于等于限量时,使用Robert算子对所述每一个对应井盖区域进行边缘检测操作;
图像分割设备,与所述自适应处理设备连接,用于基于所述自适应处理设备检测到的边缘将所述每一个对应井盖区域中的最大面积的对象所对应的对象子图像从所述每一个对应井盖区域处分割出来,并输出所述对象子图像;
FLASH存储设备,与所述自适应处理设备连接,用于存储与Sobel算子和Robert算子分别对应的边缘检测算法;
图像抓取设备,与所述图像分割设备连接,用于接收所述对象子图像,以所述对象子图像的中心点为起点,在所述对象子图像中绘制阿基米德曲线,分别计算所述对象子图像中临近所述阿基米德曲线的各个像素点的各个梯度,对所述各个像素点的各个梯度进行求均值处理以获得所述对象子图像对应的复杂等级,并基于所述复杂等级选择进行对象识别需要的后续帧数,基于确定后续帧数对所述对象子图像的后续图像帧进行抓取,以获得与所述后续帧数对应的各个图像帧;
特征检测设备,与所述图像抓取设备连接,用于接收所述各个图像帧,并所述各个图像帧对井盖对象的存在情况进行识别,基于检测结果确定对应井盖是否缺失,并在确定对应井盖缺失时,将对应井盖区域对应井盖的地址信息作为一条缺失井盖地址信息输出。
2.如权利要求1所述的城市井盖缺失状态识别系统,其特征在于:
在所述图像抓取设备中,基于所述复杂等级选择进行对象识别需要的后续帧数包括:所述复杂等级越大,选择的进行对象识别需要的后续帧数越多。
3.如权利要求2所述的城市井盖缺失状态识别系统,其特征在于:
所述遥感图像接收设备在未处于任何城市时,停止与遥感卫星之间的图像数据通信。
4.如权利要求3所述的城市井盖缺失状态识别系统,其特征在于,还包括:
GPS数据采集设备,设置在所述遥感图像接收设备上,用于为提供所述遥感图像接收设备的当前GPS定位数据;
位置识别设备,分别与所述GPS数据采集设备和所述遥感图像接收设备连接,用于接收所述当前GPS定位数据,并基于所述当前GPS定位数据确定所述遥感图像接收设备所在城市。
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