CN112461206A - 地貌潜变观测设备 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种地貌潜变观测设备，地貌潜变观测设备包括摄像装置以及处理单元，摄像装置对地貌进行影像采集，以提供地貌对应的多期的定期影像，处理单元撷取划分为多个细胞区域的定期影像，并以哈希算法分别计算每一个细胞区域的定期影像以成为字符串，且对比相同细胞区域的前期定期影像与本期定期影像所产生字符串之间的相似度，当相似度低于阈值时，则产生地貌潜变信息。藉此地貌潜变观测设备能于远端直接进行快速、全面的观测，并能够提前发现地表外形的异常状态，从而可以有效阻止潜变灾难的发生。

Description

地貌潜变观测设备

技术领域

本发明涉及一种地貌潜变观测设备，尤其涉及一种能监控广大地貌潜变发生的地貌潜变观测设备。

背景技术

中国气候多变，地形复杂，生态环境脆弱，是世界上自然灾害最严重的国家之一，多发的自然灾害屡次考验着整个社会的公共安全体系和社会保障能力。发布自然灾害预警信息为政府防灾减灾工作的重要组成部分以及基础工作，并逐渐引起了广泛的重视。

地貌中的潜变是造成地貌变化的主因，严重的潜变灾难甚至会造成生命与财产的损失。而地表下的潜变对于地表外形是会有微细变化的，长期监测此微细变化，将会是预防潜变所带来的灾难的重要手段。

潜变灾难包括滑坡、雪崩、挡土墙与类似工程体的变形崩坏。

目前，监测地貌潜变的预警措施通常是动用大量人力和各种仪器，常见监测方法有山地插标法，这种方法需要专业人员操作，过程极为复杂，需要派遣人力到山地进行插标，并且人力物力投入量大，技术手段单一，只有少数重灾区适合用此法进行监测。

因此，本发明的主要目的在于提供一种地貌潜变观测设备，能及时有效地监测山体潜变状态，不需要在被观测的地貌上装设标示器，即能于远端直接进行快速、全面的观测，并能够提前发现地表外形的异常状态，从而可以有效阻止潜变灾难的发生。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种地貌潜变观测设备，能及时有效地监测山体潜变状态，不需要在被观测的地貌上装设标示器，即能于远端直接进行快速、全面的观测，并能够提前发现地表外形的异常状态，从而可以有效阻止潜变灾难的发生。

为达所述优点至少其中之一或其他优点，本发明提出一种地貌潜变观测设备，地貌潜变观测设备包括摄像装置以及处理单元。

摄像装置用于对地貌进行影像采集，以提供地貌对应的多期的定期影像。

处理单元用于撷取划分为多个细胞区域的定期影像，以哈希(image hash)算法分别计算每一个细胞区域的定期影像以成为字符串，并对比相同细胞区域的前期定期影像与本期定期影像所产生字符串之间的相似度，当相似度低于阈值时，产生地貌潜变信息。

其中，地貌潜变观测设备更可以包括固定机构及外壳，外壳用于收容摄像装置及处理单元，固定机构用于固定外壳。

地貌潜变观测设备更包括储存模块，用于储存多期的定期影像。

所述哈希算法至少为A哈希(aHash)、D哈希(dHash)及P哈希(pHash)之一。

前述多个细胞区域为规则排列，或也可为不规则排列。

进一步说明，多个细胞区域可以是由处理单元进行划分。此外，地貌潜变观测设备更可以包括细胞格镜头，而多个细胞区域也可以是由细胞格镜头进行划分。

为达所述优点至少其中之一或其他优点，本发明的又一实施例可进一步提出一种地貌潜变观测设备，包括细胞格镜头、摄像装置以及处理单元。

细胞格镜头具有多个分隔线。

摄像装置通过细胞格镜头对地貌进行影像采集，以提供地貌对应的多期的定期影像，其中定期影像被多个分隔线分隔为多个细胞区域。

处理单元撷取划分为多个细胞区域的定期影像，使用哈希算法分别计算每一个细胞区域的定期影像以成为字符串，对比相同细胞区域的前期定期影像与本期定期影像所产生字符串之间的相似度，当相似度低于阈值时，产生地貌潜变信息。

进一步，地貌潜变观测设备更可以包括固定机构及外壳，外壳用于收容摄像装置及处理单元，固定机构用于固定外壳。

因此，利用本发明所提供一种地貌潜变观测设备，能及时有效地监测山体潜变状态，藉由细胞区域的划分与哈希算法的运用，不需要在被观测的地貌上装设标示器，即能于远端直接进行快速、全面的观测，并能够提前发现地表外形的异常状态，从而可以有效阻止潜变灾难的发生。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本发明一实施例的整体示意图；

图2A是本发明图1实施例的前期的定期地貌影像图；

图2B是本发明图1实施例的本期的定期地貌影像图；

图3A是本发明将图2A撷取的地貌影像图划分为20个细胞区域的示意图；

图3B是本发明将图2B撷取的地貌影像图划分为20个细胞区域的示意图；以及

图4是本发明另一实施例的整体示意图。

附图标记：10-地貌潜变观测设备 12-摄像装置 14-处理单元 16-固定机构 18-外壳 22-细胞格镜头 24-细胞区域 26-待测地貌

具体实施方式

这里所公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的，并且是用于描述本发明的示例性实施例的目的。但是本发明可以通过许多替换形式来具体实现，并且不应当被解释成仅仅受限于这里所阐述的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。另外，术语“包括”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。

请参阅图1，图1是本发明一实施例的整体示意图。为达所述优点至少其中之一或其他优点，本发明的一实施例提供一种地貌潜变观测设备10，图1示例中可见，地貌潜变观测设备10包括摄像装置12、处理单元14、固定机构16以及外壳18。外壳18用于收容摄像装置12及处理单元14，可以防撞击、防尘并可模块化便于运输与安装，固定机构16的一端固定在一个定点上，另一端用于固定外壳18。前述地貌潜变观测设备10固定装设在待测地貌26的远端位置。

摄像装置12用于对地貌进行影像采集，以提供所述地貌对应的多期的定期影像。所述多期的定期影像可以为每月1期、每周1期…等皆可，或也可以根据地壳运动来设定拍摄时期，当地壳较为稳定时拍摄间隔时间可以较长，当地壳不稳定时拍摄间隔时间可以较短。摄像装置12可以为影像采集设备，例如摄像机、照相机等。

处理单元14耦接摄像装置12，用于撷取划分为多个细胞区域24(请参见图3A、图3B)的定期影像，处理单元14以哈希算法分别计算每一个细胞区域24的定期影像以成为字符串，并对比相同细胞区域24的前期定期影像与本期定期影像所产生字符串之间的相似度，当相似度低于阈值时，产生地貌潜变信息，判定地貌疑似发生潜变。

哈希算法可选用至少为A哈希(aHash)、D哈希(dHash)及P哈希(pHash)之一，此实施列中以P哈希为理想实施列。A哈希算法为平均哈希算法，主要用来分析对比相似影像，可快速判断被观测地貌的潜变状态，但A哈希算法精确度较低。D哈希算法为差异哈希算法，是基于影像渐变来进行差异分析。P哈希算法为感知哈希算法，采用的是DCT(离散余弦变换)来降低频率的方法，从而可以更精确的判断潜变状态。在效率几乎相同的情况下，D哈希算法相比A哈希算法的判断效果更好。D哈希算法相比P哈希算法的速度更快,但相比较下D哈希算法相比P哈希算法的精准度较低。藉此，在本实施列中优选P哈希算法。

进一步，多个细胞区域24可以是由处理单元14进行划分的，其划分方式可以为规则排列或不规则排列，但细胞区域24要固定排设，即要相对镜头角度来固定排设于影像中的位置。根据被观测的地貌影像确定细胞区域24划分方式，当被观测的地貌地形复杂时，可以使用不规则排列，根据地貌的起伏构造划分出不规则的细胞区域24。

地貌潜变观测设备10更包括储存模块(图中未表示)，用于储存多期的定期影像，还可以储存前述字符串。储存模块可以设置于处理单元14或摄像装置12的内部。储存模块例如磁碟、硬盘、闪存、记忆棒(Memory Stick)等。

请参阅图2A和图2B，图2A是本发明图1实施例的前期的定期地貌影像图，图2B是本发明图1实施例的本期的定期地貌影像图。图2A和图2B是相同位置的地貌，拍摄时间的间隔为一个月，为山谷与山坡地形。通过将图2A示例与图2B示例对比可见，图中被观测的地貌在中偏下部有轻微类似山崩的潜变。拍摄到的图像将被储存至储存模块。

请参阅图3A和图3B，图3A是本发明将前期撷取的地貌影像图划分为20个细胞区域24的示意图，图3B是本发明将本期撷取的地貌影像图划分为20个细胞区域24的示意图。我们将图3A和图3B定期地貌影像的20个细胞区域分别标上识别代号A1、A2、A3、A4、A5、B1、B2、B3、B4、B5、C1、C2、C3、C4、C5、D1、D2、D3、D4、D5以及a1、a2、a3、a4、a5、b1、b2、b3、b4、b5、c1、c2、c3、c4、c5、d1、d2、d3、d4、d5，图中识别代号仅供说明，于实际地貌影像图中不须显示。通过将图3A示例与图3B示例对比可见，图中被观测的地貌在识别代号c3处有潜变发生。

表1图3A与图3B中细胞区域所对应的影像字符串

请结合图3A和图3B参阅表1，表1是图3A与图3B中细胞区域所对应的影像字符串，使用哈希算法对影像进行字符串计算，把前期与本期地貌影像图中20个细胞区域24分别计算出字符串如表1所示，再利用字符串进行相似度计算，从而判断其潜变状态。将每期的定期影像的每个细胞区域24利用P哈希算法进行编码，每个细胞区域24都会得到一组二进制的64位的编码，例如：0010100001111010011101010111010000001111010101000100100101110001，但为了节省资料量，可以把这二进制的编码再转换为10进位的字符串，例如：16764374869919，从而得到各个细胞区域24的字符串。相似度的计算可以直接比较二进位产生的64个数据，比较前后字符串之间的不同。假设存在三个字符串不同时，其相似度的计算方法则为：(64-3)/64＝96.875％，则前后字符串之间的相似度为96.875％。

进一步，撷取本期地貌影像与前期地貌影像，将本期地貌影像中的每一个细胞区域24跟前期地貌影像中的每一个细胞区域24以相同对应位置相互做比对，比较两组编码的相似度(或近似度)，倘若发现某一细胞区域24的相似度(或近似度)偏低，则判定该细胞区域24所对应的地貌疑似发生潜变。例如拟设的相似度阈值为95％，则当细胞区域24的相似度低于95％时，即判定该细胞区域24所对应的地貌疑似发生潜变。因此，从表1中的实施例可以看出，细胞区域24中的C3区域在前期的字符串为：281468534327103，而c3区域在本期的字符串为：61924460516607775，利用前述计算相似度的方法，得出其相似度为89％，则判定细胞区域24中的c3区域疑似发生潜变。

请参阅图4，图4是本发明另一实施例的整体示意图。为达所述优点至少其中之一或其他优点，本发明的又一实施例可提出一种地貌潜变观测设备10。图4示例中可见，地貌潜变观测设备10包括摄像装置12、处理单元14、细胞格镜头22、固定机构16以及外壳18。外壳18用于收容摄像装置12、细胞格镜头22及处理单元14，外壳18可以防撞击、防尘，将摄像装置12及处理单元14收容至外壳18中可模块化便于运输与安装。固定机构16的一端固定在一个定点上，另一端用于固定外壳18。前述地貌潜变观测设备10固定装设在待测地貌26的远端位置。

细胞格镜头22具有多个分隔线，前述分隔线是预先画好的，摄像装置12在拍摄影像时将多条分隔线一起拍摄进来，从而拍摄出来的影像就具有多个细胞区域24(请参见图3A、图3B)。由此，多个细胞区域24是由细胞格镜头22进行划分。

摄像装置12通过细胞格镜头22对地貌进行影像采集，以提供所述地貌对应的多期的定期影像，其中定期影像被多个分隔线分隔为多个细胞区域24。所述多期的定期影像可以为每月1期、每周1期…等，或也可以根据地壳运动来设定拍摄时期，当地壳较为稳定时拍摄间隔时间可以较长，当地壳不稳定时拍摄间隔时间可以较短。摄像装置12可以为影像采集设备，例如摄像机、照相机等。

处理单元14耦接摄像装置12，用于撷取划分为多个细胞区域24的定期影像，处理单元14以哈希算法分别计算每一个细胞区域24的定期影像以成为字符串，并对比相同细胞区域24的前期定期影像与本期定期影像所产生字符串之间的相似度，当相似度低于阈值时，产生地貌潜变信息，判定地貌疑似发生潜变。

进一步说明，多个细胞区域24除了如图1实施例可以是由处理单元14进行划分之外，也可以如图4实施例由细胞格镜头22进行划分。其划分方式可以为规则排列或不规则排列，但细胞区域24要固定排设，即要相对镜头角度来固定排设于影像中的位置。根据被观测的地貌影像确定细胞区域24划分方式，当被观测的地貌地形复杂时，可以使用不规则排列，根据地貌的起伏构造划分出不规则的细胞区域24。

因此，利用本发明所提供一种地貌潜变观测设备10，能及时有效地监测山体潜变状态，藉由细胞区域24的划分与哈希算法的运用，不需要在被观测的地貌上装设标示器，即能于远端直接进行快速、全面的观测，并能够提前发现地表外形的异常状态，从而可以有效阻止潜变灾难的发生。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但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作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种地貌潜变观测设备，其特征在于，所述地貌潜变观测设备包括：

摄像装置，用于对地貌进行影像采集，以提供所述地貌对应的多期的定期影像；以及

处理单元，撷取划分为多个细胞区域的定期影像，使用哈希算法分别计算每一个所述细胞区域的定期影像以成为字符串，对比相同细胞区域的前期定期影像与本期定期影像所产生字符串之间的相似度，当所述相似度低于阈值时，产生地貌潜变信息。

2.如权利要求1所述的地貌潜变观测设备，其特征在于，所述地貌潜变观测设备更包括固定机构及外壳，所述外壳用于收容所述摄像装置及所述处理单元，所述固定机构用于固定所述外壳。

3.如权利要求1所述的地貌潜变观测设备，其特征在于，所述地貌潜变观测设备更包括储存模块，用于储存所述多期的定期影像。

4.如权利要求1所述的地貌潜变观测设备，其特征在于，所述哈希算法至少为A哈希、D哈希及P哈希之一。

5.如权利要求1所述的地貌潜变观测设备，其特征在于，所述多个细胞区域是由所述处理单元进行划分。

6.如权利要求5所述的地貌潜变观测设备，其特征在于，所述多个细胞区域为规则排列。

7.如权利要求5所述的地貌潜变观测设备，其特征在于，所述多个细胞区域为不规则排列。

8.如权利要求1所述的地貌潜变观测设备，其特征在于，所述地貌潜变观测设备更包括细胞格镜头，所述多个细胞区域是由所述细胞格镜头进行划分。

9.一种地貌潜变观测设备，其特征在于，所述地貌潜变观测设备包括：

细胞格镜头，具有多个分隔线；

摄像装置，通过所述细胞格镜头对地貌进行影像采集，以提供所述地貌对应的多期的定期影像，其中所述定期影像被多个分隔线分隔为多个细胞区域；以及

处理单元，撷取划分为多个所述细胞区域的定期影像，使用哈希算法分别计算每一个所述细胞区域的定期影像以成为字符串，对比相同细胞区域的前期定期影像与本期定期影像所产生字符串之间的相似度，当所述相似度低于阈值时，产生地貌潜变信息。

10.如权利要求9所述的地貌潜变观测设备，其特征在于，所述地貌潜变观测设备更包括固定机构及外壳，所述外壳用于收容所述摄像装置及所述处理单元，所述固定机构用于固定所述外壳。

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