CN112804484A - 一种基于时空信息的不可移动文物监测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及卫星遥感技术领域，尤其涉及一种基于时空信息的不可移动文物监测系统及方法。提出基于智能识别的虚警远程排除技术。监测系统通过集成Faster R‑CNN目标检测算法，对人物模型进行训练，实现人物智能识别，为虚警远程排除提供支撑；利用快速联动机制，实现不可移动文物实时监测。通过在线监测、智能报警、高清视频间的快速联动机制，全面掌握文物状态、文物变化信息，实现异常报警、文物报警信息与视频监控联动；基于高分遥感影像数据，实现文物区域各类地物要素的变化监测。通过接入目标区域遥感影像数据，采用数据对比分析，实现各类地物要素的变化监测。

Description

一种基于时空信息的不可移动文物监测系统及方法
技术领域
本发明涉及卫星遥感技术领域，尤其涉及一种基于时空信息的不可移动文 物监测系统及方法。
背景技术
随着遥感卫星技术的不断发展，遥感卫星数据的分辨率越来越高，产生的 数据被有效应用于多个行业，并产生了明显效果，为当今社会的发展提供了很 多便利条件。但仍然有部分领域未能有效应用遥感卫星技术解决当前行业困境， 如不可移动文物监测。
随着大规模的经济建设和城市化进程不断加快，不可移动文物及其赖以生 存的环境正在面临破坏损毁、违法建设、过度开发等多方面威胁，形势不容乐 观。
但是，我国文物保护存在数量多、文物执法人员少、力量薄弱的特点，传 统的人工点对点巡查、群众举报手段不能满足大范围监控和预警需要，文物保 护力度受到严重制约，执法监管力不从心，迫切需要利用先进技术推进文物保 护转型，提高文物监测与保护技术水平。
发明内容
本发明针对不可移动文物监测形势严峻的现状，将遥感卫星技术应用于不 可移动文物监测领域，基于不同时期的高分影像数据，进行文物周边地物要素 变化监测，为文物保护宏观决策提供技术支撑。
基于高分遥感影像数据，结合视频、传感器等多源数据，构建集在线监测、 智能报警、高清视频监测于一体的不可移动文物智能监测系统。系统提供基于 在线监测、智能报警、高清视频监测间的快速联动和智能人物识别技术的虚警 排除、面向终端的报警信息推送功能，为提升人工核查效率提供支撑。此方法 能够在有效提升不可移动文物监测效率、降低人工成本的基础上，实现不可移 动文物的动态、全天候实时监测，具有很强的推广与应用前景。
本发明公开了一种基于时空信息的不可移动文物监测方法，将物联网、卫 星定位、人工智能等技术应用于不可移动文物监测领域(如石刻、古建筑、古 遗址、石窟寺等)，基于遥感影像、视频监控、传感器等多源数据构建不可移动 文物智能监测系统，实现不可移动文物的动态、全天候实时监测。系统通过在 线监测、智能报警、高清视频间的快速联动机制，全面掌握文物状态、文物变 化信息，实现异常报警、文物报警信息与视频监控联动；发生报警时，向远程 终端下发查询令，采集上报监测数据，通过智能识别进行虚警远程智能排除； 监测系统通过集成Faster R-CNN目标检测算法，对人物模型进行训练，实现 人物智能识别，为虚警排除提供支撑，进而提高人工核查效率；系统支持基于 高分辨率遥感影像数据的文物保护区域变化监测功能。
一种基于时空信息的不可移动文物监测系统，该监测系统包括北斗定位模 块、红外传感器、红外传感器监控模块、摄像头、视频实时监控模块、传感器 报警模块和北斗巡查模块；
所述的北斗定位模块用于对待监测的文物进行位置定位，从而获取待监测 文物的位置信息，并将监测到的位置信息发送给红外传感器监控模块；
所述的红外传感器用于发射红外信号对待保护文物的位置信息进行监测， 当待保护文物静止不动时，红外传感器发射的红外信号显示红外传感器与待保 护文物的距离为两米，当待保护文物发生移动时，红外传感器发射的红外信号 显示红外传感器与待保护文物的距离不为两米，红外传感器将监测到的距离信 息发送给红外传感器监控模块；
所述的红外传感器监控模块用于接收红外传感器发送的距离信息和北斗定 位模块发送的待监测文物的位置信息，并将接收到的距离信息和待监测文物的 位置信息发送给传感器报警模块；
所述的传感器报警模块用于接收红外传感器监控模块发送的距离信息和待 监测文物的位置信息，当传感器报警模块接收到的距离信息为两米时不进行任 何操作，当传感器报警模块接收到的距离信息不为两米时，发出报警信号，并 将报警信号与该待监测文物的位置信息发送给视频实时监控模块；
所述的摄像头用于360°旋转采集待监测文物周边区域视频数据，并将采 集到的视频数据发送给视频实时监控模块，摄像头还用于接收视频实时监控模 块发出的旋转缩放指令，并根据接收到的旋转缩放指令进行旋转缩放指向待监 测文物；
所述的视频实时监控模块用于接收摄像头发送的视频数据和传感器报警模 块发送的报警信号以及待监测文物的位置信息，根据接收到的待监测文物的位 置信息向摄像头发出旋转缩放指令，使摄像头指向待监测文物；视频实时监控 模块还具有智能识别功能，视频实时监控模块根据接收到的视频数据利用智能 识别功能进行智能识别，当识别到人物时，将接收到的待监测文物的位置信息 发送给北斗巡查模块，当没有识别到人物时，不发送任何信息，从而进行虚警 排除；
所述的智能识别功能是通过集成Faster R-CNN目标检测算法，对人物模 型进行训练，实现人物智能识别；
所述的北斗巡查模块用于接收视频实时监控模块发送的待监测文物的位置 信息，并根据接收到的待监测文物的位置信息进行最优巡查路径规划，巡查人 员按照最优巡查路径进行现场巡查。
一种基于时空信息的不可移动文物监测方法，该方法的步骤包括：
第一步，部署北斗定位传感器、红外传感器和监控摄像头，在待保护文物 的前方两米处安装北斗定位传感器和红外传感器，使用北斗定位传感器监测文 物位置信息，使用红外传感器监测文物距离信息，当待保护文物静止不动时， 红外传感器发射的红外信号显示红外传感器与待保护文物的距离为两米，当待 保护文物发生移动时，红外传感器发射的红外信号显示红外传感器与待保护文 物的距离不为两米，将北斗传感器监测到的位置信息和红外传感器将监测到的 距离信息发送给红外传感器监控模块；
第二步，使用红外传感器监控模块接收北斗传感器监测到的位置信息和红 外传感器将监测到的距离信息，并将接收到的距离信息和待监测文物的位置信 息发送给传感器报警模块；
第三步，使用传感器报警模块接收红外传感器监控模块发送的距离信息和 待监测文物的位置信息，当传感器报警模块接收到的距离信息为两米时不进行 任何操作，当传感器报警模块接收到的距离信息不为两米时，发出报警信号， 并将报警信号与该待监测文物的位置信息发送给视频实时监控模块；
第四步，使用部署于文物监测现场的摄像头采集待监测文物周边区域视频 数据，并将采集到的视频数据发送给视频实时监控模块，并接收视频实时监控 模块发出的旋转缩放指令，根据接收到的旋转缩放指令进行旋转缩放指向待监 测文物；
第五步，使用视频实时监控模块接收摄像头发送的视频数据，以及传感器 报警模块发送的报警信号和待监测文物的位置信息，当接收到报警信号和位置 信息之后，根据接收到的待监测文物的位置信息向摄像头发出旋转缩放指令， 使摄像头指向待监测文物；利用视频实时监控模块的智能识别功能进行智能识 别，当识别到人物时，将接收到的待监测文物的位置信息发送给北斗巡查模块， 当没有识别到人物时，不发送任何信息，从而进行虚警排除；
第五步，使用北斗巡查模块接收视频实时监控模块发送的待监测文物的位 置信息，并根据接收到的待监测文物的位置信息进行最优巡查路径规划，使巡 查人员按照最优巡查路径进行现场巡查。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)提出基于智能识别的虚警远程排除技术。监测系统通过集成Faster R-CNN目标检测算法，对人物模型进行训练，实现人物智能识别，为虚警远 程排除提供支撑；
(2)利用快速联动机制，实现不可移动文物实时监测。通过在线监测、 智能报警、高清视频间的快速联动机制，全面掌握文物状态、文物变化信息， 实现异常报警、文物报警信息与视频监控联动；
(3)基于高分遥感影像数据，实现文物区域各类地物要素的变化监测。 通过接入目标区域遥感影像数据，采用数据对比分析，实现各类地物要素的变 化监测。
具体实施方式
一种基于时空信息的不可移动文物监测系统，该监测系统包括北斗定位模 块、红外传感器、红外传感器监控模块、摄像头、视频实时监控模块、传感器 报警模块和北斗巡查模块；
所述的北斗定位模块用于对待监测的文物进行位置定位，从而获取待监测 文物的位置信息，并将监测到的位置信息发送给红外传感器监控模块；
所述的红外传感器用于发射红外信号对待保护文物的位置信息进行监测， 当待保护文物静止不动时，红外传感器发射的红外信号显示红外传感器与待保 护文物的距离为两米，当待保护文物发生移动时，红外传感器发射的红外信号 显示红外传感器与待保护文物的距离不为两米，红外传感器将监测到的距离信 息发送给红外传感器监控模块；
所述的红外传感器监控模块用于接收红外传感器发送的距离信息和北斗定 位模块发送的待监测文物的位置信息，并将接收到的距离信息和待监测文物的 位置信息发送给传感器报警模块；
所述的传感器报警模块用于接收红外传感器监控模块发送的距离信息和待 监测文物的位置信息，当传感器报警模块接收到的距离信息为两米时不进行任 何操作，当传感器报警模块接收到的距离信息不为两米时，发出报警信号，并 将报警信号与该待监测文物的位置信息发送给视频实时监控模块；
所述的摄像头用于360°旋转采集待监测文物周边区域视频数据，并将采 集到的视频数据发送给视频实时监控模块，摄像头还用于接收视频实时监控模 块发出的旋转缩放指令，并根据接收到的旋转缩放指令进行旋转缩放指向待监 测文物；
所述的视频实时监控模块用于接收摄像头发送的视频数据和传感器报警模 块发送的报警信号以及待监测文物的位置信息，根据接收到的待监测文物的位 置信息向摄像头发出旋转缩放指令，使摄像头指向待监测文物；视频实时监控 模块还具有智能识别功能，视频实时监控模块根据接收到的视频数据利用智能 识别功能进行智能识别，当识别到人物时，将接收到的待监测文物的位置信息 发送给北斗巡查模块，当没有识别到人物时，不发送任何信息，从而进行虚警 排除；
所述的智能识别功能是通过集成Faster R-CNN目标检测算法，对人物模 型进行训练，实现人物智能识别；
所述的北斗巡查模块用于接收视频实时监控模块发送的待监测文物的位置 信息，并根据接收到的待监测文物的位置信息进行最优巡查路径规划，巡查人 员按照最优巡查路径进行现场巡查。
一种基于时空信息的不可移动文物监测方法，该方法的步骤包括：
第一步，部署北斗定位传感器、红外传感器和监控摄像头，在待保护文物 的前方两米处安装北斗定位传感器和红外传感器，使用北斗定位传感器监测文 物位置信息，使用红外传感器监测文物距离信息，当待保护文物静止不动时， 红外传感器发射的红外信号显示红外传感器与待保护文物的距离为两米，当待 保护文物发生移动时，红外传感器发射的红外信号显示红外传感器与待保护文 物的距离不为两米，将北斗传感器监测到的位置信息和红外传感器将监测到的 距离信息发送给红外传感器监控模块；
第二步，使用红外传感器监控模块接收北斗传感器监测到的位置信息和红 外传感器将监测到的距离信息，并将接收到的距离信息和待监测文物的位置信 息发送给传感器报警模块；
第三步，使用传感器报警模块接收红外传感器监控模块发送的距离信息和 待监测文物的位置信息，当传感器报警模块接收到的距离信息为两米时不进行 任何操作，当传感器报警模块接收到的距离信息不为两米时，发出报警信号， 并将报警信号与该待监测文物的位置信息发送给视频实时监控模块；
第四步，使用部署于文物监测现场的摄像头采集待监测文物周边区域视频 数据，并将采集到的视频数据发送给视频实时监控模块，并接收视频实时监控 模块发出的旋转缩放指令，根据接收到的旋转缩放指令进行旋转缩放指向待监 测文物；
第五步，使用视频实时监控模块接收摄像头发送的视频数据，以及传感器 报警模块发送的报警信号和待监测文物的位置信息，当接收到报警信号和位置 信息之后，根据接收到的待监测文物的位置信息向摄像头发出旋转缩放指令， 使摄像头指向待监测文物；利用视频实时监控模块的智能识别功能进行智能识 别，当识别到人物时，将接收到的待监测文物的位置信息发送给北斗巡查模块， 当没有识别到人物时，不发送任何信息，从而进行虚警排除；
第五步，使用北斗巡查模块接收视频实时监控模块发送的待监测文物的位 置信息，并根据接收到的待监测文物的位置信息进行最优巡查路径规划，使巡 查人员按照最优巡查路径进行现场巡查。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例
下面以唐景陵野外文物监控为例，对本发明的具体实施方式进行进一步的 详细描述。
(1)选定唐景陵一野外文物，部署北斗定位传感器、红外传感器和监控 摄像头，将北斗定位传感器、红外传感器进行伪装，部署于文物前方两米名牌 处，将监控摄像头部署于文物周边10米范围处。通过北斗定位传感器监测文 物位置信息为(109.5106，35.0064)，通过红外传感器监测文物距离信息为2米， 通过监控摄像头采集文物周边区域视频数据发送到视频实时监控模块。
(2)当有人盗窃文物时，此时红外传感器监测到的距离变为3.5米，将 此距离信息3.5米和文物位置信息(109.5106，35.0064)发送给红外传感器监 控模块；
(3)红外传感器监控模块接收北斗传感器监测到的位置信息(109.5106，35.0064)和红外传感器将监测到的距离信息3.5米，并将接收到的上述信息发 送给传感器报警模块；
(4)传感器报警模块接收到文物距离信息为3.5米，判定与设置的2米 阈值不符，发出报警信号，并将报警信号与该待监测文物的位置信息(109.5106， 35.0064)发送给视频实时监控模块；
(5)视频实时监测模块向摄像头发送旋转缩放指令，摄像头接收到旋转 缩放指令，将拍摄点对准报警位置进行视频采集，
(6)利用视频实时监控模块的智能识别功能进行智能识别，识别到文物 现场人物，排除虚警，将监测待监测文物的位置信息(109.5106，35.0064) 发送给北斗巡查模块。
(7)北斗巡查模块接收视频实时监控模块发送的待监测文物的位置信息(109.5106，35.0064)，并根据该信息进行最优巡查路径规划，使巡查人员按照 最优巡查路径进行现场巡查，及时制止文物盗窃案的发生。

Claims (8)

1.一种不可移动文物监测系统，其特征在于：该监测系统包括北斗定位模块、红外传感器、红外传感器监控模块、摄像头、视频实时监控模块、传感器报警模块和北斗巡查模块；
所述的北斗定位模块用于对待监测的文物进行位置定位，从而获取待监测文物的位置信息，并将监测到的位置信息发送给红外传感器监控模块；
所述的红外传感器用于发射红外信号对待保护文物的位置信息进行监测，当待保护文物静止不动时，红外传感器发射的红外信号显示红外传感器与待保护文物的距离为两米，当待保护文物发生移动时，红外传感器发射的红外信号显示红外传感器与待保护文物的距离不为两米，红外传感器将监测到的距离信息发送给红外传感器监控模块；
所述的红外传感器监控模块用于接收红外传感器发送的距离信息和北斗定位模块发送的待监测文物的位置信息，并将接收到的距离信息和待监测文物的位置信息发送给传感器报警模块；
所述的传感器报警模块用于接收红外传感器监控模块发送的距离信息和待监测文物的位置信息，当传感器报警模块接收到的距离信息为两米时不进行任何操作，当传感器报警模块接收到的距离信息不为两米时，发出报警信号，并将报警信号与该待监测文物的位置信息发送给视频实时监控模块；
所述的摄像头用于采集待监测文物周边区域视频数据，并将采集到的视频数据发送给视频实时监控模块，摄像头还用于接收视频实时监控模块发出的旋转缩放指令，并根据接收到的旋转缩放指令进行旋转缩放指向待监测文物；
所述的视频实时监控模块用于接收摄像头发送的视频数据和传感器报警模块发送的报警信号以及待监测文物的位置信息，根据接收到的待监测文物的位置信息向摄像头发出旋转缩放指令，使摄像头指向待监测文物；视频实时监控模块还具有智能识别功能，视频实时监控模块根据接收到的视频数据利用智能识别功能进行智能识别，当识别到人物时，将接收到的待监测文物的位置信息发送给北斗巡查模块，当没有识别到人物时，不发送任何信息，从而进行虚警排除；
所述的北斗巡查模块用于接收视频实时监控模块发送的待监测文物的位置信息，并根据接收到的待监测文物的位置信息进行最优巡查路径规划，巡查人员按照最优巡查路径进行现场巡查。
2.根据权利要求1所述的一种不可移动文物监测系统，其特征在于：智能识别功能是通过集成Faster R-CNN目标检测算法。
3.根据权利要求1所述的一种不可移动文物监测系统，其特征在于：智能识别功能是对人物模型进行训练，实现人物智能识别。
4.根据权利要求1所述的一种不可移动文物监测系统，其特征在于：所述的摄像头用于360°旋转采集待监测文物周边区域视频数据。
5.一种不可移动文物监测方法，其特征在于该方法的步骤包括：
第一步，部署北斗定位传感器、红外传感器和监控摄像头，在待保护文物的前方两米处安装北斗定位传感器和红外传感器，使用北斗定位传感器监测文物位置信息，使用红外传感器监测文物距离信息，当待保护文物静止不动时，红外传感器发射的红外信号显示红外传感器与待保护文物的距离为两米，当待保护文物发生移动时，红外传感器发射的红外信号显示红外传感器与待保护文物的距离不为两米，将北斗传感器监测到的位置信息和红外传感器将监测到的距离信息发送给红外传感器监控模块；
第二步，使用红外传感器监控模块接收北斗传感器监测到的位置信息和红外传感器将监测到的距离信息，并将接收到的距离信息和待监测文物的位置信息发送给传感器报警模块；
第三步，使用传感器报警模块接收红外传感器监控模块发送的距离信息和待监测文物的位置信息，当传感器报警模块接收到的距离信息为两米时不进行任何操作，当传感器报警模块接收到的距离信息不为两米时，发出报警信号，并将报警信号与该待监测文物的位置信息发送给视频实时监控模块；
第四步，使用部署于文物监测现场的摄像头采集待监测文物周边区域视频数据，并将采集到的视频数据发送给视频实时监控模块，并接收视频实时监控模块发出的旋转缩放指令，根据接收到的旋转缩放指令进行旋转缩放指向待监测文物；
第五步，使用视频实时监控模块接收摄像头发送的视频数据，以及传感器报警模块发送的报警信号和待监测文物的位置信息，当接收到报警信号和位置信息之后，根据接收到的待监测文物的位置信息向摄像头发出旋转缩放指令，使摄像头指向待监测文物；利用视频实时监控模块的智能识别功能进行智能识别，当识别到人物时，将接收到的待监测文物的位置信息发送给北斗巡查模块，当没有识别到人物时，不发送任何信息，从而进行虚警排除；
第五步，使用北斗巡查模块接收视频实时监控模块发送的待监测文物的位置信息，并根据接收到的待监测文物的位置信息进行最优巡查路径规划，使巡查人员按照最优巡查路径进行现场巡查。
6.根据权利要求5所述的一种不可移动文物监测方法，其特征在于：智能识别功能是通过集成Faster R-CNN目标检测算法。
7.根据权利要求5所述的一种不可移动文物监测方法，其特征在于：智能识别功能是对人物模型进行训练，实现人物智能识别。
8.根据权利要求5所述的一种不可移动文物监测系统，其特征在于：所述的摄像头用于360°旋转采集待监测文物周边区域视频数据。
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