CN113518178B - 用于边坡安全监测的视频图像采集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及边坡监测装置技术领域，提供了一种用于边坡安全监测的视频图像采集装置，包括安装支架，安装支架包括安装有采集模块的安装摆臂；安装支架上还设置有支撑臂；振动检测模块，用于检测采集模块是否出现抖动；控制模块，用于在检测到抖动时控制支撑臂反向运动并回到初始位置；环境检测模块，用于检测环境参数；存储模块，预设有环境阈值表，环境阈值表包括多组环境阈值以及对应振动检测模块的灵敏度，环境阈值高对应的灵敏度低，环境阈值低对应的灵敏度高；匹配模块，用于从存储模块中匹配出与检测出的环境参数匹配的环境阈值以及对应的灵敏度；控制模块还用于根据匹配出的灵敏度对振动检测模块的灵敏度进行调节。

Description

用于边坡安全监测的视频图像采集装置
技术领域
本发明涉及边坡监测装置技术领域，具体为一种用于边坡安全监测的视频图像采集装置。
背景技术
边坡指的是为保证路基稳定，在路基两侧做成的具有一定坡度的坡面。边坡稳定问题由于受其复杂的地质条件的影响,一直是岩土工程界关注的焦点问题。目前，在对边坡稳定问题进行监测时，是通过采集边坡图像后，对边坡图像进行处理后分析得出边坡的稳定状况。现有技术中，通常都是采用摄像头来采集边坡图像。但是，由于摄像头安装在户外，都是直接暴露在空气中，所以当摄像头所在环境风较大的时候，摄像头受到风的影响将出现晃动，从而导致采集到的图像不清楚从而将会影响分析结果。
现有技术中，为了减小摄像头出现的振动情况，通常会利用一个补偿装置来对摄像头出现的振动进行补偿，采用的补偿方式是在摄像头出现抖动时，利用设置的补偿装置对摄像头施加一个反向的作用力来抵消振动的作用力，从而进行补偿，最终减小或抵消摄像头出现的振动。在上述过程中，为了保证补偿的作用力能够与振动的作用力相适应，就需要先对出现的振动进行检测。现有技术中，在对振动进行检测时，检测模块的灵敏度通常是固定不变的，然而，由于摄像头出现的抖动是由于环境因素带来的，随着环境因素的变化，摄像头出现的抖动幅度也将会变化；因此若将检测模块的灵敏度设置较低，则较小的环境因素带来的摄像头的抖动将不会被检测到，从而会影响检测结果的准确性，而若是将检测模块的灵敏度设置较高，摄像头所处环境的其他因素也将会被引入，如在检测摄像头抖动时，本来应该是只需要检测摄像头的振动，而若是灵敏度过高，则还有可能会将摄像头附近设备的振动也检测到并作为了检测结果，从而同样会降低检测结果的准确性。
发明内容
本发明意在提供一种能够根据环境因素进行灵敏度的自适应调节的用于边坡安全监测的视频图像采集装置。
本发明提供基础方案是：用于边坡安全监测的视频图像采集装置，包括安装支架，安装支架包括安装有采集模块的安装摆臂，采集模块用于采集边坡的视频图像信息；
安装支架上还设置有支撑臂，用于驱动安装摆臂移动；
振动检测模块，用于检测采集模块是否出现抖动；
控制模块，用于在检测到采集模块出现抖动时控制支撑臂反向运动并回到初始位置；
环境检测模块，用于检测环境参数；
存储模块，预设有环境阈值表，环境阈值表包括多组环境阈值以及对应振动检测模块的灵敏度，环境阈值高对应的灵敏度低，环境阈值低对应的灵敏度高；
匹配模块，用于从存储模块中匹配出与检测出的环境参数匹配的环境阈值以及对应的灵敏度；
控制模块还用于根据匹配出的灵敏度对振动检测模块的灵敏度进行调节。
说明：本方案中比较模块将环境参数对应的抖动值与抖动参考值以及误差值进行比较指的是先比较出环境参数对应的抖动值与抖动参数值的差值后，将比较出的差值在于误差值进行比较。
基础方案的工作原理及有益效果是：本方案中，支撑臂的设置是为了带动安装摆臂反向运动从而对采集模块出现的抖动进行补偿，以减小采集模块的抖动情况；振动检测模块与控制模块的设计可以实现在检测到采集模块发生抖动时就控制支撑臂反向运动以对安装摆臂的抖动进行补偿，利用对抖动进行补偿后来减小或抵消掉安装摆臂出现的抖动，从而提高了采集模块采集到的图像的清楚度，进一步保证了分析结果的准确性。
考虑到采集模块的抖动通常是由于环境参数的变化带来的，如采集模块所在环境有风时，将会吹动安装摆臂摆动，采集模块出现抖动，因此本方案中，还设置环境检测模块，对环境参数进行检测。而又考虑到在环境参数高的情况下，如所处环境风速较大，在这种情况下，采集模块的振动将会比较大，因此振动检测模块很容易就能够检测到抖动，即在这种情况下，振动检测模块并不要求有很高的灵敏度，而在环境参数低的情况下，如所处环境风速很小，在这种情况下，采集模块的振动将会很小，因此就要求振动检测模块的灵敏度很高才能检测出采集模块出现的微小振动；因此本方案中，还设置有匹配模块，通过匹配模块实现环境参数与环境阈值的匹配，从而再通过与控制模块的配合实现对采集模块的灵敏度的调节，以实现振动检测模块灵敏度与环境的自适应调节，从而保证振动检测模块能够检测到任意环境下采集模块出现的抖动，然后通过环境模块对支撑臂的控制也就能够保证在任意环境下对采集模块出现抖动的补偿，以减小采集模块因为抖动而出现采集到的图像不清晰的问题；而且，在环境参数高的情况下，降低检测模块的灵敏度还能够减小其他因素的引入，从而降低其他因素对检测结果准确性的影响。
优选方案一：作为基础方案的优选，振动检测模块还用于对检测到的抖动进行处理得到抖动值；还包括有运算模块，用于对抖动值进行计算得到补偿值；控制模块根据补偿值控制支撑臂运动。有益效果：本方案中，通过振动检测模块和运算模块的配合实现补偿值的计算，操作简单。
优选方案二：作为基础方案的优选，存储模块还预设有调节表，调节表包括环境参考值和抖动参考值；匹配模块还用于根据环境参数从调节表中匹配出相应的抖动参考值；还包括有比较模块，用于将环境参数对应的抖动值与抖动参考值进行比较；报警模块，用于在比较出抖动值与抖动参考值不同时发送报警信息。说明：本方案中，与环境参数对应的抖动值指的是与环境参数在同一时刻下得到的抖动值；预设的调节表中环境参考值与抖动参考值指的是在振动检测模块正常运行情况下的环境参数所对应的抖动值。
有益效果：考虑到对采集模块的补偿是基于振动检测模块得到的抖动值实现的，因此当振动检测模块出现故障时，则得到的抖动值也就是错误的，因此本方案，还通过匹配模块与比较模块的配合实现对实时得到的抖动值的准确性进行判定，若比较出抖动值与抖动参考值不同，则表示实时得到的抖动值与标准情况下的抖动值是不同的，则可能是因为振动检测模块出现了故障，此时报警模块发送报警信息进行报警，以提醒管理人员及时对振动检测模块进行故障排查，从而保证振动检测的准确性。
优选方案三：作为优选方案二的优选，存储模块还预设有误差值；比较模块将环境参数对应的抖动值与抖动参考值以及误差值进行比较，报警模块在比较出抖动值与抖动参考值的差值超出误差值时发送报警信息。有益效果：考虑到在长期使用后，振动检测模块检测到的抖动值必然是会出现一定的误差，而只要出现的误差在允许的范围内，则振动检测模块并不算出现故障，在这种情况下，报警模块的报警则属于无效报警，因此本方案中，在预设误差值后，当抖动值与抖动参考值之间的误差小于误差值时，即出现的误差是在允许的范围内，报警模块也不会报警，从而减少了误报警的情况，提高了报警的准确性。
优选方案四：作为优选方案三的优选，存储模块预设多组误差值，误差值与灵敏度对应设置。有益效果：考虑到不同灵敏度下的振动检测模块出现的误差也将会是不同的，在允许范围内，高灵敏度的振动检测模块出现的正常误差相对低灵敏度的振动检测模块出现的正常误差大，即对于不同的灵敏度来说，误差值也就会是不同的，因此本方案中，存储模块中对应不同的灵敏度预设有不同的误差值，从而提高了报警的准确性。
优选方案五：作为优选方案四的优选，还包括有通信模块，用于获取环境预报信息，环境预报信息包括环境预报值和预告时间；存储模块还预设有检测频率表，检测频率表包括多组环境预报值和对应的检测频率；匹配模块还用于在预告时间从环境阈值表中匹配出与相应的环境预报值匹配的检测频率，控制模块还用于根据检测频率控制振动检测模块工作。有益效果：考虑到在不同情况下，振动检测模块的工作需求可能会不一样，如在风向不变的情况下，采集模块出现的抖动也就将会持续在一个方向上，对出现的抖动的检测也就可以不用很频繁，而在风向变化的情况下，由于采集模块出现的抖动会很大，而且在天气多变的情况下，一天中的风向变化也会比较频繁，则抖动方向变化也会很频繁，对抖动的检测也就需要很频繁才能保证检测结果的准确性，现有技术中，通常都是以固定频率来进行检测，因此对于风向不变的情况下，高频率的检测将会增大振动检测模块的功耗，而若为了降低功耗而设置一个较低的检测频率，对于风向变化频繁的情况来说又将降低检测的准确性；而又由于风向是能够预测的，因此本方案中，利用通信模块获取环境预报信息后，通过匹配模块从存储模块中匹配出与预告时间相匹配的检测频率后，利用控制模块根据匹配出的检测频率来控制振动检测模块的工作，从而实现了检测频率的自适应调节，在保证了检测结果的准确性的同时还能够降低振动检测模块的功耗。
附图说明
图1为本发明用于边坡安全监测的视频图像采集装置实施例一的模块框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例一
基本如附图1所示：用于边坡安全监测的视频图像采集装置，包括安装支架，安装支架包括安装有采集模块的安装摆臂，采集模块用于采集边坡的视频图像信息；本实施例中，采集模块为摄像头；
安装支架上还设置有支撑臂，用于驱动安装摆臂移动；
振动检测模块，用于检测采集模块是否出现抖动，并对检测到的抖动进行处理得到抖动值；
运算模块，用于对抖动值进行计算得到补偿值；
控制模块，用于在检测到采集模块出现抖动时根据补偿值控制支撑臂反向运动并回到初始位置；上述过程中，利用支撑臂根据安装支架的抖动对安装支架进行反向支撑的补偿结构属于现有技术中的防抖云台，基本工作原理是通过空间三个方位对摄像头进行稳定控制，防抖云台由空间上三个相互垂直的框架构成，即本实施例中的支撑臂，当云台载体，即采集模块受外界环境影响发生震动或倾斜时，安装在云台上的速率陀螺仪能直接测量获得相机视轴的偏差，即振动检测模块得到抖动值，经过控制算法计算并输出适当的控制信号给驱动电机，即运算模块得到补偿值，然后驱动电机控制框架运动产生平衡力矩，即控制模块控制支撑臂运动，使云台消除偏差，保持水平稳定，让受控摄像头更好地摆脱因外界因素影响而产生的画面剧烈晃动的问题本实施例并未对其结构进行改进，本实施例中不再进行详述。
环境检测模块，用于检测环境参数；本实施例中，以风为例，则环境参数包括风向和风速；采用的环境检测模块为风向风速仪。
存储模块，预设有环境阈值表，环境阈值表包括多组环境阈值以及对应振动检测模块的灵敏度，环境阈值高对应的灵敏度低，环境阈值低对应的灵敏度高；本实施例中，设置振动检测模块的灵敏度包括三级灵敏度，对应的环境阈值包括三组，环境阈值为风力等级，本实施例中设定风力等级范围为0-17级，环境阈值表如表一所示。
表一
环境阈值 0-4 5-7 8-17
灵敏度 高 中 低
匹配模块，用于从存储模块中匹配出与检测出的环境参数匹配的环境阈值以及对应的灵敏度；如检测出的环境参数为6级风力，则匹配出的灵敏度为中。
控制模块还用于根据匹配出的灵敏度对振动检测模块的灵敏度进行调节；
存储模块还预设有调节表和多组误差值，调节表包括环境参考值和抖动参考值，误差值与灵敏度对应设置，调节表和多组误差值如表二所示。
表二
环境参考值 F1 F2 FX …… Fn
抖动参考值 D1 D2 DX …… Dn
误差值 W1 W2 WX …… Wn
匹配模块还用于根据环境参数从调节表中匹配出相应的抖动参考值；设定采集到的环境参数为Fx，根据环境参数Fx从调节表中匹配出的环境参考值为FX，相应的抖动参考值为DX，误差值为WD。
比较模块，用于将环境参数对应的抖动值与抖动参考值以及误差值进行比较；设定环境参数Fx对应的抖动值为Dx，比较模块则将抖动值Dx与抖动参考值DX和误差值WX进行比较。
报警模块，用于在比较出抖动值与抖动参考值的差值超出误差值时发送报警信息，即当Dx-DX＞WX时，此时报警模块发送报警信息，本实施例中，报警模块采用短信报警的方式，报警信息采用文字信息。
实施例二
与实施例一不同之处在于，本实施例中，还包括有通信模块，用于获取环境预报信息，环境预报信息包括环境预报值和预告时间；以风力为例，环境预报信息为当天的风力预报信息，如表一所示。
Figure BDA0003033958850000061
存储模块还预设有检测频率表，检测频率表包括多组环境预报值和对应的检测频率，如表二所示；表二
环境预报值 0-4级 5-7级 8-17级
检测频率 0.1HZ 0.2HZ 0.5HZ
即，当环境预报值为0-4级内时，振动检测模块每10s进行一次检测操作，当环境预报值为5-7级时，振动检测模块每5s进行一次检测操作，当环境预报值为8-17级时，振动检测模块每2s进行一次检测操作。
匹配模块还用于在预告时间时从环境阈值表中匹配出与相应的环境预报值匹配的检测频率，控制模块还用于根据检测频率控制振动检测模块工作；设定在21:00时，环境预报信息预报的风力为2级，从检测频率表中匹配出的检测频率为0.1HZ，则此时控制模块控制振动检测模块每10s进行一次检测操作。
本实施例中，利用通信模块获取环境预报信息后，通过匹配模块从存储模块中匹配出与预告时间相匹配的检测频率后，利用控制模块根据匹配出的检测频率来控制振动检测模块的工作，从而实现了检测频率的自适应调节，在保证了检测结果的准确性的同时还能够降低振动检测模块的功耗。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (4)

1.用于边坡安全监测的视频图像采集装置，包括安装支架，所述安装支架包括安装有采集模块的安装摆臂，所述采集模块用于采集边坡的视频图像信息；
所述安装支架上还设置有支撑臂，用于驱动所述安装摆臂移动；
振动检测模块，用于检测采集模块是否出现抖动；
控制模块，用于在检测到采集模块出现抖动时控制支撑臂反向运动并回到初始位置；
其特征在于：还包括环境检测模块，用于检测环境参数；
存储模块，预设有环境阈值表，所述环境阈值表包括多组环境阈值以及对应振动检测模块的灵敏度，所述环境阈值高对应的灵敏度低，所述环境阈值低对应的灵敏度高；
匹配模块，用于从存储模块中匹配出与检测出的环境参数匹配的环境阈值以及对应的灵敏度；
控制模块还用于根据匹配出的灵敏度对振动检测模块的灵敏度进行调节；
所述振动检测模块还用于对检测到的抖动进行处理得到抖动值；
还包括有运算模块，用于对所述抖动值进行计算得到补偿值；所述控制模块根据所述补偿值控制所述支撑臂运动；
所述存储模块还预设有调节表，所述调节表包括环境参考值和抖动参考值；
所述匹配模块还用于根据环境参数从调节表中匹配出相应的抖动参考值；
还包括有比较模块，用于将环境参数对应的抖动值与抖动参考值进行比较；
报警模块，用于在比较出抖动值与抖动参考值不同时发送报警信息。
2.根据权利要求1所述的用于边坡安全监测的视频图像采集装置，其特征在于：所述存储模块还预设有误差值；
所述比较模块将环境参数对应的抖动值与抖动参考值以及误差值进行比较，报警模块在比较出抖动值与抖动参考值的差值超出误差值时发送报警信息。
3.根据权利要求2所述的用于边坡安全监测的视频图像采集装置，其特征在于：所述存储模块预设多组误差值，所述误差值与所述灵敏度对应设置。
4.根据权利要求1所述的用于边坡安全监测的视频图像采集装置，其特征在于：还包括有通信模块，用于获取环境预报信息，所述环境预报信息包括环境预报值和预告时间；
所述存储模块还预设有检测频率表，所述检测频率表包括多组环境预报值和对应的检测频率；
所述匹配模块还用于在预告时间从环境阈值表中匹配出与相应的环境预报值匹配的检测频率，所述控制模块还用于根据所述检测频率控制所述振动检测模块工作。
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