專利名稱：基于圖像識別技術(shù)的山體滑坡智能監(jiān)控裝置及其監(jiān)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法。
背景技術(shù)：
我國幅員遼闊，在多山地區(qū)及易發(fā)生山體滑坡的地區(qū)，鐵路線路的巡線工作尤為 重要；而現(xiàn)有的巡線方式還主要采用人工巡線，但是人工巡線存在著巡視周期長，巡視實(shí)時(shí) 性差，發(fā)生險(xiǎn)情反饋慢等問題，由于不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)山體滑坡或落石等障礙物落入線路內(nèi)，極 易發(fā)生列車出軌等安全事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決人工巡線存在的巡視周期長，巡視實(shí)時(shí)性差，發(fā)生險(xiǎn)情反饋慢的 問題，而提出了一種基于圖像識別技術(shù)的山體滑坡智能監(jiān)控裝置及其監(jiān)控方法?；趫D像識別技術(shù)的山體滑坡智能監(jiān)控裝置，它包括多個圖像采集模塊、多個圖 像處理模塊、圖像存儲模塊、中心控制模塊和多個圖像顯示模塊；所述每個圖像采集模塊分 別采集外部環(huán)境圖像信息，并將采集到的圖像信號發(fā)送給圖像處理模塊；所述每個圖像處 理模塊分別接收多個圖像采集模塊發(fā)送的圖像信息并進(jìn)行處理；將處理后的圖像信息分別 發(fā)送到圖像存儲模塊和中心控制模塊；圖像存儲模塊接收并存儲每個圖像處理模塊發(fā)送的 圖像信息；中心控制模塊接收每個圖像處理模塊發(fā)送的圖像信息并進(jìn)行比較計(jì)算，將比較 計(jì)算后的圖像發(fā)送到多個圖像顯示模塊；所述每個圖像顯示模塊顯示接收到的中心控制模 塊發(fā)送的圖像信息。采用上述基于圖像識別技術(shù)的山體滑坡智能監(jiān)控裝置的監(jiān)控方法；它由如下步驟 完成步驟一通過多個圖像采集模塊采集圖像數(shù)據(jù)，并將所述圖像數(shù)據(jù)通過圖像處理 模塊發(fā)送給中心控制模塊；步驟二 中心控制模塊每隔5 10秒接收一次圖像數(shù)據(jù)，并對同一圖像處理模塊 每相鄰兩次發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，所述分析處理的過程依次采用圖像識別精度運(yùn) 算、圖像灰度化運(yùn)算、圖像壓縮編碼處理、圖像平滑處理、圖像邊緣檢測運(yùn)算和圖像分割處 理；判斷是否出現(xiàn)山體滑坡險(xiǎn)情；出現(xiàn)險(xiǎn)情則向GPS報(bào)警模塊發(fā)送報(bào)警信號，未發(fā)生險(xiǎn)情則 繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)控。本發(fā)明具有巡視周期短，巡視實(shí)時(shí)性強(qiáng)，發(fā)生險(xiǎn)情反饋迅速的優(yōu)點(diǎn)。多個圖像采 集模塊1可以監(jiān)測較長一段線路內(nèi)的情況，定期對線路及周邊環(huán)境進(jìn)行拍照，并將圖像信 息發(fā)送給圖像處理模塊2，圖像處理模塊2處理后發(fā)送圖像存儲模塊3和中心控制模塊4 ； 中心控制模塊4通過比對不同時(shí)間段相應(yīng)區(qū)段的環(huán)境及線路圖像，判斷是否出現(xiàn)滑坡或落 石等障礙物，外部控制人員可實(shí)時(shí)通過圖像顯示模塊5進(jìn)行監(jiān)控；可以同時(shí)對所有入侵目 標(biāo)分別進(jìn)行檢測、跟蹤、分類；入侵目標(biāo)分類識別，根據(jù)預(yù)設(shè)條件，可以自動區(qū)分滑坡、落石、 人、動物、車的入侵。而只對滿足預(yù)設(shè)條件的目標(biāo)入侵進(jìn)行告警和跟蹤；適應(yīng)光照度劇烈變
5化，復(fù)雜環(huán)境干擾信息及雨、雪、霧、冰雹等氣象條件。本發(fā)明可廣泛適用于山區(qū)或易發(fā)生山 體滑坡地區(qū)的鐵路及公路等路網(wǎng)的監(jiān)控。


圖1為本發(fā)明的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括多個圖像采集模塊 1、多個圖像處理模塊2、圖像存儲模塊3、中心控制模塊4和多個圖像顯示模塊5 ；所述每個 圖像采集模塊1分別采集外部環(huán)境圖像信息，并將采集到的圖像信號發(fā)送給圖像處理模塊 2 ；所述每個圖像處理模塊2分別接收多個圖像采集模塊1發(fā)送的圖像信息并進(jìn)行處理；將 處理后的圖像信息分別發(fā)送到圖像存儲模塊3和中心控制模塊4 ；圖像存儲模塊3接收并 存儲每個圖像處理模塊2發(fā)送的圖像信息；中心控制模塊4接收每個圖像處理模塊2發(fā)送 的圖像信息并進(jìn)行比較計(jì)算，將比較計(jì)算后的圖像發(fā)送到多個圖像顯示模塊5;所述每個 圖像顯示模塊5顯示接收到的中心控制模塊4發(fā)送的圖像信息。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不 同點(diǎn)在于它還包括GPS報(bào)警模塊6，所述GPS報(bào)警模塊6接收并通過無線通訊，發(fā)送中心控 制模塊4發(fā)送出的報(bào)警信號。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不 同點(diǎn)在于它還包括控制輸入模塊7，控制輸入模塊7的控制信號輸出端與中心控制模塊4的 控制信號輸入端相連。工作過程及原理工作過程首先通過多個圖像采集模塊1進(jìn)行圖像信息采集，并將圖像信息發(fā)送 到多個圖像處理模塊2，多個圖像處理模塊2將接收到的圖像信息發(fā)送到中心控制模塊4進(jìn) 行圖像信息分析；在中心控制模塊4接收到圖像信息時(shí)，首先對圖像信息進(jìn)行初步分析，是 否有險(xiǎn)情發(fā)生，如有情況發(fā)生將進(jìn)行相應(yīng)的處理與圖像的深入分析；如果為山體滑坡，先判 斷是否進(jìn)入警戒區(qū)域，沒有在區(qū)域內(nèi)則不進(jìn)行報(bào)警處理，如進(jìn)入警戒區(qū)域，先得到滑坡落石 的大小輪廓，再進(jìn)一步分析計(jì)算出滑坡落石圖像體積是否能導(dǎo)致產(chǎn)生險(xiǎn)情，產(chǎn)生危險(xiǎn)則進(jìn) 行報(bào)警處理，如沒有則不進(jìn)行報(bào)警處理。如果為落石，首先判斷落石的位置，是否在警戒區(qū) 域內(nèi)，不在警戒區(qū)域內(nèi)則不進(jìn)行報(bào)警處理，如果落石在警戒區(qū)域內(nèi)，先對落石的圖像進(jìn)行數(shù) 據(jù)分析，去除光照的影響外計(jì)算出落石的輪廓體積大小，判斷是否會產(chǎn)生危險(xiǎn)，不會產(chǎn)生危 險(xiǎn)則不進(jìn)行報(bào)警處理，如產(chǎn)生危險(xiǎn)則進(jìn)行報(bào)警處理。如果為火車、動物、人或雨雪，需要通過 圖象處理分析識別出來并對物體分類后過濾，不進(jìn)行報(bào)警處理。
具體實(shí)施方式
四采用上述基于圖像識別技術(shù)的山體滑坡智能監(jiān)控裝置的監(jiān)控方 法，它由如下步驟完成步驟一通過多個圖像采集模塊1采集圖像數(shù)據(jù)，并將所述圖像數(shù)據(jù)通過圖像處 理模塊2發(fā)送給中心控制模塊4 ；步驟二 中心控制模塊(4)每隔5 10秒接收一次圖像數(shù)據(jù)，并對同一圖像處理 模塊2每相鄰兩次發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，所述分析處理的過程依次采用圖像識別
6精度運(yùn)算、圖像灰度化運(yùn)算、圖像壓縮編碼處理、圖像平滑處理、圖像邊緣檢測運(yùn)算和圖像 分割處理；判斷是否出現(xiàn)山體滑坡險(xiǎn)情；出現(xiàn)險(xiǎn)情則向GPS報(bào)警模塊6發(fā)送報(bào)警信號，未發(fā) 生險(xiǎn)情則繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)控。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四的不同點(diǎn)在于所述圖像識別精度 運(yùn)算采用遺傳算法運(yùn)算；所述遺傳算法運(yùn)算由以下步驟完成；步驟1、編碼設(shè)計(jì)，采用二進(jìn)制編碼方法表示初始群代，數(shù)據(jù)范圍為0 1000，采集 測量數(shù)據(jù)的十進(jìn)制數(shù)通過三位表示；個體的染色體基因通過十位二進(jìn)制數(shù)表示；步驟2、確定遺傳參數(shù)，設(shè)定種群規(guī)模η、交叉概率P。、變異概率卩 1和進(jìn)化代數(shù)t ；種 群規(guī)模η的數(shù)據(jù)范圍為50 200，交叉概率P。的數(shù)據(jù)范圍為0. 4 0. 9，變異概率Pm的數(shù) 據(jù)范圍為0. 001 0. 1，進(jìn)化代數(shù)t的數(shù)據(jù)范圍為80 200 ；步驟3、計(jì)算適應(yīng)度，采集測量數(shù)據(jù)為非線性的離散型數(shù)據(jù)，通過轉(zhuǎn)化為求最小值 域確定最優(yōu)解；設(shè)采集測量數(shù)據(jù)為V (Xi，yi)，參數(shù)i = 1，2，3 η，η為測量次數(shù)，則目標(biāo)函數(shù)
權(quán)利要求
1.基于圖像識別技術(shù)的山體滑坡智能監(jiān)控裝置，其特征在于它包括多個圖像采集模 塊(1)、多個圖像處理模塊O)、圖像存儲模塊(3)、中心控制模塊(4)和多個圖像顯示模塊 (5)；所述每個圖像采集模塊(1)分別采集外部環(huán)境圖像信息，并將采集到的圖像信號發(fā)送 給圖像處理模塊O)；所述每個圖像處理模塊( 分別接收多個圖像采集模塊(1)發(fā)送的 圖像信息并進(jìn)行處理；將處理后的圖像信息分別發(fā)送到圖像存儲模塊C3)和中心控制模塊 (4)；圖像存儲模塊C3)接收并存儲每個圖像處理模塊( 發(fā)送的圖像信息；中心控制模塊 ⑷接收每個圖像處理模塊⑵發(fā)送的圖像信息并進(jìn)行比較計(jì)算，將比較計(jì)算后的圖像發(fā) 送到多個圖像顯示模塊(5)；所述每個圖像顯示模塊( 顯示接收到的中心控制模塊(4) 發(fā)送的圖像信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像識別技術(shù)的山體滑坡智能監(jiān)控裝置，其特征在于它 還包括GPS報(bào)警模塊(6)，所述GPS報(bào)警模塊(6)接收并通過無線通訊，發(fā)送中心控制模塊 (4)發(fā)送出的報(bào)警信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于圖像識別技術(shù)的山體滑坡智能監(jiān)控裝置，其特征在 于它還包括控制輸入模塊(7)，控制輸入模塊(7)的控制信號輸出端與中心控制模塊(4)的 控制信號輸入端相連。
4.如權(quán)利要求3所述的基于圖像識別技術(shù)的山體滑坡智能監(jiān)控裝置的監(jiān)控方法；其特 征在于它由如下步驟完成步驟一通過多個圖像采集模塊(1)采集圖像數(shù)據(jù)，并將所述圖像數(shù)據(jù)通過圖像處理 模塊( 發(fā)送給中心控制模塊(4)；步驟二 中心控制模塊(4)每隔5 10秒接收一次圖像數(shù)據(jù)，并對同一圖像處理模塊 (2)每相鄰兩次發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，所述分析處理的過程依次采用圖像識別精 度運(yùn)算、圖像灰度化運(yùn)算、圖像壓縮編碼處理、圖像平滑處理、圖像邊緣檢測運(yùn)算和圖像分 割處理；判斷是否出現(xiàn)山體滑坡險(xiǎn)情；出現(xiàn)險(xiǎn)情則向GPS報(bào)警模塊(6)發(fā)送報(bào)警信號，未發(fā) 生險(xiǎn)情則繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)控。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于圖像識別技術(shù)的山體滑坡智能監(jiān)控裝置的監(jiān)控方法，其 特征在于所述圖像識別精度運(yùn)算采用遺傳算法運(yùn)算；所述遺傳算法運(yùn)算由以下步驟完成；步驟1、編碼設(shè)計(jì)，采用二進(jìn)制編碼方法表示初始群代，數(shù)據(jù)范圍為0 1000，采集測量 數(shù)據(jù)的十進(jìn)制數(shù)通過三位表示；個體的染色體基因通過十位二進(jìn)制數(shù)表示；步驟2、確定遺傳參數(shù)，設(shè)定種群規(guī)模η、交叉概率P。、變異概率？111和進(jìn)化代數(shù)t;種群規(guī) 模η的數(shù)據(jù)范圍為50 200，交叉概率P。的數(shù)據(jù)范圍為0. 4 0. 9，變異概率Pm的數(shù)據(jù)范 圍為0. 001 0. 1，進(jìn)化代數(shù)t的數(shù)據(jù)范圍為80 200 ；步驟3、計(jì)算適應(yīng)度，采集測量數(shù)據(jù)為非線性的離散型數(shù)據(jù)，通過轉(zhuǎn)化為求最小值域確 定最優(yōu)解；設(shè)采集測量數(shù)據(jù)為V(Xi，yi)，參數(shù)i = 1，2，3 η，η為測量次數(shù)，則 目標(biāo)函數(shù)
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于圖像識別技術(shù)的山體滑坡智能監(jiān)控裝置的監(jiān)控方法，其 特征在于所述圖像灰度化運(yùn)算采用下式計(jì)算；Gray(i, j) = 0. 299XR(i, j)+0. 587XG(i, j)+0. 114XB(i, j) 式中參數(shù)R為每個像素中紅分量的亮度，參數(shù)G為每個像素中綠分量的亮度；參數(shù)B為 每個像素中藍(lán)分量的亮度；參數(shù)i、j分別表示(i，j)點(diǎn)處的灰度值。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于圖像識別技術(shù)的山體滑坡智能監(jiān)控裝置的監(jiān)控方法， 其特征在于所述圖像壓縮編碼處理采用哈夫曼編碼運(yùn)算；設(shè)圖像像素灰度級集合為{dl， d2, ... , dm}，對應(yīng)的概率分別為ρ (dl)，ρ (d2)，...，ρ (dm)，則圖像熵為
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于圖像識別技術(shù)的山體滑坡智能監(jiān)控裝置的監(jiān)控方法，其 特征在于所述圖像平滑處理的計(jì)算公式為
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于圖像識別技術(shù)的山體滑坡智能監(jiān)控裝置的監(jiān)控方法，其 特征在于所述圖像邊緣檢測運(yùn)算；設(shè)向量Vl和V2代表彩色圖像中的兩個像素點(diǎn)，則這兩點(diǎn) 之間的歐式距離De(VI，V2)定義為
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于圖像識別技術(shù)的山體滑坡智能監(jiān)控裝置的監(jiān)控方法， 其特征在于所述圖像分割處理采用基于K-均值聚類的彩色圖像分割；確定K個初始聚類； 根據(jù)歐氏距離計(jì)算各個像素與聚類之間的距離，并歸入距離最小的那個類，再更新聚類
全文摘要
基于圖像識別技術(shù)的山體滑坡智能監(jiān)控裝置及其監(jiān)控方法，它涉及智能監(jiān)控系統(tǒng)。它為解決人工巡線存在的巡視周期長，巡視實(shí)時(shí)性差，發(fā)生險(xiǎn)情反饋慢的問題而提出。每個圖像采集模塊采集外部環(huán)境圖像，每個圖像處理模塊分別接收多個圖像采集模塊采集發(fā)送的圖像信號，并將處理后的圖像信號分別發(fā)送到圖像存儲模塊和中心控制模塊；圖像存儲模塊接收并存儲每個圖像處理模塊發(fā)送的圖像信號；中心控制模塊將接收到的每個圖像處理模塊發(fā)送的圖像信號進(jìn)行比較計(jì)算，并將比較計(jì)算后的圖像發(fā)送到多個圖像顯示模塊；所述每個圖像顯示模塊顯示接收到中心控制模塊發(fā)送的圖像信號。它具有巡視周期短，巡視實(shí)時(shí)性強(qiáng)，發(fā)生險(xiǎn)情反饋迅速的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛適用于山區(qū)或易發(fā)生山體滑坡地區(qū)的鐵路及公路等路網(wǎng)的監(jiān)控。
文檔編號G06K9/62GK102098495SQ20101056656
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者姬云東 申請人:姬云東