專利名稱：基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及泥石流預(yù)警領(lǐng)域，尤其涉及基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
泥石流是一種由分選性很差的巖石、泥土、大量的水以及少量氣體所構(gòu)成的流體沿著斜坡和溝谷向下流動的自然現(xiàn)象，其中最為常見的泥石流類型是由降雨觸發(fā)的泥石流，稱為暴雨泥石流。對于暴雨型泥石流而言，泥石流溝流域內(nèi)的降雨量與降雨強度的大小是泥石流激發(fā)的決定性因素。當(dāng)流域內(nèi)降雨條件達(dá)到或超過某一量級的雨量與強度時，該流域形成暴雨泥石流，這時的降雨量與降雨強度稱為該條泥石流溝的雨量閥值。因此，雨量閥值是暴雨型泥石流預(yù)報非常重要的報警指標(biāo)，合理的雨量閥值指標(biāo)是保障泥石流預(yù)警報準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。目前，國內(nèi)外利用降雨量與降雨強度作為泥石流雨量閡值的通行方法是通過對預(yù)警區(qū)實際的降雨和泥石流災(zāi)害資料進(jìn)行統(tǒng)計分析，分別計算出泥石流發(fā)生時的前期有效降雨量與特征雨量的臨界值，以臨界值作為泥石流預(yù)警的雨量閥值。應(yīng)用該方法對預(yù)警區(qū)的數(shù)據(jù)資料要求較高，需要預(yù)警區(qū)有較豐富的、長期的雨量序列資料與災(zāi)害資料，特別是需要有短歷時降雨量(Ihr降雨量，30min降雨量，或IOmin降雨量等)歷史數(shù)據(jù)才能分別計算確定泥石流發(fā)生時的前期有效降雨量與特征雨量的臨界值，由此才能繪制出雨量閥值曲線。因此這種通行的做法只能適用于具有長期觀測歷史的地區(qū)。但在實際中，絕大多數(shù)的泥石流流域沒有長期的監(jiān)測系統(tǒng)，非常缺乏降雨與災(zāi)害資料的長期觀測數(shù)據(jù)。因而對這類地區(qū)泥石流發(fā)生的預(yù)警工作由于缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)而無法適用通行的方一法，其泥石流預(yù)警的雨量閥值計算確定問題也一直沒有可以適用的方法。目前，國內(nèi)外其他類型的泥石流報警系統(tǒng)也是主要依靠各種傳感器采集相應(yīng)數(shù)據(jù)，并與相應(yīng)閥值比對后來判斷泥石流是否發(fā)生(如地聲法、泥位法、斷線法、沖擊力法等)。這些方法同樣依賴長期監(jiān)測得到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。因此，在缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的泥石流流域，在積累數(shù)據(jù)的同時也需要一種不依賴基礎(chǔ)數(shù)據(jù)或?qū)A(chǔ)數(shù)據(jù)依賴小的進(jìn)行泥石流預(yù)警方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警方法及系統(tǒng)，用以解決在缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的泥石流流域，在積累數(shù)據(jù)的同時，在不依賴基礎(chǔ)數(shù)據(jù)或?qū)A(chǔ)數(shù)據(jù)依賴小情況下，進(jìn)行泥石流預(yù)警的問題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)—種基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警方法，包括以下步驟步驟SOl :采集視頻監(jiān)測站點的圖像；步驟S02 :對采集的圖像進(jìn)行背景分離以得到正確的前景；步驟S03 :對分離得到的前景進(jìn)行目標(biāo)檢測以得到正確的檢測對象；
步驟S04 :對檢測對象進(jìn)行跟蹤以得到檢測對象的軌跡；步驟S05 以檢測對象為目標(biāo)對其進(jìn)行識別，以得到檢測對象的類別；步驟S06 :根據(jù)檢測對象的類別和報警規(guī)則，對檢測對象的軌跡進(jìn)行判斷，得出是否報警及報警方式。一種基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警系統(tǒng)，包括多個視頻監(jiān)測站點，與視頻監(jiān)測站點一一對應(yīng)的視頻采集單元；所述視頻采集單元采集與之對應(yīng)的視頻監(jiān)測站點的圖像；還包括視頻處理單元，識別單元和中央控制單元；所述視頻處理單元，識別單元和中央控制單元依次連接； 所述視頻處理單元包括背景分離模塊，前景提取模塊，目標(biāo)檢測模塊和跟蹤模塊；所述背景分離模塊和前景提取模塊，用于對視頻采集單元采集的圖像進(jìn)行背景分離和提取前景以得到正確的前景；所述目標(biāo)檢測模塊對分離得到的前景進(jìn)行目標(biāo)檢測以得到正確的檢測對象；跟蹤模塊對檢測對象進(jìn)行跟蹤以得到檢測對象的軌跡；所述識別單元以檢測對象為目標(biāo)對其進(jìn)行識別，以得到檢測對象的類別；所述中央控制單元根據(jù)檢測對象的類別和報警規(guī)則，對檢測對象的軌跡進(jìn)行判斷，得出是否報警及報警方式。本發(fā)明的基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警方法及系統(tǒng)有益效果在于，在缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的泥石流流域，在積累數(shù)據(jù)的同時，在不依賴基礎(chǔ)數(shù)據(jù)或?qū)A(chǔ)數(shù)據(jù)依賴小情況下，進(jìn)行準(zhǔn)確率很高的泥石流預(yù)警。


圖I是本發(fā)明的基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警系統(tǒng)的定位標(biāo)牌的示意圖；圖2是本發(fā)明的基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警方法的流程示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警方法及系統(tǒng)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明；以下所描述的具體實施例僅用于說明本發(fā)明，但不用來限定本發(fā)明的范圍。實施例一本發(fā)明的基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警系統(tǒng)，包括多個視頻監(jiān)測站點，與視頻監(jiān)測站點--對應(yīng)的視頻采集單元；所述視頻采
集單元采集與之對應(yīng)的視頻監(jiān)測站點的圖像；還包括視頻處理單元，識別單元和中央控制單元；所述視頻處理單元，識別單元和中央控制單元依次連接；所述視頻處理單元包括背景分離模塊，前景提取模塊，目標(biāo)檢測模塊和跟蹤模塊；所述背景分離模塊和前景提取模塊，用于對視頻采集單元采集的圖像進(jìn)行背景分離和提取前景以得到正確的前景；所述目標(biāo)檢測模塊對分離得到的前景進(jìn)行目標(biāo)檢測以得到正確的檢測對象；跟蹤模塊對檢測對象進(jìn)行跟蹤以得到檢測對象的軌跡；所述識別單元以檢測對象為目標(biāo)對其進(jìn)行識別，以得到檢測對象的類別；所述中央控制單元根據(jù)檢測對象的類別和報警規(guī)則，對檢測對象的軌跡進(jìn)行判斷，得出是否報警及報警方式。優(yōu)選的，如圖I所示，所述每個視頻監(jiān)測站點包括定位標(biāo)牌，所述定位標(biāo)牌用于作為檢測對象；所述視頻采集單元還用于采集視頻監(jiān)測站點的定位標(biāo)牌的圖像。優(yōu)選的，通過中央控制單元，設(shè)置報警規(guī)則；報警規(guī)則定義了不同目標(biāo)類別，在一定的時間和地點發(fā)生一定行為，進(jìn)行報警的規(guī)則；報警規(guī)則包括報警方式。優(yōu)選的，所述定位標(biāo)牌采用反光材料，且設(shè)有補償燈光設(shè)備。因此在夜間可以對視頻采集單元發(fā)出的紅外光進(jìn)行反射，使得基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警系統(tǒng)在夜晚也能很好捕捉到定位標(biāo)牌進(jìn)行分析判斷，從而保證了夜間整個系統(tǒng)的可靠性。優(yōu)選的,所述每個視頻監(jiān)測站點包括一組定位標(biāo)牌,每組定位標(biāo)牌包括多個定位標(biāo)牌；每個定位標(biāo)牌具有用于識別的編號。優(yōu)選的，所述視頻采集單元采用全天候攝像機。為了實現(xiàn)7X24小時全天候智能監(jiān)控，全天候攝像機是不可缺少的。優(yōu)選的，所述定位標(biāo)牌安裝在泥石流溝中，定位標(biāo)牌的下半部分埋在地面。任何災(zāi)難發(fā)生時，視覺可見的發(fā)生過程都是最直接最真實的。本發(fā)明采用多組全天候攝像機對視頻監(jiān)測站點進(jìn)行24小時監(jiān)控。當(dāng)災(zāi)難發(fā)生時，可通過視頻圖像看見泥石流及山體滑坡源頭最初發(fā)生情況，此時有充足時間發(fā)布報警、通知人員撤離。泥石流及滑坡最初發(fā)生時大都是緩慢的，形成時間相對較長。尤其是在發(fā)生過滑坡及坍塌地帶，遠(yuǎn)距離的觀察很難區(qū)分歷史痕跡與新痕跡。本發(fā)明采用多組定位標(biāo)牌。通過對定位標(biāo)牌距離、位置的對比很容易判斷定位標(biāo)牌是否發(fā)生過移動。這樣就能較容易判斷是否是災(zāi)害來臨前預(yù)兆。小范圍的地標(biāo)運動依靠人工的觀察較難判斷，在本發(fā)明中采用視頻處理單元對視頻采集單元采集的圖像進(jìn)行分析的高科技對比手段進(jìn)行對地表位移的判斷。設(shè)置定位標(biāo)牌的目的是為了提高基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警系統(tǒng)報警準(zhǔn)確度。多組定位標(biāo)牌被安裝在泥石流溝中，一臺攝像機監(jiān)控一組定位標(biāo)牌。當(dāng)泥石流災(zāi)害發(fā)生時，定位標(biāo)牌會有較大的位移；由于定位標(biāo)牌一半埋在地底，所以只有在定位標(biāo)牌覆蓋的土層發(fā)生大位移的滑動時定位標(biāo)牌才會有很大位移，此時99. 9%可以斷定泥石流已發(fā)生。因此，設(shè)置定位標(biāo)牌可以大大提高報警的準(zhǔn)確度。實施例二本發(fā)明的基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警方法，如圖2所示，包括以下步驟步驟SOl :采集視頻監(jiān)測站點的圖像；步驟S02 :對采集的圖像進(jìn)行背景分離以得到正確的前景；步驟S03 :對分離得到的前景進(jìn)行目標(biāo)檢測以得到正確的檢測對象；步驟S04 :對檢測對象進(jìn)行跟蹤以得到檢測對象的軌跡；步驟S05 以檢測對象為目標(biāo)對其進(jìn)行識別，以得到檢測對象的類別；步驟S06 :根據(jù)檢測對象的類別和報警規(guī)則，對檢測對象的軌跡進(jìn)行判斷，得出是否報警及報警方式。優(yōu)選的，在步驟SOl之前還包括步驟SOO 設(shè)置視頻監(jiān)測站點，所述視頻監(jiān)測站點包括定位標(biāo)牌，所述定位標(biāo)牌用于作為檢測對象。
優(yōu)選的，在步驟SOl之前還包括步驟SOO'設(shè)置報警規(guī)則，報警規(guī)則定義了不同目標(biāo)類別，在一定的時間和地點發(fā)生一定行為，進(jìn)行報警的規(guī)則；報警規(guī)則包括報警方式。本發(fā)明的基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警方法及系統(tǒng)，在缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的泥石流流域，在積累數(shù)據(jù)的同時，在不依賴基礎(chǔ)數(shù)據(jù)或?qū)A(chǔ)數(shù)據(jù)依賴小情況下，進(jìn)行泥石流預(yù)
目O最后應(yīng)當(dāng)說明的是，很顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動而不脫離本發(fā)明的精神和范圍；倘若對本發(fā)明的這些修改屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動。
權(quán)利要求
1.一種基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警方法，其特征在于包括以下步驟 步驟SOl :采集視頻監(jiān)測站點的圖像； 步驟S02 :對采集的圖像進(jìn)行背景分離以得到正確的前景； 步驟S03 :對分離得到的前景進(jìn)行目標(biāo)檢測以得到正確的檢測對象； 步驟S04 :對檢測對象進(jìn)行跟蹤以得到檢測對象的軌跡； 步驟S05 :以檢測對象為目標(biāo)對其進(jìn)行識別，以得到檢測對象的類別； 步驟S06 :根據(jù)檢測對象的類別和報警規(guī)則，對檢測對象的軌跡進(jìn)行判斷，得出是否報警及報警方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警方法，其特征在于 在步驟SOl之前還包括步驟SOO 設(shè)置視頻監(jiān)測站點，所述視頻監(jiān)測站點包括定位標(biāo)牌，所述定位標(biāo)牌用于作為檢測對象。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警方法，其特征在于 在步驟SOl之前還包括步驟SOO' 設(shè)置報警規(guī)則，報警規(guī)則定義了不同目標(biāo)類別，在一定的時間和地點發(fā)生一定行為，進(jìn)行報警的規(guī)則；報警規(guī)則包括報警方式。
4.一種基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于 包括多個視頻監(jiān)測站點，與視頻監(jiān)測站點一一對應(yīng)的視頻采集單元；所述視頻采集單元采集與之對應(yīng)的視頻監(jiān)測站點的圖像； 還包括視頻處理單元，識別單元和中央控制單元；所述視頻處理單元，識別單元和中央控制單元依次連接； 所述視頻處理單元包括背景分離模塊，前景提取模塊，目標(biāo)檢測模塊和跟蹤模塊；所述背景分離模塊和前景提取模塊，用于對視頻采集單元采集的圖像進(jìn)行背景分離和提取前景以得到正確的前景；所述目標(biāo)檢測模塊對分離得到的前景進(jìn)行目標(biāo)檢測以得到正確的檢測對象；跟蹤模塊對檢測對象進(jìn)行跟蹤以得到檢測對象的軌跡； 所述識別單元以檢測對象為目標(biāo)對其進(jìn)行識別，以得到檢測對象的類別； 所述中央控制單元根據(jù)檢測對象的類別和報警規(guī)則，對檢測對象的軌跡進(jìn)行判斷，得出是否報警及報警方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于 所述每個視頻監(jiān)測站點包括定位標(biāo)牌，所述定位標(biāo)牌用于作為檢測對象；所述視頻采集單元還用于采集視頻監(jiān)測站點的定位標(biāo)牌的圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于 通過中央控制單元，設(shè)置報警規(guī)則；報警規(guī)則定義了不同目標(biāo)類別，在一定的時間和地點發(fā)生一定行為，進(jìn)行報警的規(guī)則；報警規(guī)則包括報警方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于 所述定位標(biāo)牌采用反光材料，且設(shè)有補償燈光設(shè)備。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于 所述每個視頻監(jiān)測站點包括一組定位標(biāo)牌,每組定位標(biāo)牌包括多個定位標(biāo)牌；每個定位標(biāo)牌具有用于識別的編號。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述視頻采集單元采用全天候攝像機。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于所述定位標(biāo)牌安裝在泥石流溝中，定位標(biāo)牌的下半部分埋在地面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于智能視頻監(jiān)控的泥石流預(yù)警方法及系統(tǒng)，包括視頻監(jiān)測站點，視頻采集單元，視頻處理單元，識別單元和中央控制單元；視頻處理單元包括背景分離模塊，前景提取模塊，目標(biāo)檢測模塊和跟蹤模塊；背景分離模塊和前景提取模塊，用于進(jìn)行背景分離和提取前景得到正確的前景；目標(biāo)檢測模塊對分離得到的前景進(jìn)行目標(biāo)檢測得到正確的檢測對象；跟蹤模塊對檢測對象進(jìn)行跟蹤以得到檢測對象的軌跡；識別單元以檢測對象為目標(biāo)對其進(jìn)行識別，以得到檢測對象的類別；中央控制單元對檢測對象的軌跡進(jìn)行判斷，得出是否報警及報警方式。本發(fā)明在缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的泥石流流域，在不依賴基礎(chǔ)數(shù)據(jù)或?qū)A(chǔ)數(shù)據(jù)依賴小情況下，進(jìn)行準(zhǔn)確率很高的泥石流預(yù)警。
文檔編號G08B21/10GK102982656SQ20111026176
公開日2013年3月20日 申請日期2011年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月6日
發(fā)明者杜金生, 歐陽軍, 周鑫, 況林 申請人:北京中民防險科技發(fā)展有限公司