基于圖像定點(diǎn)抓拍及比對分析的國土資源監(jiān)控預(yù)警方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是基于圖像定點(diǎn)抓拍及比對分析的國土資 源監(jiān)控預(yù)警方法。 技術(shù)背景
[0002] 目前在國土資源監(jiān)測方面，我國近年來主要利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測等技術(shù)手段制作的 疊加監(jiān)測信息及有關(guān)要素后形成的專題影像圖片（簡稱：衛(wèi)片）反應(yīng)土地利用變化情況，通 過不同年度前后時相土地遙感圖斑變化，結(jié)合土地審批情況，客觀核查出各地方違法用地 狀況。國土資源部通過土地衛(wèi)片執(zhí)法檢查，形成全國一張圖管理國土資源，建立了相應(yīng)的監(jiān) 管體系，有效遏制土地違法行為。但是衛(wèi)片執(zhí)法更多的是從國家層面進(jìn)行宏觀監(jiān)管，涉及到 某區(qū)域性資源監(jiān)控，則更多的是采用通過建視頻監(jiān)控點(diǎn)來進(jìn)行監(jiān)管。近年來，各地各級國土 資源管理部門都在積極探索重點(diǎn)區(qū)域的視頻監(jiān)測與衛(wèi)片執(zhí)法的關(guān)系，使點(diǎn)上視頻監(jiān)控與面 上衛(wèi)片監(jiān)控形成一個有機(jī)結(jié)合的監(jiān)控體系。
[0003] 作為現(xiàn)有成熟網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)的一種行業(yè)應(yīng)用，國土資源的視頻監(jiān)控體系一般 也包含了前端視頻信息采集，視頻編碼網(wǎng)絡(luò)傳輸，信息中心的操控管理，其體系如附圖1所 示。通過對現(xiàn)有系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行分析，存在兩個方面的主要問題。首先，由于監(jiān)控點(diǎn)的行業(yè) 特殊性，大都選址野外，有線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本太高，一般選擇基于無線網(wǎng)絡(luò)的視頻編碼傳輸。 由此帶來的問題是后期運(yùn)營因巨大的流量費(fèi)用使得管理部門普遍采用選擇性查看視頻，從 而使得應(yīng)用效果也大打折扣。其次，隨著建設(shè)監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)量迅速增多，對于人工值守盯看將 面臨海量的視頻信息，監(jiān)管人員面臨數(shù)量眾多的監(jiān)控圖像難免會疏忽遺漏重要的信息，視 覺疲勞也會使得監(jiān)管效果不如人意。
[0004] 基于圖像分析與處理的智能監(jiān)控是未來視頻監(jiān)控的發(fā)展方向，可以早發(fā)現(xiàn)、早預(yù) 警，同時可實(shí)現(xiàn)大范圍監(jiān)控的無人值守。對于國土資源的視頻監(jiān)控系統(tǒng)而言，現(xiàn)有基于無線 網(wǎng)絡(luò)實(shí)時視頻的監(jiān)控系統(tǒng)中存在的兩個顯著問題，亟待出現(xiàn)相應(yīng)解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)在國土資源監(jiān)測中的應(yīng)用，提供一種基于 圖像定點(diǎn)抓拍及比對分析的國土資源監(jiān)控預(yù)警方法，從而達(dá)到早期預(yù)警的效果。
[0006] -種基于圖像定點(diǎn)抓拍及比對分析的國土資源監(jiān)控預(yù)警方法，包括下述步驟；
[0007] 步驟1 :按序選取一張圖片，將圖片均勻分割成寬為W，高為H的圖片塊B(W，H)，下 述的識別基于圖片塊B(W，H)進(jìn)行；若圖片中有監(jiān)測區(qū)域，只考慮該區(qū)域分割的圖片塊B(W， Η)，選取Z時間內(nèi)的圖片作為背景建模用，所述的Z為設(shè)定的可變參數(shù)；作為標(biāo)準(zhǔn)樣本；若 沒有監(jiān)測區(qū)域就更換其他的抓拍點(diǎn)，直至有檢測區(qū)域再進(jìn)行建模；
[0008] 步驟2 :背景建模；
[0009] 步驟3 :根據(jù)三個預(yù)設(shè)時間點(diǎn)對應(yīng)的隸屬函數(shù)值來對三個高斯背景建模求加權(quán) 和，計(jì)算公式為：Q前=QlXwl+Q2Xw2+Q3Xw3 ;其中，wl、w2、w3分別表示三個預(yù)定時間點(diǎn) 對應(yīng)的隸屬函數(shù)值，且三個隸屬函數(shù)的權(quán)值和為I ;Q1、Q2、Q3分別表示三個預(yù)定時間點(diǎn)的 高斯背景建模矩陣；Q前代表通過對三個高斯背景建模融合后的高斯背景建模矩陣；
[0010] 步驟4 :去抖動處理；將圖片的上下邊界和左右邊界各取誤差閾值pl、P2,步長 為pb，取待檢測圖像上的一個子圖，子圖大小為（（1280-2Xpl) X (1800-2Xp2))，左上角 的坐標(biāo)為（pbXi，pbXj) (pbXi〈2Xpl，pbXj〈2Xp2)，然后再取高斯建模的圖像的中心 區(qū)域，大小也是（（1280-2Xpl)X(1800-2Xp2))，左上角的坐標(biāo)為（pl，p2)，其中i，j = 0, I, 2, 3...；
[0011] 步驟5 :結(jié)合背景幀差分方法，將步驟4中計(jì)算得到的所有子圖依次進(jìn)行差分并進(jìn) 行濾波來檢測當(dāng)前圖片塊Bn (W，H)是否為異常像素點(diǎn)，如果某個像素點(diǎn)的值在差分計(jì)算的 結(jié)果中的變化超過閾值T，所述的閾值T為經(jīng)驗(yàn)值，則判定這一像素點(diǎn)為異常像素點(diǎn)，如果 沒有超過閾值T，則判定該點(diǎn)為正常像素點(diǎn)。
[0012] 所述的像素點(diǎn)的值在差分計(jì)算的結(jié)果中的變化與閾值T的比較，具體的是：
[0013] (I Bn (W，H)-BO (W，H) I >T)，則該像素點(diǎn)為異常像素點(diǎn)，其中，Bn (W，H)為當(dāng)前圖 片塊；BO (W，Η)為背景圖片塊；計(jì)算當(dāng)前幀中的異常像素點(diǎn)數(shù)目Nn在當(dāng)前幀總像素點(diǎn)數(shù)目 WXH所占的百分比；
[0014] ρ = Nn/WXH，然后求所有子圖百分比的最小值，為最佳匹配，當(dāng)異常像素所占百 分比P超過閾值Pm，所述的閾值Pm為經(jīng)驗(yàn)值，則判定此處有明顯的變動，如果沒有超過閾值 Pm，則判定此處正常，沒有明顯的變動；
[0015] 步驟6 :通過掃描將上步檢測到的明顯的變動區(qū)域進(jìn)行區(qū)域標(biāo)記。
[0016] 進(jìn)一步的，所述的步驟2包括如下步驟：
[0017] 步驟2. 1 :取Y張連續(xù)圖片，如果某個像素點(diǎn)的變化超過閾值那么剔除此像素點(diǎn)， 否則作為背景；
[0018] 步驟2. 2 :假定圖像像素點(diǎn)R、G、B三色通道相互獨(dú)立并具有相同的方差，進(jìn)行高斯 混合建模；通過圖像的每個像素點(diǎn)按照不同權(quán)值的多個高斯分布的疊加建模，對于隨機(jī)變 量X的觀測數(shù)據(jù)集U 1, X2,.. xj，xt= (r t, gt, bt)為t時刻像素點(diǎn)R、G、B三色通道在t時 刻像素點(diǎn)各自的樣本，則單個采樣點(diǎn)xjl從的混合高斯分布概率密度：
[0021] 其中，k為分布模式總數(shù)，I為三維單位矩陣，n (Xt，μ lit，τ i t)為t時刻第i個 高斯分布，μ lit為其均值，T l t為其協(xié)方差矩陣，δ 112為方差，Wi t為t時刻第i個高斯分 布的權(quán)重；
[0022] 步驟2. 3:引入環(huán)境適應(yīng)度學(xué)習(xí)因子，各個高斯分布的權(quán)值和分布參數(shù)隨時間更 新，模式權(quán)值更新公式如下：
[0023] Wm= (l-α) Xffk t 1+a XMm
[0024] 其中，α為學(xué)習(xí)因子，Wkit為t時刻第i個高斯分布的權(quán)重，Wkit % t_l時刻第i 個高斯分布的權(quán)重，對于匹配的模式Mtt= 1，否則Mkit= 0,然后各模式的權(quán)重進(jìn)行歸一化 處理。
[0025] 進(jìn)一步的，所述的步驟2. 1中的閾值是像素點(diǎn)2倍的方差。
[0026] 進(jìn)一步的，所述的步驟6中的區(qū)域標(biāo)記采用四領(lǐng)域標(biāo)記算法，步驟如下：
[0027] 步驟6. 1，判斷此點(diǎn)四鄰域中的最左，最上有沒有點(diǎn)，如果都沒有點(diǎn)，則表示一個新 的區(qū)域的開始；
[0028] 步驟6. 2,如果此點(diǎn)四鄰域中的最左有點(diǎn)，最上沒有點(diǎn)，則標(biāo)記此點(diǎn)為最左點(diǎn)的值； 如果此點(diǎn)四鄰域中的最左沒有點(diǎn)，最上有點(diǎn)，則標(biāo)記此點(diǎn)為最上點(diǎn)的值；
[0029] 步驟6. 3,如果此點(diǎn)四鄰域中的最左有點(diǎn)，最上都有點(diǎn)，則標(biāo)記此點(diǎn)為這兩個中的 最小的標(biāo)記點(diǎn)，并修改大標(biāo)記為小標(biāo)記。
[0030] 優(yōu)選的，所述的閾值T的取值范圍是30〈T〈120。
[0031] 優(yōu)選的，所述的閾值Pm的取值范圍是0· 01〈Pm〈0. 1。
[0032] 優(yōu)選的，所述的取Y張連續(xù)圖片，所述的Y的取值范圍是：10〈Y〈100。
[0033] 本發(fā)明提供了一種基于圖像定點(diǎn)抓拍及比對分析的國土資源監(jiān)控預(yù)警方法，本發(fā) 明能夠結(jié)合用戶的實(shí)際環(huán)境和經(jīng)驗(yàn)，設(shè)定識別的靈敏度和特定的區(qū)域，針對一段時間定點(diǎn) 采集的圖片進(jìn)行建模后在后續(xù)即可有針對性的識別出該區(qū)域是否增加了新的建筑以提醒 管理人員進(jìn)行甄別；本發(fā)明所采用的技術(shù)方案可以進(jìn)一步將所有監(jiān)控點(diǎn)按照視頻源的ID 進(jìn)行分組，識別處理過程相對獨(dú)立，適于系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，最后只需將有效識別結(jié)果記錄 并返回，特別適用于監(jiān)