一种水电站视频数据数字化安全预警方法及装置与流程

1.本技术涉及一种水电站预警技术，尤其涉及一种水电站视频数据数字化安全预警方法。本技术还涉及一种水电站视频数据数字化安全预警装置。


背景技术：

2.水电站是利用水的势能和动能进行发电的大型电力系统，一般而言，水电站需要对河流进行拦截，利用大坝储存大量的水，进而增加水的势能，这种改变河道以及地形的方式，往往带来安全问题，包括：大坝受损或者水流量快速增加，都会产生安全隐患。
3.现有技术中，通过对水流量的监控进而根据大坝的实际情况和水位情况的比较，进行安全风险提示预警，可以准确的判断水位变化趋势以及安全预期。通常的做法是，设置多个检测点，并在每个检测点布置水位测量装置，然后收集每个检测点检测的测量数据，通过分析判断这些测量数据进行风险情况判断，现有技术对水位检测的方式，需要大量布置水位检测装置，并通过专门人员进行记录，操作费事费力。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中水电站水位风险预警耗时费力的问题，本技术提供一种水电站视频数据数字化安全预警方法。本技术还涉及一种水电站视频数据数字化安全预警装置。
5.本技术提供一种水电站视频数据数字化安全预警方法，包括：
6.获取视频图像，识别所述视频图像的每一帧图像的静态区和动态区；
7.提取所述视频图像预设帧的静态区进行数字化处理生成数字化静态区，并标记所述数字化静态区的静态轮廓线；
8.提取每一帧所述视频图像的动态区进行数字化处理生成数字化动态区，并标记所述数字化动态区的动态轮廓线；
9.计算所述静态轮廓线和动态轮廓线的垂直偏移，生成动态区增幅区并判断所述动态区增幅区是否超过预设阈值，若是则发出安全警报。
10.可选的，所述动态区为水面区域，所述静态区为除水面区域的其他区域；或者，所述动态区为除水面区域的其他区域，所述静态区为水面区域。
11.可选的，所述预设帧的静态区数字化后将存储起来，且只数字化一个预设帧的静态区；
12.当新的一帧视频图像被识别，则只提取所述视频图像的动态区进行数字化。
13.可选的，还包括：
14.将所述动态区分区，生成多个子动态区，为每个所述子动态区设置所述预设阈值。
15.可选的，所述安全警报包括：声音信号、光信号、广播信号以及通过互联网发出的消息信号。
16.本技术还提供一种水电站视频数据数字化安全预警装置，包括：
17.图像处理模块，用于获取视频图像，识别所述视频图像的每一帧图像的静态区和
动态区；
18.静态图像模块，用于提取所述视频图像预设帧的静态区进行数字化处理生成数字化静态区，并标记所述数字化静态区的静态轮廓线；
19.动态图像模块，用于提取每一帧所述视频图像的动态区进行数字化处理生成数字化动态区，并标记所述数字化动态区的动态轮廓线；
20.安全预警模块，用于计算所述静态轮廓线和动态轮廓线的垂直偏移，生成动态区增幅区并判断所述动态区增幅区是否超过预设阈值，若是则发出安全警报。
21.可选的，所述动态区为水面区域，所述静态区为除水面区域的其他区域；或者，所述动态区为除水面区域的其他区域，所述静态区为水面区域。
22.可选的，还包括：
23.存储模块，用于所述预设帧的静态区数字化后将存储起来，且只数字化一个预设帧的静态区；
24.当新的一帧视频图像被识别，则只提取所述视频图像的动态区进行数字化。
25.可选的，动态图像模块还包括：
26.分区单元，用于将所述动态区分区，生成多个子动态区，为每个所述子动态区设置所述预设阈值。
27.可选的，所述安全警报包括：声音信号、光信号、广播信号以及通过互联网发出的消息信号。
28.本技术相对与现有技术的优点：
29.本技术提供一种水电站视频数据数字化安全预警方法，包括：获取视频图像，识别所述视频图像的每一帧图像的静态区和动态区；提取所述视频图像预设帧的静态区进行数字化处理生成数字化静态区，并标记所述数字化静态区的静态轮廓线；提取每一帧所述视频图像的动态区进行数字化处理生成数字化动态区，并标记所述数字化动态区的动态轮廓线；计算所述静态轮廓线和动态轮廓线的垂直偏移，生成动态区增幅区并判断所述动态区增幅区是否超过预设阈值，若是则发出安全警报。本技术通过图像数字化技术，识别动态区的变化以准确的提供预警信息，可实现实时的监测和自动预警，减少人力的同时提高了预警的准确性。
附图说明
30.图1是本技术中水电站视频数据数字化安全预警的示意图。
31.图2是本技术中所述静态区数字化处理流程图。
32.图3是本技术中水电站视频数据数字化安全预警装置示意图。
具体实施方式
33.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似推广，因此本技术不受下面公开的具体实施的限制。
34.本技术提供一种水电站视频数据数字化安全预警方法，包括：获取视频图像，识别所述视频图像的每一帧图像的静态区和动态区；提取所述视频图像预设帧的静态区进行数
字化处理生成数字化静态区，并标记所述数字化静态区的静态轮廓线；提取每一帧所述视频图像的动态区进行数字化处理生成数字化动态区，并标记所述数字化动态区的动态轮廓线；计算所述静态轮廓线和动态轮廓线的垂直偏移，生成动态区增幅区并判断所述动态区增幅区是否超过预设阈值，若是则发出安全警报。本技术通过图像数字化技术，识别动态区的变化以准确的提供预警信息，可实现实时的监测和自动预警，减少人力的同时提高了预警的准确性。
35.图1是本技术中水电站视频数据数字化安全预警的示意图。
36.请参照图1所示，s101获取视频图像，识别所述视频图像的每一帧图像的静态区和动态区。
37.所述视频图像是监测整个水电站的合成视频图像，包括有多个摄像设备摄取的图像合成的全景图像，或者所述视频图像还可以是高分辨率的卫星图像。优选的，所述视频图像是红外图像。
38.获取到所述视频图像后，需要判断所述视频图像中的静态区和动态区，所述静态区是指不会发生变化的背景图像，而所述动态区是指在进行实施变化的图像内容。具体的，所述动态区为水面区域，所述静态区为除水面区域的其他区域，此时监测重点是水流量的监测，例如水涨等；或者，所述动态区为除水面区域的其他区域，所述静态区为水面区域，此时监测重点是水域岸缘的变化，例如塌方等。
39.在进行所述静态区和动态区的识别时，需要根据具体的视频类型设置不同的识别方法。一种是所述视频图像为普通可见光图像，该图像可以呈现完整的图像内容，通过现有的图像识别算法，识别所述动态区和静态区。另一种是所述视频图像是红外图像，则根据红外图像的颜色变化识别所述动态区和静态区。
40.请参照图1所示，s102提取所述视频图像预设帧的静态区进行数字化处理生成数字化静态区，并标记所述数字化静态区的静态轮廓线。
41.在完成所述动态区和静态区的识别后，提取所述静态区的图像，并对所述静态图像进行数字化处理，生成数字图像的数字静态区。
42.图2是本技术中所述静态区数字化处理流程图。
43.请参照图2所示，s201提取所述静态区。
44.所述视频图像在静态区和动态区识别后，将根据所述动态区和静态区的接线设置分割线，进而将所述静态区和动态区分割开。一种优选的实施方式是，根据预设大小的模板，分别生成只有静态区的图像和动态区的图像，然后将所述只有静态区的图像提取出来。
45.s202为所述静态区进行数字化处理。
46.具体的，将所述静态区图像的模拟信号输入到视频采集卡进行模拟信号和数字信号的转化，获得数字静态区。
47.s203存储所述数字化静态区。
48.在本技术中，所述数字化静态区是视频图像的一个优选的预设帧中提取的，并将该数字化静态区作为判断动态区变化的参照，因此需要将所述数字化静态区进行存储，作为每一个所述动态区的参照。
49.所述预设帧的选择方式包括：通过随机方法采集视频图像的多个帧，并计算所述多个帧中动态区和静态区变化的范围，然后求取所述变化范围的中间值。将具有最接近所
述中间值的动态区和静态区分割线的帧作为预设帧。
50.所述预设帧的获取步骤如下：
51.首先，通过随机取样的方法，获得多幅静态区的帧图像，所述多幅静态区帧图像的表达式为：s＝(n1、n2、n3……nn
)。
52.其次，将所述s中每一幅帧图像中的静态轮廓线，获得静态轮廓线的像素线s
l
＝(s1、s2、s3……
sn)。
53.再次，根据所述s
l
建立静态轮廓线变化区bh，其计算公式如下：
54.bh＝s1 s2 s3
…
sn55.其中，所述s
l
中的每个元素，表示一条静态轮廓线的全部像素点。
56.再其次，提取所述bh的两边的边缘线，将所述两边的边缘线内部填充像素。
57.再其次，根据所述bh的两边的边缘线，建立变化区中分线，该中分线上的每个点在于所述bh的两边的边缘线垂直连接的固定曲率曲线的中点上。
58.最后，将最接近所述中分线的静态轮廓线的静态区作为预设帧。
59.当新的一帧视频图像被识别，则只提取所述视频图像的动态区进行数字化。最后，为所述数字化静态区标记轮廓，形成静态轮廓线。
60.请参照图1所示，s103提取每一帧所述视频图像的动态区进行数字化处理生成数字化动态区，并标记所述数字化动态区的动态轮廓线。
61.提取每一帧只有所述动态区的图像，然后依照所述视频图像的时间顺序依次进行动态区的数字化，生成数字图像的数字化动态区，并标记每一帧动态区的动态轮廓线。
62.请参照图1所示，s104计算所述静态轮廓线和动态轮廓线的垂直偏移，生成动态区增幅区并判断所述动态区增幅区是否超过预设阈值，若是则发出安全警报。
63.在计算所述静态轮廓线和动态轮廓线的垂直偏移之前，首先需要进行从存储中提取所述数字化静态区，然后为所述数字化静态区设置像素坐标系，用于为每个静态轮廓线的像素建立坐标。
64.接下来，提取每一帧所述数字化动态区，在所述静态区像素坐标系相同的位置，建立相同的像素坐标系，用于为每个动态轮廓线的像素建立坐标。
65.最后根据所述坐标计算所述动态轮廓线和动态轮廓线的垂直偏移，根据所述垂直偏移进行积分计算，即可得出所述动态区相对于静态区的增幅。所述增幅可以是增加的面积。
66.基于所述增幅设置预设阈值，当所述增幅超过所述预设阈值时，则发出安全警报。优选的，首先通过实地测量，可以将所述动态区分区，生成多个子动态区，为每个所述子动态区设置所述预设阈值。
67.优选的，所述安全警报包括：声音信号、光信号、广播信号以及通过互联网发出的消息信号。
68.本技术还提供一种水电站视频数据数字化安全预警装置，包括：图像处理模块301、静态图像模块302、动态图像模块303。
69.图3是本技术中水电站视频数据数字化安全预警装置示意图。
70.请参照图3所示，图像处理模块301，用于获取视频图像，识别所述视频图像的每一帧图像的静态区和动态区。
71.所述视频图像是监测整个水电站的合成视频图像，包括有多个摄像设备摄取的图像合成的全景图像，或者所述视频图像还可以是高分辨率的卫星图像。优选的，所述视频图像是红外图像。
72.获取到所述视频图像后，需要判断所述视频图像中的静态区和动态区，所述静态区是指不会发生变化的背景图像，而所述动态区是指在进行实施变化的图像内容。具体的，所述动态区为水面区域，所述静态区为除水面区域的其他区域，此时监测重点是水流量的监测，例如水涨等；或者，所述动态区为除水面区域的其他区域，所述静态区为水面区域，此时监测重点是水域岸缘的变化，例如塌方等。
73.在进行所述静态区和动态区的识别时，需要根据具体的视频类型设置不同的识别方法。一种是所述视频图像为普通可见光图像，该图像可以呈现完整的图像内容，通过现有的图像识别算法，识别所述动态区和静态区。另一种是所述视频图像是红外图像，则根据红外图像的颜色变化识别所述动态区和静态区。
74.请参照图3所示，静态图像模块302，用于提取所述视频图像预设帧的静态区进行数字化处理生成数字化静态区，并标记所述数字化静态区的静态轮廓线。
75.在完成所述动态区和静态区的识别后，提取所述静态区的图像，并对所述静态图像进行数字化处理，生成数字图像的数字静态区。
76.请参照图2所示，s201提取所述静态区。
77.所述视频图像在静态区和动态区识别后，将根据所述动态区和静态区的接线设置分割线，进而将所述静态区和动态区分割开。一种优选的实施方式是，根据预设大小的模板，分别生成只有静态区的图像和动态区的图像，然后将所述只有静态区的图像提取出来。
78.s202为所述静态区进行数字化处理。
79.具体的，将所述静态区图像的模拟信号输入到视频采集卡进行模拟信号和数字信号的转化，获得数字静态区。
80.s203存储所述数字化静态区。
81.在本技术中所述装置还包括存储模块，用于所述预设帧的静态区数字化后将存储起来。所述数字化静态区是视频图像的一个优选的预设帧中提取的，并将该数字化静态区作为判断动态区变化的参照，因此需要将所述数字化静态区进行存储，作为每一个所述动态区的参照。
82.所述预设帧的选择方式包括：通过随机方法采集视频图像的多个帧，并计算所述多个帧中动态区和静态区变化的范围，然后求取所述变化范围的中间值。将具有最接近所述中间值的动态区和静态区分割线的帧作为预设帧。
83.所述预设帧的获取步骤如下：
84.首先，通过随机取样的方法，获得多幅静态区的帧图像，所述多幅静态区帧图像的表达式为：s＝(n1、n2、n3……nn
)。
85.其次，将所述s中每一幅帧图像中的静态轮廓线，获得静态轮廓线的像素线s
l
＝(s1、s2、s3……
sn)。
86.再次，根据所述s
l
建立静态轮廓线变化区bh，其计算公式如下：
87.bh＝s1 s2 s3
…
sn88.其中，所述s
l
中的每个元素，表示一条静态轮廓线的全部像素点。
89.再其次，提取所述bh的两边的边缘线，将所述两边的边缘线内部填充像素。
90.再其次，根据所述bh的两边的边缘线，建立变化区中分线，该中分线上的每个点在于所述bh的两边的边缘线垂直连接的固定曲率曲线的中点上。
91.最后，将最接近所述中分线的静态轮廓线的静态区作为预设帧。
92.当新的一帧视频图像被识别，则只提取所述视频图像的动态区进行数字化。最后，为所述数字化静态区标记轮廓，形成静态轮廓线。
93.请参照图3所示，动态图像模块303，用于提取每一帧所述视频图像的动态区进行数字化处理生成数字化动态区，并标记所述数字化动态区的动态轮廓线。
94.提取每一帧只有所述动态区的图像，然后依照所述视频图像的时间顺序依次进行动态区的数字化，生成数字图像的数字化动态区，并标记每一帧动态区的动态轮廓线。
95.请参照图1所示，安全预警模块304，用于计算所述静态轮廓线和动态轮廓线的垂直偏移，生成动态区增幅区并判断所述动态区增幅区是否超过预设阈值，若是则发出安全警报。
96.在计算所述静态轮廓线和动态轮廓线的垂直偏移之前，首先需要进行从存储中提取所述数字化静态区，然后为所述数字化静态区设置像素坐标系，用于为每个静态轮廓线的像素建立坐标。
97.接下来，提取每一帧所述数字化动态区，在所述静态区像素坐标系相同的位置，建立相同的像素坐标系，用于为每个动态轮廓线的像素建立坐标。
98.最后根据所述坐标计算所述动态轮廓线和动态轮廓线的垂直偏移，根据所述垂直偏移进行积分计算，即可得出所述动态区相对于静态区的增幅。所述增幅可以是增加的面积。
99.基于所述增幅设置预设阈值，当所述增幅超过所述预设阈值时，则发出安全警报。优选的所述动态图像没看还包括：分区单元，用于将所述动态区分区，生成多个子动态区，为每个所述子动态区设置所述预设阈值。具体的，首先通过实地测量，可以将所述动态区分区，生成多个子动态区，为每个所述子动态区设置所述预设阈值。
100.优选的，所述安全警报包括：声音信号、光信号、广播信号以及通过互联网发出的消息信号。