一种基于视频识别的滑坡地质灾害变形监测系统和方法与流程

一种基于视频识别的滑坡地质灾害变形监测系统和方法
1.技术领域
2.本发明涉及一种基于视频识别的滑坡地质灾害变形监测系统和方法，属地质灾害监测技术领域。


背景技术：

3.我国幅员辽阔，地质结构复杂，滑坡地质灾害的稳定性越来越受到相关管理部门、技术单位的关注，其中滑坡地质灾害的变形监测是一个重要指标，传统人工方法、自动化监测的方法存在一定的局限性，难以满足当前的需求。
4.传统人工方法无法实现实时全天候的测量，每次测量时均需要人力方式安装相应的仪器设备或观测设备，人力成本较高。
5.常规自动化监测原理需要多为接触式测量，如裂缝、倾角、振动等，监测功能单一，应用场景存在一定的局限性。
6.为了解决传统方法监测存在的问题，开发一种自动化、全天候监测和管理的滑坡地质灾害监测设备，很有必要。


技术实现要素：

7.本发明的目的是，为了解决滑坡地质灾害存在的问题，提出一种基于视频识别的滑坡地质灾害变形监测系统和方法。
8.本发明实现的技术方案如下，一种基于视频识别的滑坡地质灾害变形监测方法，所述方法通过摄像机对地质变形面进行视频图像拍摄，识别监测靶点、基准靶点各自的位移值，通过与初始值的差值，计算其位移变化量；并将测量出的相应变形变化值，传输至智能网关工控机；通过数据分析处理、分析和匹配，判断变形值是否异常；若异常时，则声光报警器警示相应人员，并上报管理中心进行监管。
9.所述变形变化值计算方法如下，所述摄像机安装完成后，进行一次标定，即将监测靶点上下移动，固定到已知的距离l，此时摄像机得到中心值像素数的变化c，此时通过计算得到l/c就是图像中每一个像素对应的位置值，即完成标定；在实际测量时，只要计算得到像素的变化数，然后乘以l/c值，就是各测点的变形变化值。
10.所述摄像机对准监测靶点选择位置安装于滑坡隐患体外5~50m处。
11.一种基于视频识别的滑坡地质灾害变形监测系统，包括智能网关工控机、摄像机、声光报警器和直流电源。
12.所述智能网关工控机包括处理器、存储器及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：（1）程序开始及初始化操作，通过初始化操作将视频摄像头的传输码流帧率设定为25hz，数据处理刷新率为10hz，以及数据存储文件夹；
（2）首次安装后，通过视频画面进行框选各监测靶点、基准靶点的区域，框选时应该考虑实际被测物可能的变形方向和变形量进行框选，并设置触发阈值；（3）系统对所框选的监测靶点、基准靶点的图像数据进行计算，分别计算水平方向、垂直方向的成像区域编码的均值，得到各自中心位置在图像中的坐标值；并作为初始值，后续测量值与此初始值进行差值计算；（4）测量过程中，系统根据视频码流、数据处理刷新率进行数据计算，并将每次测量值与初始值进行差值计算，此差值与阈值进行对比；若超过则进行预警触发判断；（5）当判断为超过阈值时，进行现场/远程联动报警，通过以上流程，实现视频识别滑坡变形的监测系统运行流程。
13.所述摄像机、声光报警器分别连接智能网关工控机，直流电源为系统供电。
14.所述摄像机的镜头配置，不同滑坡地质灾害跨度所配置的镜头焦距不同，包括50mm至200mm不等，且为固定焦距的镜头。
15.本发明监测系统的工作原理如下：滑坡地质灾害一般有滑坡地质灾害主滑体，当滑坡地质灾害主滑体会产生一定的变形，此时安装于滑坡地质灾害主滑体的监测靶点均产生相应的位置变化。此时通过变形监测摄像机视频图像拍摄并通过对监测红外发射点、基准靶点中心点位在图像中的变化值。当监测摄像机测量出相应变形变化值，传输至智能网关工控机通过数据分析处理、分析和匹配，判断变形值是否异常。若异常时则在声光报警器警示相应人员，并上报管理中心进行监管。
16.本发明的有益效果在于，本发明通过图像识别判断监测点的变形量，并联动声光报警器，实现了一种自动化、全天候，监测、管理与一体的滑坡地质灾害监测。
附图说明
17.图1为本发明基于视频识别的滑坡地质灾害变形监测方法流程图；图2为本发明基于视频识别的滑坡地质灾害变形监测系统结构示意图；图中：1是监测靶点；2是滑坡主体；3是镜头；4是摄像机；5是基准靶点；6是智能网关工控机；7是直流电源；8是声光报警器。
具体实施方式
18.本发明的具体实施方式如图1所示。
19.本实施例一种基于视频识别的滑坡地质灾害变形监测方法，步骤如下：（1）安装摄像机，系统初始化；（2）设置监测靶点和基准靶点，设置阈值；（3）图像采集，计算监测靶点和基准靶点的中心点坐标；确定中心点位在图像中的变化值；（4）将测量值与初始值进行差值对比，计算其位移变化量；（5）是否超过阈值，如果超过阈值，则报警研判；如未超过阈值，则回至第（3）步。
20.本实施例一种基于视频识别的滑坡地质灾害变形监测系统，包括摄像机4、智能网关工控机6、直流电源7、声光报警器8、基准靶点5和监测靶点1。
21.本实施例的摄像机4对准监测靶点1选择位置安装固定；所述摄像机4连接工控机
6；声光报警器7连接工控机6；直流电源7连接摄像机4和工控机6，为其提供电力。
22.地质变形监测摄像机4通过视频图像处理，识别监测靶点1、基准靶点5各自的位移值，通过与初始值的差值，计算其位移变化量。地质变形监测摄像机4安装于滑坡隐患体外5~50m处，然后通过网线连接至工控机4进行数据存储和处理。同时由于滑坡主体2地质灾害距离的差异，变形监测摄像机4所拍摄的距离有所不同，因此不同滑坡地质灾害跨度所配置的镜头3焦距不同，有50mm至200mm不等，且为固定焦距的镜头。
23.本实施例监测系统位移测量的具体实现方式是：系统安装完成后，进行一次标定，即将监测点红外发射点1上下移动固定且已知的距离l，此时变形监测摄像机4得到中心值像素数的变化c，此时通过计算得到l/c就是图像中每一个像素对应的位置值，即完成标定。在实际测量时，只要计算得到像素的变化数，然后乘以l/c值，就是各测点的变形变化值。


技术特征：
1.一种基于视频识别的滑坡地质灾害变形监测方法，其特征在于，所述方法通过摄像机对地质变形面进行视频图像拍摄，识别监测靶点、基准靶点各自的位移值，通过与初始值的差值，计算其位移变化量；并将测量出的相应变形变化值，传输至智能网关工控机；通过数据分析处理、分析和匹配，判断变形值是否异常；若异常时，则声光报警器警示相应人员，并上报管理中心进行监管。2.根据权利要求1所述的一种基于视频识别的滑坡地质灾害变形监测方法，其特征在于，所述变形变化值计算方法如下，所述摄像机安装完成后，进行一次标定，即将监测靶点上下移动，固定到已知的距离l，此时摄像机得到中心值像素数的变化c，通过计算得到l/c就是图像中每一个像素对应的位置值，即完成标定；在实际测量时，只要计算得到像素的变化数，然后乘以l/c值，就是各测点的变形变化值。3.根据权利要求1所述的一种基于视频识别的滑坡地质灾害变形监测方法，其特征在于，所述摄像机对准监测靶点选择位置安装于滑坡隐患体外5~50m处。4.实现如权利要求1~3所述一种基于视频识别的滑坡地质灾害变形监测方法的系统，包括智能网关工控机、摄像机、声光报警器和直流电源；所述智能网关工控机包括处理器、存储器及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：（1）程序开始及初始化操作，通过初始化操作将视频摄像头的传输码流帧率设定为25hz，数据处理刷新率为10hz，以及数据存储文件夹；（2）首次安装后，通过视频画面进行框选各监测靶点、基准靶点的区域，框选时应该考虑实际被测物可能的变形方向和变形量进行框选，并设置触发阈值；（3）系统对所框选的监测靶点、基准靶点的图像数据进行计算，分别计算水平方向、垂直方向的成像区域编码的均值，得到各自中心位置在图像中的坐标值；并作为初始值，后续测量值与此初始值进行差值计算；（4）测量过程中，系统根据视频码流、数据处理刷新率进行数据计算，并将每次测量值与初始值进行差值计算，此差值与阈值进行对比；若超过则进行预警触发判断；（5）当判断为超过阈值时，进行现场/远程联动报警，通过以上流程，实现视频识别滑坡变形的监测系统运行流程。5.根据权利要求4所述的一种基于视频识别的滑坡地质灾害变形监测系统，其特征在于，所述摄像机、声光报警器分别连接智能网关工控机，直流电源为系统供电。6.根据权利要求4所述的一种基于视频识别的滑坡地质灾害变形监测系统，其特征在于，所述摄像机的镜头配置，不同滑坡地质灾害跨度所配置的镜头焦距不同，包括50mm至200mm不等，且为固定焦距的镜头。

技术总结
一种基于视频识别的滑坡地质灾害变形监测系统和方法，所述系统包括摄像机（4）、工控机（6）、直流电源（7）、声光报警器（8）、基准靶点（5）和监测靶点（1）。本发明通过监测系统对滑坡地质灾害进行监测，通过图像识别判断监测点的变形量，传输至智能网关工控机；通过数据分析处理、分析和匹配，判断变形值是否异常，并联动声光报警器，实现了一种自动化、全天候，监测、管理与一体的滑坡地质灾害监测。理与一体的滑坡地质灾害监测。理与一体的滑坡地质灾害监测。


技术研发人员：李恒之 李远娟 杨树平 金晨 蔡源铭 张凯
受保护的技术使用者：江西省新达地质灾害防治有限公司
技术研发日：2022.05.27
技术公布日：2022/9/2