一种基于水位计和摄像机的水深测定系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于水位计和摄像机的水深测定系统和方法，系统包括以下模块：无线数字水位计；水深数值传输模块；摄像机；图像传输模块；数据接收模块；后台处理模块。本发明专利技术可以测定摄像机画面内区域淹水深度，并生成区域淹水等深线示意图。本发明专利技术可以用于对城市内涝情况的评估，为政府决策部门制订城市排水、抢险救灾、交通管制等政策提供依据。本发明专利技术测定的城市区域淹水情况也可以提供给公众，为公众出行、避险等提供参考。避险等提供参考。避险等提供参考。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水位计和摄像机的水深测定系统和方法


[0001]本专利技术属于计算机视觉
，具体涉及一种基于水位计和摄像机的水深测定系统和方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着人工智能技术的发展，各行业都逐渐结合人工智能技术实现智能化，其中智慧城市也得到了长足发展。市政管理中对于城市内涝的预警及处置也是很多城市经常遇到的问题，如果不能及时发现及预警的话可能会对市民生命财产造成损失，而通过市政人员现场勘查十分耗时费力，因此需要通过水位计和摄像机智能估计淹水深度，将城市中淹水区域位置及深度等信息进行汇总，用于抢险救灾或者对市民进行预警都具有现实意义。
[0003]本专利技术可以测定摄像机画面内区域淹水深度，并生成区域淹水等深线示意图。本专利技术可以用于对城市内涝情况的评估，为政府决策部门制订城市排水、抢险救灾、交通管制等政策提供依据。本专利技术测定的城市区域淹水情况也可以提供给公众，为公众出行、避险等提供参考。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于水位计和摄像机的智能化淹水深度测定系统和方法。
[0005]为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0006]一种基于水位计和摄像机的水深测定系统，包括以下模块：
[0007]水位计，用于测量水深；
[0008]水深数值传输模块，用于将水位计的测量水深数值传输至接收模块；
[0009]摄像机，用于采集水位计区域的区域图像；
[0010]图像传输模块，用于将摄像机采集的水位计区域的区域图像数据传输至接收模块；
[0011]数据接收模块，用于将接收到的数据传输至后台处理模块；
[0012]后台处理模块，用于对水位计和摄像机数据的处理。
[0013]为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
[0014]上述的摄像机获取图像采取抓拍方式。
[0015]上述的摄像机安装高度及角度覆盖相应水位计区域。
[0016]上述的摄像机对覆盖的水位计位置进行标定。
[0017]上述的水位计使用无线数字水位计。
[0018]上述的水位计定时传输水深读数，用于控制摄像机是否抓拍图像；
[0019]所述水位计设置水深阈值，当水位计读数小于阈值时，摄像机不做任何工作，当水位计读数大于水深阈值时，摄像机抓拍图像，当前水位计读数及摄像机抓拍图像通过接收
模块传输到后台处理模块。
[0020]上述的后台处理模块包含水面区域分割模型，用于检测图像中水面区域，并根据当前水位计读数更新水深等深线图示。
[0021]上述的水面区域分割模型采用改进的UNet模型对摄像机抓拍图像中的淹水区域进行分割，具体如下：
[0022]所述改进的UNet模型，在卷积层采用零值填充，卷积后特征图尺寸与输入保持一致，跳跃连接时同尺寸特征图融合时使用逐点相加计算；
[0023]所述改进的UNet模型，在卷积层后使用注意力机制，包括通道注意力和空间注意力；
[0024]所述通道注意力，对特征图每个通道使用全局最大池化，连接全连接层后输出每个通道的注意力权重，然后与输入特征图相乘；
[0025]所述空间注意力，对特征图每个空间像素位置使用沿通道最大池化和沿通道平均池化，把两个特征按通道拼接，连接卷积层后输出每个空间像素位置的注意力权重，然后与输入特征图相乘；
[0026]所述通道注意力和空间注意力的使用，可以提升模型性能，有利于模型学习对识别和定位更鲁棒的特征表示。
[0027]上述的水面区域分割模型更新水深等深线时，同时接收最新的水位计读数和水面区域分割模型的输出掩码，具体如下：
[0028]所述水深等深线图示，在水位计读数第一次超过水深阈值时进行初始化，将此时水面区域分割模型的输出掩码的深度值都设置为当前的水位计读数；
[0029]所述水深等深线图示，在接收到新的水面区域掩码时，与已有掩码计算交集，新的水面区域减掉交集后生成此时刻的水面延伸区域；
[0030]所述水深等深线图示，在接收到新的水位计读数时，计算与前一次读数的差值，以该差值作为此时刻的水面延伸区域的深度值；
[0031]所述水深等深线图示，在接收到新的水位计读数时，计算与前一次读数的差值，使用差值更新已有等深线图示中不同深度区域的深度值，将已有等深线不同区域的深度值与差值相加作为新的深度值。
[0032]一种基于水位计和摄像机的水深测定方法，包括以下步骤：
[0033]S1：后台处理模块定时获取水位计的读数，当水位计读数低于水深阈值时，说明没有发生淹水问题，不启动摄像机抓拍，当水位计读数高于水深阈值时，说明发生淹水问题，摄像机启动抓拍；
[0034]S2：摄像机采用抓拍方式获取水位计区域的区域图像；
[0035]S3：后台处理模块采用改进的UNet模型对摄像机抓拍图像中的淹水区域进行分割；
[0036]S4：后台处理模块根据当前水位计读数更新水深等深线图示。
[0037]本专利技术具有以下有益效果：
[0038]本专利技术方法可以自动测定淹水区域深度并生成等深线图示，不需要市政工作人员耗时费力的实地勘测，可以为政府部门提供淹水概况图，为交通管制、抢险救灾、城市排水等提供决策依据，还可以指导公众避险和出行规划。
附图说明
[0039]图1是本专利技术的整体系统示意图。
[0040]图2是本专利技术的系统流程图。
[0041]图3是本专利技术生成的水深等深线图示。
具体实施方式
[0042]以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细描述。
[0043]如图1所示，一种基于水位计和摄像机的水深测定系统，包括以下模块：
[0044]水位计，用于测量水深；
[0045]水深数值传输模块，用于将水位计的测量水深数值传输至接收模块；
[0046]摄像机，用于采集水位计区域的区域图像；
[0047]图像传输模块，用于将摄像机采集的水位计区域的区域图像数据传输至接收模块；
[0048]数据接收模块，用于将接收到的数据传输至后台处理模块；
[0049]后台处理模块，用于对水位计和摄像机数据的处理。
[0050]实施例中，所述数据源为水位计测定水深读数、区域图像数据。
[0051]实施例中，摄像机获取图像采取抓拍方式，相比于视频方式可以减小计算量及存储量。
[0052]实施例中，摄像机安装高度及角度覆盖相应水位计区域。
[0053]实施例中，摄像机对覆盖的水位计位置进行标定。
[0054]实施例中，水位计使用无线数字水位计，便于获取和传输水深数值。
[0055]实施例中，水位计定时传输水深读数，用于控制摄像机是否抓拍图像；
[0056]所述水位计设置水深阈值，当水位计读数小于阈值时，摄像机不做任何工作，当水位计读数大于水深阈值时，摄像机抓拍图像，当前水位计读数及摄像机抓拍图像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水位计和摄像机的水深测定系统，其特征在于，包括以下模块：水位计，用于测量水深；水深数值传输模块，用于将水位计的测量水深数值传输至接收模块；摄像机，用于采集水位计区域的区域图像；图像传输模块，用于将摄像机采集的水位计区域的区域图像数据传输至接收模块；数据接收模块，用于将接收到的数据传输至后台处理模块；后台处理模块，用于对水位计和摄像机数据的处理。2.根据权利要求1所述的一种基于水位计和摄像机的水深测定系统，其特征在于，所述摄像机获取图像采取抓拍方式。3.根据权利要求1所述的一种基于水位计和摄像机的水深测定系统，其特征在于，所述摄像机安装高度及角度覆盖相应水位计区域。4.根据权利要求3所述的一种基于水位计和摄像机的水深测定系统，其特征在于，所述摄像机对覆盖的水位计位置进行标定。5.根据权利要求1所述的一种基于水位计和摄像机的水深测定系统，其特征在于，所述水位计使用无线数字水位计。6.根据权利要求5所述的一种基于水位计和摄像机的水深测定系统，其特征在于，所述水位计定时传输水深读数，用于控制摄像机是否抓拍图像；所述水位计设置水深阈值，当水位计读数小于阈值时，摄像机不做任何工作，当水位计读数大于水深阈值时，摄像机抓拍图像，当前水位计读数及摄像机抓拍图像通过接收模块传输到后台处理模块。7.根据权利要求1所述的一种基于水位计和摄像机的水深测定系统，其特征在于，所述后台处理模块包含水面区域分割模型，用于检测图像中水面区域，并根据当前水位计读数更新水深等深线图示。8.根据权利要求7所述的一种基于水位计和摄像机的水深测定系统，其特征在于，所述水面区域分割模型采用改进的UNet模型对摄像机抓拍图像中的淹水区域进行分割，具体如下：所述改进的UNet模型，在卷积层采用零值填充，卷积后特征图尺寸与输入保持一致，跳跃连接时同尺寸特征图融合时使用逐点相加计算；所述改进的UNet模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，张真，高秀斌，
申请(专利权)人：南京云创大数据科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：