边坡视频监测方法及装置制造方法及图纸

技术编号:30918562 阅读:27 留言:0更新日期:2021-11-23 00:07
本发明专利技术是关于一种边坡视频监测方法及装置,方法包括:获取原始的框格防护边坡图像;从框格防护边坡图像中提取出每帧图像的工程特征,组成工程特征集,其中,工程特征集中包括关键点特征集和边缘特征集;确定框格防护边坡图像对应的基准视频帧,将框格防护边坡图像的视频帧与基准视频帧进行特征关联,以确定基准视频帧对应的关联工程特征;将基准视频帧的工程特征和与其对应的关联工程特征进行比对,以得到比对结果;根据比对结果确定边坡的表观特征状态。通过该技术方案,可以实现对边坡风险的非接触监测。非接触监测。非接触监测。

【技术实现步骤摘要】
边坡视频监测方法及装置


[0001]本专利技术涉及边坡变化监测
,尤其涉及一种边坡视频监测方法及装置。

技术介绍

[0002]现有高速公路中,由于自然地质条件的限制,许多西部山区的线路都要开挖山体形成高填方和高边坡。其中有些处在地质条件不利于稳定的山体上,这些边坡虽然经过了防护,仍需随时观测不利气象时的滑坡风险,以保障公路运营安全。
[0003]目前对于坡体潜在危害的监测,多是对区域性的大面积的山脉或山体的稳定性进行监测。主要以各种类型的接触式感知设备、通过传感器实时监测数据进行监测和预报。如何在灾害监测和预报同时,及时有效的减缓公路边坡灾害对人身安全的威胁,是目前急需解决的问题。
[0004]目前边坡监测的常用方法中非视频技术监测方法有:变形观测,观测边坡的倾斜、水平位移、沉降变形或微动位移等情况;应力观测,观测边坡结构物、防护结构的拉力、倾角加速度等;气象水文观测,观测降雨量;渗流观测,监测边坡的渗流、地下水位、泥水位,土壤含水率等,监测泥石流、山洪等灾害的可能性。主要仪器有传统的裂缝计、测斜管、压力计、位移计等,上述方法均是在边坡内部埋置测量计或传感等装置,通过相关计算机软件等辅助手段检测边坡的稳定性指标,都在不同程度上存在专业化程度高、成本高、危险性大等缺点。新兴出现的多种监测技术,如GNSS一体机,INSAR 监测,GPS、北斗光传感器、TDR等虽然可以实现远程监测,安全性好,但专业化程度更高、成本高也不便于公路工程中普及应用。
[0005]现有边坡视频技术监测方法有:边坡位移量测法。先在边坡设立观测靶点,利用双目相机成像原理,测算靶点的三维坐标变化,来判断边坡是否有形变。或者边坡外设立基准点,建立观测相机坐标系。然后边坡上设定一个标识目标,观测标识目标与基准点的位移变化关系。对位移变化量精准量测,得到边坡位移变化量。
[0006]现有技术存在以下缺陷:(1)非视频技术边坡稳定监测缺陷:1)现场操作,风险性高;2)专业技术强,需了解全站仪、水文仪等专业设备,及专业监测知识;3)成本高,专业设备的购买、维护、使用培训等所需费用较高。
[0007](2)现有视频技术的边坡检测方法缺陷:虽然能远程自动化监测、实时数据上报查看,但仅对特定观测点进行监测,对特定点的选取要求极高。特定点的选取失误,会加大漏报的机率。

技术实现思路

[0008]为克服相关技术中存在的问题,本专利技术提供一种边坡视频监测方法及装置。
[0009]根据本专利技术实施例的第一方面,提供一种边坡视频监测方法,方法包括:获取原始的框格防护边坡图像,包括但不限于方形、拱形和菱形框格图像;
从所述框格防护边坡图像中提取出每帧图像的工程特征,组成工程特征集,其中,所述工程特征集中包括关键点特征集和边缘特征集;确定所述框格防护边坡图像对应的基准视频帧,将所述框格防护边坡图像的视频帧与所述基准视频帧进行特征关联,以确定所述基准视频帧对应的关联工程特征;将所述基准视频帧的工程特征和与其对应的关联工程特征进行比对,以得到比对结果;根据所述比对结果确定边坡的表观特征状态。
[0010]在一个实施例中,优选地,从所述框格防护边坡图像中提取出每帧图像的工程特征,组成工程特征集,包括:对所述框格防护边坡图像进行预处理,以得到处理后的框格防护边坡图像,其中,预处理包括滤波去噪处理、灰度化处理和去除干扰处理;对所述处理后的框格防护边坡图像进行边缘监测,以得到边缘二值化图像;对所述边缘二值化图像进行闭运算,以得到连续的边缘;根据边缘搜索算法搜索边缘二值化图像中每帧图像的每个边坡防护格栅区域的边缘,以得到边缘搜索结果,并提取边缘特征,组成边缘特征集,其中,第i帧图像的边缘特征集表示为:其中,表示第i帧图像的边缘特征集,m表示第i帧图像中包含的边缘防护格栅区域的总数量,表示第i帧图像中第1个边坡防护格栅区域的边缘特征,表示第i帧图像中第m个边坡防护格栅区域的边缘特征;根据所述边缘搜索结果计算每帧图像的每个边坡防护格栅区域的像素坐标范围;根据所述像素坐标范围定位栅格区域,从所述处理后的框格防护边坡图像中提取出对应的栅格区域图像,并利用算法提取出栅格区域图像中的关键点特征,以组成关键点特征集,其中,第i帧图像的关键点特征集表示为:其中,表示第i帧图像的关键点特征集,m表示第i帧图像中包含的边缘防护格栅区域的总数量,表示第i帧图像中第1个边坡防护格栅区域的关键点特征,表示第i帧图像中第m个边坡防护格栅区域的关键点特征;则所述工程特征集表示为:F表示所述工程特征集,为第i帧图像中的边缘特征集和关键点特征集,即:在一个实施例中,优选地,确定所述框格防护边坡图像对应的基准视频帧,将所述框格防护边坡图像的视频帧与所述基准视频帧进行特征关联,以确定所述基准视频帧对应的关联工程特征,包括:搜索框格防护边坡图像的视频帧中每帧图像的每个边坡防护格栅区域中与所述基准视频帧中每个边坡防护格栅区域相交的区域集,并从中获取面积最大的目标防护格栅
区域,在所述目标防护格栅区域中提取对应的关联边缘特征和关联关键点特征。
[0011]在一个实施例中,优选地,将所述基准视频帧的工程特征和与其对应的关联工程特征进行比对,以得到比对结果,包括:将框格防护边坡图像的每帧图像的所述关联边缘特征和基准视频帧中边坡防护格栅区域的边缘特征按照边缘特征匹配算法进行特征匹配计算,以得到边缘特征匹配度;将框格防护边坡图像的每帧图像的所述关联关键点特征和所述基准视频帧中边坡防护格栅区域的关键点特征按照特征匹配算法进行特征匹配计算,以得到特征匹配度;根据所述边缘特征匹配度和所述特征匹配度确定每个边坡防护格栅区域是否发生变化,其中,采用以下公式确定每个边坡防护格栅区域是否发生变化:其中,M表示特征匹配度阈值,表示边缘特征匹配度,表示特征匹配度,为1时表示该边坡防护格栅区域已变化,为0时表示该边坡防护格栅区域未变化,当有多个相邻区域都为变化时,确定图像发生变化。
[0012]在一个实施例中,优选地,根据所述比对结果确定边坡的表观特征状态,包括:当确定图像未发生变化时,判定边坡的表观特征状态处于稳态状态;当确定图像发生变化时,判定边坡的表观特征状态处于非稳态状态;当边坡的表观特征状态持续处于稳态状态下,按预设频率截取稳态图像,并将截取的第一帧稳态图像作为目标基准视频帧,后续截取的稳态图像作为对比帧;根据所述目标基准视频帧和所述对比帧进行特征对比,确定稳态图像是否发生变化;当所述稳态图像发生变化时,提示边坡发生了表观特征的变形。
[0013]根据本专利技术实施例的第二方面,提供一种边坡视频监测装置,所述装置包括:获取模块,用于获取原始的框格防护边坡图像,包括但不限于方形、拱形和菱形框格图像;提取模块,用于从所述框格防护边坡图像中提取出每帧图像的工程特征,组成工程特征集,其中,所述工程特征集中包括关键点特征集和边缘特征集;第一确定模块,用于确定所述框格防护边坡图像对应的基准视频帧,将所述框格防护边坡图像的视频帧与所述基准视频帧进行特征关联,以确定所述基准视频帧对应的关联工程特征;本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种边坡视频监测方法,其特征在于,所述方法包括:获取原始的框格防护边坡图像;从所述框格防护边坡图像中提取出每帧图像的工程特征,组成工程特征集,其中,所述工程特征集中包括关键点特征集和边缘特征集;确定所述框格防护边坡图像对应的基准视频帧,将所述框格防护边坡图像的视频帧与所述基准视频帧进行特征关联,以确定所述基准视频帧对应的关联工程特征;将所述基准视频帧的工程特征和与其对应的关联工程特征进行比对,以得到比对结果;根据所述比对结果确定边坡的表观特征状态。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,从所述框格防护边坡图像中提取出每帧图像的工程特征,组成工程特征集,包括:对所述框格防护边坡图像进行预处理,以得到处理后的框格防护边坡图像,其中,预处理包括滤波去噪处理、灰度化处理和去除干扰处理;对所述处理后的框格防护边坡图像进行边缘监测,以得到边缘二值化图像;对所述边缘二值化图像进行闭运算,以得到连续的边缘;根据边缘搜索算法搜索边缘二值化图像中每帧图像的每个边坡防护格栅区域的边缘,以得到边缘搜索结果,并提取边缘特征,组成边缘特征集,其中,第i帧图像的边缘特征集表示为:其中,表示第i帧图像的边缘特征集,m表示第i帧图像中包含的边缘防护格栅区域的总数量,表示第i帧图像中第1个边坡防护格栅区域的边缘特征,表示第i帧图像中第m个边坡防护格栅区域的边缘特征;根据所述边缘搜索结果计算每帧图像的每个边坡防护格栅区域的像素坐标范围;根据所述像素坐标范围定位栅格区域,从所述处理后的框格防护边坡图像中提取出对应的栅格区域图像,并利用算法提取出栅格区域图像中的关键点特征,以组成关键点特征集,其中,第i帧图像的关键点特征集表示为:其中,表示第i帧图像的关键点特征集,m表示第i帧图像中包含的边缘防护格栅区域的总数量,表示第i帧图像中第1个边坡防护格栅区域的关键点特征,表示第i帧图像中第m个边坡防护格栅区域的关键点特征;则所述工程特征集表示为: F表示所述工程特征集,为第i帧图像中的边缘特征集和关键点特征集,即:。3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,确定所述框格防护边坡图像对应的基准视频帧,将所述框格防护边坡图像的视频帧与所述基准视频帧进行特征关联,以确定所述基准视频帧对应的关联工程特征,包括:搜索框格防护边坡图像的视频帧中每帧图像的每个边坡防护格栅区域中与所述基准
视频帧中每个边坡防护格栅区域相交的区域集,并从中获取面积最大的目标防护格栅区域,在所述目标防护格栅区域中提取对应的关联边缘特征和关联关键点特征。4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,将所述基准视频帧的工程特征和与其对应的关联工程特征进行比对,以得到比对结果,包括:将框格防护边坡图像的每帧图像的所述关联边缘特征和基准视频帧中边坡防护格栅区域的边缘特征按照边缘特征匹配算法进行特征匹配计算,以得到边缘特征匹配度;将框格防护边坡图像的每帧图像的所述关联关键点特征和所述基准视频帧中边坡防护格栅区域的关键点特征按照特征匹配算法进行特征匹配计算,以得到特征匹配度;根据所述边缘特征匹配度和所述特征匹配度确定每个边坡防护格栅区域是否发生变化,其中,采用以下公式确定每个边坡防护格栅区域是否发生变化:其中,M表示特征匹配度阈值,表示边缘特征匹配度, 表示特征匹配度,为1时表示该边坡防护格栅区域已变化,为0时表示该边坡防护格栅区域未变化,当有多个相邻区域都为变化时,确定图像发生变化。5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,根据所述比对结果确定边坡的表观特征状态,包括:当确定图像未发生变化时,判定边坡的表观特征状态处于稳态状态;当确定图像发生变化时,判定边坡的表观特征状态处于非稳态状态;当边坡的表观特征状态持续处于稳态状态下,按预设频率截取稳态图像,并将截取的第一帧稳态图像作为目标基准视频帧,后续截取的稳态图像作为对比帧;根据所述目标基准视频帧和所述对比帧进行特征对比,确定稳态图像是否发生变化;当所述稳态图像发生变化时,提示边坡发生了表观特征的变形。6.一种边坡视频监测装置,其特...

【专利技术属性】
技术研发人员:钱越阮有力邓蓉蓉蒋立乾刘兴茂万山李杰贾有方
申请(专利权)人:贵州省公路开发有限责任公司
类型:发明
国别省市:

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