一种基于红外相机拍摄构建虚拟标尺的水位提取方法技术

本发明专利技术公开了水文学术领域的一种基于红外相机拍摄构建虚拟标尺的水位提取方法，包括如下步骤：步骤1、选定所监测水位的坐标定位；步骤2、确定所需监控的时间，并在红外相机上完成相关设置；步骤3、对拍摄的图像进行处理，构建虚拟标尺，实现水位的提取。与相关技术相比，采用本发明专利技术的技术方案依靠红外相机所拍摄的图像来构建虚拟水位标尺，从而实现水位的监控提取，可靠性高，可实现全天候的水位监控。可实现全天候的水位监控。可实现全天候的水位监控。

【技术实现步骤摘要】
一种基于红外相机拍摄构建虚拟标尺的水位提取方法


[0001]本专利技术属于水文学术领域，具体是一种基于红外相机拍摄构建虚拟标尺的水位提取方法。

技术介绍

[0002]水位是河流水库等地表水体水文观测中最重要的指标之一。水位数据一方面可估计水体的流量和存量，另一方面也为水利工程和其他工程建设提供了依据。目前，传统的水位提取与观测多是基于水尺等实体标尺，通过建设水文站等水文设施实现水位的记录。但传统的监测方式受限于河道的顺直情况，岸坡的规整性等条件。
[0003]红外摄像机是一种通常用于野外动植物的监测设备，它通常具有稳定性高、数据便于储存、体积小易安装等特点。将红外相机应用于水位的监测，是对其用途的一种创新。同时，由于不依靠实体水文设施来实现水位的监控及提取。能够大量快速的布置监测点，从而实现精细化水文监测。

技术实现思路

[0004]专利技术的目的是克服传统水位观测受制于实体观测设备的技术问题，提供一种基于红外相机定时拍摄，通过构建虚拟水尺实现对河流、湖库等地表水体水位的提取方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种基于红外相机拍摄构建虚拟标尺的水位提取方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1，选定所监测水位的坐标定位；
[0008]步骤2，确定所需监控的时间，并在红外相机上完成参数配置；
[0009]步骤3，通过红外相机进行图像拍摄，然后对拍摄的图像进行处理，构建虚拟水尺，实现水位的提取。
[0010]进一步，步骤1中，包括如下具体步骤：
[0011]步骤11，确定红外相机安装的位置，此位置应满足红外相机的正常工作条件，并减少对红外相机画面的扰动；
[0012]步骤12，确定控制点及控制点的高程、坐标信息。
[0013]进一步，步骤3中，包括如下具体步骤：
[0014]步骤31，以控制点的高程信息绘制图像中的高程坐标系，并确定标尺的单位长度；
[0015]步骤32、调整虚拟水尺的比例与位置，获取图像中的水位。
[0016]进一步，步骤1中，通过GPS设备获得坐标定位。
[0017]采用上述方案后实现了以下有益效果：与现有技术相比，本专利技术的基于构建虚拟标尺的水位提取方法包括：步骤1、选定所监测水位的坐标定位。包括：步骤11、确定红外相机安装的位置，步骤12、确定后续步骤31中控制点及相关点的高程、坐标信息。步骤2、确定所需监控的时间，并在红外相机上完成相关设置，如确定定时拍摄模式或间隔拍摄模式、再确定每日工作时长。步骤3、对拍摄的图像进行处理，构建虚拟水尺，实现水位的提取，包括，
步骤31、以步骤12中的控制点的高程信息绘制图像中的高程坐标系，即虚拟水尺，并确定标尺的单位长度。步骤32、调整虚拟水尺的比例与位置，读取图像中的水位。本专利技术的基于构建虚拟标尺的水位提取方法通过步骤1确定了需实施监测的水体对象及监测系统的安装位置，并获取了后续图像处理所需的控制点信息。通过步骤2实现水体水位的动态监控，并获取到水体的微小波动的变化。通过步骤3根据上述步骤的地理信息数据处理得到虚拟表尺与红外相机拍摄图像结合，最终处理并确定水位数据。通过上述步骤，本专利技术的基于红外相机拍摄构建虚拟标尺的水位提取技术通过红外相机拍摄的水位图像与构建的虚拟水位标尺结合，便捷且低成本的实现了对地表水体水位的监控及提取。
[0018]综上所述，采用本专利技术的水位提取方法可获得地表水体的水位数据，可实现水位数据动态监控。
附图说明
[0019]图1为本专利技术水位监控和提取方法的流程图；
[0020]图2为本专利技术水位监控和提取方法的步骤31流程图；
[0021]图3为本专利技术实施例中大坝无人机正射图像及控制点位置和高程；
[0022]图4为本专利技术实施例中红外相机所拍摄图像及控制点位置和高程。
具体实施方式
[0023]下面通过具体实施方式进一步详细说明：
[0024]本申请提供一种基于红外相机拍摄构建虚拟标尺的水位提取方法，如附图1至附图2所示，包括如下步骤：
[0025]步骤1，选定所监测水位的坐标定位。所述的监测地表水体水位为某水库堤坝处水位，通过GPS设备可以进行坐标定位。
[0026]步骤11、确定红外相机安装的位置。参照图3，本实施方式中，所述红外相机安装位置为此水库大坝上游处右岸树木枝干处。所述位置可完整监测大坝水位，树木也可对红外相机起到保护。
[0027]步骤12、确定后续步骤31中控制点及相关点的高程、经纬度信息。具体的，参照图3
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4，确定控制点的高程信息和坐标信息。获取方式为将所述控制点的无人机正射图像与此位置数字高程模型结合。参考图3，此实施例控制点地理信息请参考如下：
[0028]表1控制点高程
[0029][0030]步骤2、确定所需监控的时间。本实施方式对所述水库的水位月变化进行监控。具体的，本实施方式选择单一拍照模式，图片大小选择拍摄清晰的最小照片尺寸3M，图片连拍3张取最优画面，拍照模式为定时拍摄，将红外相机的定时拍摄时间设为17：00，选取每月14日拍照图像处理。本实施例中，配制的相关参数，红外相机型号为EREAGLE E1，传感器参数为1/3寸、500万像素，最小照度为0.1Lux，图片拍照尺寸有12M/8M/5M/3M/2M/1M可选，图像存储于TF卡内，红外相机由可拆卸碱性电池供电，待机时间在3个月以上，有拍照、录像两种模式。自动拍摄可设置定时拍摄、间隔拍摄、时间段拍摄、周重复等。
[0031]步骤3、对拍摄的图像进行处理，构建虚拟水尺，实现水位的提取。本实施方式共选取拍摄图片9张，时间跨度为2021年4月——2021年11月。
[0032]步骤31、以步骤12中的控制点的高程信息绘制图像中的高程坐标系，即虚拟水尺，并确定虚拟水尺的单位长度。具体的，可将大坝顶部A看作同一高度，即2109m，将大坝中部平台B看作同一高度，即2058m，将水面C看作同一高度，即水位为2038m。由此，依次连接A
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6、B
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5、C
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2点，即可得出虚拟水尺。所述的虚拟水尺的单位长度按如下过程确定。包括，
[0033]步骤311、由已知空间数据得出红外相机所拍摄图像中线段长度与实际水位高度对应关系(L
‑
H)。当前实施例已知水位高度(H)为2038m，图像中线段C2A6(L)长为29.7mm；已知B
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5点高程为2058m，图像中线段B5A6(L)长为20.1mm；已知A
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6点高程为2109m，又可看做此点为虚拟标尺原点，综上，可得L(线段长)
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H(水位高度)已知点的对应关系，请参考表2。
[0034]表2L(线段长)
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H(水位高度)已知点的对应关系
[0035][0036]步骤S312、对上述L...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于红外相机拍摄构建虚拟标尺的水位提取方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，选定所监测水位的坐标定位；步骤2，确定所需监控的时间，并在红外相机上完成参数配置；步骤3，通过红外相机进行图像拍摄，然后对拍摄的图像进行处理，构建虚拟水尺，实现水位的提取。2.根据权利要求1所述的基于红外相机拍摄构建虚拟标尺的水位提取方法，其特征在于：步骤1中，包括如下具体步骤：步骤11，确定红外相机安装的位置，此位置应满足红外相机的正常工作条件，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新宇，傅斌，
申请(专利权)人：中国科学院，水利部成都山地灾害与环境研究所，
类型：发明
国别省市：