本發(fā)明涉及地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測，具體而言，涉及一種基于熱成像與激光對射聯(lián)動(dòng)的邊坡地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測對保障生命財(cái)產(chǎn)安全、基礎(chǔ)設(shè)施穩(wěn)定及生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有關(guān)鍵意義。
2、相關(guān)技術(shù)中，邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測主要采用表面棱鏡測量、gnss位移監(jiān)測、震動(dòng)傳感器及傾角傳感器等多種手段，實(shí)現(xiàn)邊坡表面變形的綜合監(jiān)測與預(yù)警，但是這些方式存在誤報(bào)率高、響應(yīng)滯后、覆蓋范圍有限等問題，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測精度較低?，F(xiàn)有監(jiān)測手段難以滿足邊坡地質(zhì)災(zāi)害場景對監(jiān)測精度和預(yù)警準(zhǔn)確性的嚴(yán)苛要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明解決的問題是如何提高地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測精度和預(yù)警的準(zhǔn)確性。
2、為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于熱成像與激光對射聯(lián)動(dòng)的邊坡地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)測系統(tǒng)，包括激光對射監(jiān)測模塊、熱成像監(jiān)測模塊和警示模塊；
3、所述激光對射監(jiān)測模塊用于根據(jù)分別設(shè)置在邊坡監(jiān)測區(qū)域兩側(cè)的激光發(fā)射器和激光接收器之間的激光束通斷狀態(tài)，確定邊坡災(zāi)害情況；
4、所述熱成像監(jiān)測模塊用于根據(jù)熱成像儀獲取所述邊坡監(jiān)測區(qū)域的熱成像圖像，根據(jù)所述熱成像圖像，分別提取所述邊坡監(jiān)測區(qū)域中目標(biāo)物體的溫度分布梯度、質(zhì)心移動(dòng)速度和輪廓形態(tài)變化率，并將所述溫度分布梯度、所述質(zhì)心移動(dòng)速度和所述輪廓形態(tài)變化率輸入至支持向量機(jī)分類模型中，生成所述目標(biāo)物體的物體種類；
5、所述警示模塊用于在所述邊坡災(zāi)害情況為邊坡發(fā)生災(zāi)害，且所述物體種類為災(zāi)害體時(shí)，生成災(zāi)害警示。
6、可選地，所述熱成像圖像包括連續(xù)幀的熱圖像，所述根據(jù)所述熱成像圖像，分別提取所述邊坡監(jiān)測區(qū)域中目標(biāo)物體的溫度分布梯度、質(zhì)心移動(dòng)速度和輪廓形態(tài)變化率，包括：
7、根據(jù)所述熱成像圖像的溫度數(shù)據(jù)，采用梯度算子確定所述熱成像圖像各個(gè)像素點(diǎn)的溫度梯度值，并根據(jù)各個(gè)所述像素點(diǎn)的所述溫度梯度值，生成所述溫度分布梯度；
8、采用質(zhì)心計(jì)算方法確定所述熱成像圖像中每個(gè)幀數(shù)的目標(biāo)質(zhì)心坐標(biāo)，并根據(jù)各個(gè)所述目標(biāo)質(zhì)心坐標(biāo)和所述幀數(shù)對應(yīng)的時(shí)間，確定所述質(zhì)心移動(dòng)速度；
9、根據(jù)所述熱成像圖像，采用邊緣檢測算法提取所述目標(biāo)物體每個(gè)所述幀數(shù)的目標(biāo)輪廓，并根據(jù)所述目標(biāo)輪廓和所述幀數(shù)對應(yīng)的時(shí)間，確定所述輪廓形態(tài)變化率。
10、可選地，所述物體種類包括所述災(zāi)害體和非災(zāi)害體，所述將所述溫度分布梯度、所述質(zhì)心移動(dòng)速度和所述輪廓形態(tài)變化率輸入至支持向量機(jī)分類模型中，生成所述目標(biāo)物體的物體種類，包括：
11、分別提取所述溫度分布梯度的溫度特征向量、所述質(zhì)心移動(dòng)速度的質(zhì)心特征向量和所述輪廓形態(tài)變化率的輪廓特征向量，并將所述溫度特征向量、所述質(zhì)心特征向量和所述輪廓特征向量輸入至所述支持向量機(jī)分類模型中；
12、所述支持向量機(jī)分類模型基于約束條件，根據(jù)目標(biāo)函數(shù)，求解最優(yōu)超平面，生成所述物體種類。
13、可選地，所述非災(zāi)害體包括行人和動(dòng)物，所述熱成像監(jiān)測模塊還用于根據(jù)所述質(zhì)心移動(dòng)速度，提取所述目標(biāo)物體的目標(biāo)質(zhì)心時(shí)間序列；
14、確定所述目標(biāo)質(zhì)心時(shí)間序列中每個(gè)目標(biāo)元素與已知序列集合中每個(gè)已知種類的已知質(zhì)心時(shí)間序列的每個(gè)已知元素的歐幾里得距離，并構(gòu)建距離矩陣；
15、根據(jù)動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法，確定所述距離矩陣中所有元素之間的最小累積距離，生成dtw距離；
16、根據(jù)所述dtw距離和預(yù)設(shè)分類要求，將所述目標(biāo)物體分為所述行人、所述動(dòng)物或所述災(zāi)害體。
17、可選地，所述警示模塊還用于當(dāng)所述目標(biāo)物體為所述行人或所述動(dòng)物，且所述邊坡災(zāi)害情況為所述邊坡發(fā)生災(zāi)害時(shí)，向所述激光對射監(jiān)測模塊發(fā)送停止生成所述邊坡災(zāi)害情況的指令。
18、可選地，所述基于熱成像與激光對射聯(lián)動(dòng)的邊坡地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)測系統(tǒng)還包括聲光報(bào)警器，所述聲光報(bào)警器用于根據(jù)所述災(zāi)害警示發(fā)出對應(yīng)的警報(bào)。
19、可選地，所述基于熱成像與激光對射聯(lián)動(dòng)的邊坡地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)測系統(tǒng)還包括分別設(shè)置在所述邊坡監(jiān)測區(qū)域兩側(cè)的立桿，所述激光發(fā)射器、所述激光接收器和所述熱成像儀分別設(shè)置在所述邊坡監(jiān)測區(qū)域兩側(cè)的所述立桿上。
20、可選地，所述基于熱成像與激光對射聯(lián)動(dòng)的邊坡地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)測系統(tǒng)還包括通過連接臂設(shè)置在所述立桿上的攝像機(jī)。
21、可選地，所述基于熱成像與激光對射聯(lián)動(dòng)的邊坡地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)測系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述立桿上的配電數(shù)據(jù)收發(fā)箱，所述配電數(shù)據(jù)收發(fā)箱分別與所述激光發(fā)射器、所述激光接收器、所述熱成像儀和所述聲光報(bào)警器通訊連接。
22、可選地，所述基于熱成像與激光對射聯(lián)動(dòng)的邊坡地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)測系統(tǒng)還包括通過設(shè)備支架設(shè)置在所述立桿頂端的再生能源發(fā)電設(shè)備，所述再生能源發(fā)電設(shè)備分別與所述激光發(fā)射器、所述激光接收器、所述熱成像儀、攝像機(jī)和配電數(shù)據(jù)收發(fā)箱電連接。
23、本發(fā)明的基于熱成像與激光對射聯(lián)動(dòng)的邊坡地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)測系統(tǒng)的有益效果是：
24、通過在邊坡監(jiān)測區(qū)域兩側(cè)分別設(shè)置激光發(fā)射器和激光接收器，可實(shí)現(xiàn)邊坡地區(qū)的完全覆蓋，避免了覆蓋范圍有限的問題，然后通過激光對射監(jiān)測模塊，可確定激光發(fā)射器和激光接收器之間的激光束通斷狀態(tài)，從而實(shí)時(shí)確定邊坡災(zāi)害情況，解決滯后性問題，例如，當(dāng)激光發(fā)射器和激光接收器之間的激光束斷開時(shí)，激光發(fā)射器和激光接收器可實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)響應(yīng)，同時(shí)說明了邊坡上的激光發(fā)射器和激光接收器之間的激光束被遮擋，可能存在物體或者邊坡發(fā)生災(zāi)害，進(jìn)而根據(jù)被遮擋的激光束對邊坡進(jìn)行初步災(zāi)害判斷，然后，根據(jù)熱成像監(jiān)測模塊的熱成像儀獲取邊坡監(jiān)測區(qū)域的熱成像圖像，再根據(jù)熱成像圖像分別提取邊坡監(jiān)測區(qū)域中目標(biāo)物體的溫度分布梯度、質(zhì)心移動(dòng)速度和輪廓形態(tài)變化率，并將溫度分布梯度、質(zhì)心移動(dòng)速度和輪廓形態(tài)變化率輸入至支持向量機(jī)分類模型，對邊坡上遮擋激光束的物體進(jìn)行精準(zhǔn)分類，可以得到邊坡上遮擋激光發(fā)射器和激光接收器之間的激光束的物體種類，從而根據(jù)警示模塊對物體種類和邊坡災(zāi)害情況進(jìn)行邊坡地質(zhì)災(zāi)害分析，當(dāng)邊坡災(zāi)害情況為邊坡發(fā)生災(zāi)害，且物體種類為災(zāi)害體時(shí)，說明發(fā)生了地質(zhì)災(zāi)害，只有此時(shí)警示模塊生成災(zāi)害警示，從而避免誤報(bào)的問題，提供精準(zhǔn)的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測。
1.一種基于熱成像與激光對射聯(lián)動(dòng)的邊坡地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括激光對射監(jiān)測模塊、熱成像監(jiān)測模塊和警示模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱成像與激光對射聯(lián)動(dòng)的邊坡地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述熱成像圖像包括連續(xù)幀的熱圖像，所述根據(jù)所述熱成像圖像，分別提取所述邊坡監(jiān)測區(qū)域中目標(biāo)物體的溫度分布梯度、質(zhì)心移動(dòng)速度和輪廓形態(tài)變化率，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱成像與激光對射聯(lián)動(dòng)的邊坡地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述物體種類包括所述災(zāi)害體和非災(zāi)害體，所述將所述溫度分布梯度、所述質(zhì)心移動(dòng)速度和所述輪廓形態(tài)變化率輸入至支持向量機(jī)分類模型中，生成所述目標(biāo)物體的物體種類，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于熱成像與激光對射聯(lián)動(dòng)的邊坡地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述非災(zāi)害體包括行人和動(dòng)物，所述熱成像監(jiān)測模塊還用于根據(jù)所述質(zhì)心移動(dòng)速度，提取所述目標(biāo)物體的目標(biāo)質(zhì)心時(shí)間序列；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于熱成像與激光對射聯(lián)動(dòng)的邊坡地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述警示模塊還用于當(dāng)所述目標(biāo)物體為所述行人或所述動(dòng)物，且所述邊坡災(zāi)害情況為所述邊坡發(fā)生災(zāi)害時(shí)，向所述激光對射監(jiān)測模塊發(fā)送停止生成所述邊坡災(zāi)害情況的指令。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱成像與激光對射聯(lián)動(dòng)的邊坡地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括聲光報(bào)警器，所述聲光報(bào)警器用于根據(jù)所述災(zāi)害警示發(fā)出對應(yīng)的警報(bào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的基于熱成像與激光對射聯(lián)動(dòng)的邊坡地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括分別設(shè)置在所述邊坡監(jiān)測區(qū)域兩側(cè)的立桿（1），所述激光發(fā)射器（2）、所述激光接收器（3）和所述熱成像儀（4）分別設(shè)置在所述邊坡監(jiān)測區(qū)域兩側(cè)的所述立桿（1）上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于熱成像與激光對射聯(lián)動(dòng)的邊坡地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括通過連接臂（5）設(shè)置在所述立桿（1）上的攝像機(jī)（6）。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于熱成像與激光對射聯(lián)動(dòng)的邊坡地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置在所述立桿（1）上的配電數(shù)據(jù)收發(fā)箱（9），所述配電數(shù)據(jù)收發(fā)箱（9）分別與所述激光發(fā)射器（2）、所述激光接收器（3）、所述熱成像儀（4）和所述聲光報(bào)警器通訊連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于熱成像與激光對射聯(lián)動(dòng)的邊坡地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括通過設(shè)備支架（7）設(shè)置在所述立桿（1）頂端的再生能源發(fā)電設(shè)備（8），所述再生能源發(fā)電設(shè)備（8）分別與所述激光發(fā)射器（2）、所述激光接收器（3）、所述熱成像儀（4）、所述攝像機(jī)（6）和所述配電數(shù)據(jù)收發(fā)箱（9）電連接。