[發(fā)明專利]一種基于FPGA的公路危巖崩塌堆積物大小測(cè)量及報(bào)警系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710334716.9
• 申請(qǐng)日: 2017-05-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107169969B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃揚(yáng)帆;王揚(yáng);阮禎臻;黎彥蕓;黃林;周鑫;余江鵬;吳青晨;朱國(guó)仁;甘平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/11
• 分類號(hào): G06T7/11;G06T7/136;G06T7/62;G01B11/00
• 代理公司: 重慶博凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

本發(fā)明涉及一種基于FPGA的公路危巖崩塌堆積物大小測(cè)量及報(bào)警系統(tǒng)，包括視頻圖像采集模塊、FPGA處理模塊和視頻圖像顯示模塊；FPGA處理模塊的主控芯片對(duì)視頻圖像采集模塊采集的圖像經(jīng)幾何校正、濾波后進(jìn)行融合算法處理，實(shí)現(xiàn)公路危巖崩塌堆積物大小測(cè)量及報(bào)警的處理；FPGA主控芯片處理后的圖像在LCD顯示器上實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可以及時(shí)獲得危巖變化的情況，同時(shí)通過(guò)堆積物占屏幕像素點(diǎn)的多少，測(cè)出崩塌堆積物體積的相對(duì)大小，對(duì)公路上出現(xiàn)的堆積物大小進(jìn)行不同等級(jí)的預(yù)警，提早做出相應(yīng)措施。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是采用圖像來(lái)識(shí)別并檢測(cè)公路崩塌堆積物的系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)

滑坡是一種嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)滑坡的監(jiān)測(cè)和預(yù)警關(guān)系到國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人民生命安全。特別是公路崩塌是最為嚴(yán)重的邊坡地質(zhì)災(zāi)害，會(huì)造成直接的人員傷亡及車輛、物資等財(cái)產(chǎn)損失。崩塌堆積物一般為巨石，大的有幾百噸重、小的也有好幾噸，會(huì)造成嚴(yán)重的交通堵塞甚至是交通中斷，嚴(yán)重影響交通秩序的正常運(yùn)行。

現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)滑坡地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)方法主要有：物探法、位移測(cè)量法、航測(cè)遙感法等。但現(xiàn)有技術(shù)均存在有效性和時(shí)效時(shí)差的問(wèn)題，基本上沒(méi)法測(cè)試滑坡發(fā)展速度和加速度。特別是還沒(méi)有專門針對(duì)公路崩塌堆積物進(jìn)行跟蹤、監(jiān)測(cè)和預(yù)警的技術(shù)，往往只能依靠視頻進(jìn)行人工監(jiān)控，需要占用大量的網(wǎng)絡(luò)資源，人力成本較大。CN01114386.X公開(kāi)了一種滑坡和崩塌的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)裝置，激光器1位于底座2上,底座2裝有水平調(diào)節(jié)裝置4、水平度檢測(cè)裝置3、減振器5及用于接收從監(jiān)測(cè)對(duì)象反射回來(lái)的光的接收望遠(yuǎn)鏡9，在激光器1光路上設(shè)置有準(zhǔn)直鏡6、可活動(dòng)的擴(kuò)束器7和偏轉(zhuǎn)器8；光傳感器及放大器10位于接收望遠(yuǎn)鏡9的光路上，光傳感器及放大器10、頻譜分析儀11、計(jì)算機(jī)12順序通過(guò)電信號(hào)相聯(lián)接，計(jì)算機(jī)12控制偏轉(zhuǎn)器8和接收望遠(yuǎn)鏡9同步偏轉(zhuǎn)。該設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功耗較大，難以實(shí)現(xiàn)將設(shè)備長(zhǎng)期架設(shè)在野外進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)不能實(shí)現(xiàn)小型化、工程化，而且成本高，不能大規(guī)模批量生產(chǎn)。同時(shí)這個(gè)裝置也同樣需要人工來(lái)監(jiān)測(cè)，沒(méi)有提供報(bào)警功能，且不能估測(cè)出堆積物的相對(duì)大小，從而判斷災(zāi)害等級(jí)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于FPGA的公路危巖崩塌堆積物大小測(cè)量及報(bào)警系統(tǒng)，根據(jù)采集到的視頻圖像識(shí)別出公路上是否存在崩塌，并通過(guò)堆積物占屏幕像素點(diǎn)的多少，測(cè)出崩塌堆積物體積的相對(duì)大小。并通過(guò)崩塌堆積物體積的相對(duì)大小進(jìn)行報(bào)警等級(jí)的劃分。

實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種基于FPGA的公路危巖崩塌堆積物大小測(cè)量及報(bào)警系統(tǒng)，其特征在于，包括：

視頻圖像采集模塊：由CCD攝像頭和視頻解碼芯片構(gòu)成，視頻解碼芯片的輸出通過(guò)FPGA的外擴(kuò)接口與FPGA主控芯片連接；

FPGA處理模塊：主要包括FPGA主控芯片，F(xiàn)PGA主控芯片輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)編碼芯片處理后通過(guò)VGA接口與LCD顯示器連接；對(duì)視頻圖像采集模塊采集的圖像經(jīng)幾何校正、濾波后進(jìn)行融合算法處理，實(shí)現(xiàn)公路危巖崩塌堆積物大小測(cè)量及報(bào)警的處理；

視頻圖像顯示模塊：由編碼芯片及LCD顯示器組成；將FPGA主控芯片處理后的圖像在LCD顯示器上實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。

進(jìn)一步，所述FPGA主控芯片還連接有圖像壓縮模塊和緩存存儲(chǔ)器；所述FPGA主控芯片將含有崩塌堆積物的圖像進(jìn)行壓縮后再通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊進(jìn)行上傳。

進(jìn)一步，所述FPGA主控芯片的算法流程包括幾何校正、中值濾波處理和融合算法處理；融合算法分危巖崩塌狀態(tài)識(shí)別和堆積物大小測(cè)量及報(bào)警；具體包括：

①危巖崩塌狀態(tài)識(shí)別：