[發明專利]基于靜態單目相機的土體失穩綜合信息測量方法

有效

• 申請號: 201711159751.8
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN107977957B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 郭曉軍;李泳
• 申請（專利權）人: 中國科學院;水利部成都山地災害與環境研究所
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/187;G06T7/62;G06T5/00;G06T5/30
• 代理公司: 成都賽恩斯知識產權代理事務所(普通合伙) 51212
• 代理人: 張帆;肖國華

一種基于靜態單目相機的土體失穩綜合信息測量方法，包括：利用靜態單目相機獲取一幀滑坡視頻圖像；根據所述滑坡視頻圖像通過高斯背景建模得到前景；去除所述前景中的噪聲以得到第一圖像；根據所述第一圖像得到失穩前景塊；如果得到的失穩前景塊和上一幀的失穩前景塊的位置和面積相近，則認為屬于同一次失穩，以完成了失穩體的檢測和跟蹤；將所述失穩體的失穩事件記錄到數據庫中并保存截圖；基于山坡基本上符合一個平面的假設，根據所述截圖利用已經標定好的透視投影變換，將失穩塊所對應的區域映射至實際的區域，從而得到失穩的表面積。本發明將高斯背景建模檢測前景的辦法和透視投影變換相結合，可定量的還原失穩體的幾何信息。

技術領域

本發明涉及土木工程技術領域，特別涉及一種基于靜態單目相機的土體失穩綜合信息測量方法。

背景技術

土體失穩的各參數如時間、位置和方量的精確測量對滑坡、泥石流等災害的預測和減災具有重要意義。在土體破壞的監測數據獲取途徑中，相比LiDAR、衛星圖像、GIS和傳感器方法，通過單目相機直接拍攝獲取視頻數據具有成本低、實施簡單和實時性高的優點，但是單目相機拍攝的視頻數據不具備深度信息。近年來，基于無人機單目相機拍攝視頻和SfM(Structure from Motion)還原滑坡三維圖像的方法在滑坡的位移分析中取得了成功，但并沒有相關方法測量坡面土體破壞的時間、空間位置和方量等綜合信息。

發明內容

本發明的目的是研究一種基于靜態單目相機的土體失穩綜合信息的測量方法，其基于視頻影像進行失穩區域檢測、去噪和跟蹤，對滑坡發生的時間、地點和表面積進行定量測量。

本發明提供了一種基于靜態單目相機的土體失穩綜合信息測量方法，包括：步驟1，利用靜態單目相機獲取一幀滑坡視頻圖像；步驟2，根據所述滑坡視頻圖像通過高斯背景建模得到前景；步驟3，去除所述前景中的噪聲以得到第一圖像；步驟4，根據所述第一圖像得到失穩前景塊；步驟5，如果得到的失穩前景塊和上一幀的失穩前景塊的位置和面積相近，則認為屬于同一次失穩，以完成了失穩體的檢測和跟蹤；步驟6，將所述失穩體的失穩事件記錄到數據庫中并保存截圖；步驟7，基于山坡基本上符合一個平面的假設，根據所述截圖利用已經標定好的透視投影變換，將失穩塊所對應的區域映射至實際的區域，從而得到失穩的表面積。

優選地，所述步驟7還包括：根據所述表面積得到每次失穩的體積。

優選地，處理完一次視頻之后，根據生成的數據及保存好的截圖繪制失穩圖繪。

優選地，所述生成的數據包括發生時間、編號、滑坡體積等。

優選地，所述步驟1還包括，對滑坡視頻圖像根據實際需要的分辨率進行縮小。

優選地，所述步驟3包括：先通過腐蝕操作去掉很小的噪聲顆粒，再進行膨脹操作來盡可能將分散的失穩前景合并。

優選地，所述步驟4包括：當面積小于閾值時將其認為是噪聲并去掉，將剩下面積作為失穩前景塊。

優選地，所述步驟5還包括：設定一個閾值，如果失穩體的面積大于該閾值，才認為是一次失穩的開始事件。

優選地，所述失穩的表面積取表面積最大的時刻作為當前失穩的表面積。

本發明解決了手動測量和視頻里讀取失穩體體積費時費力不準確的問題，采用計算機視覺的方法對視頻進行處理，可對失穩發生的時間、地點和表面積進行定量測量；將高斯背景建模檢測前景的辦法和透視投影變換相結合，可定量的還原失穩體的幾何信息。

附圖說明

圖1是本發明第106幀的滑坡視頻圖像；

圖2是高斯混合模型下第106幀的滑坡檢測效果；

圖3是腐蝕和膨脹操作后的滑坡前景圖像；

圖4是用去除小于閾值的連通區域。

具體實施方式