[發(fā)明專利]一種冰凌預(yù)警方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011244780.6
• 申請(qǐng)日: 2020-11-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112365509B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉國(guó)良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/11
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/11;G06T5/30;G06T7/62;G01D21/02
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 祖之強(qiáng)

本公開(kāi)提供了一種冰凌預(yù)警方法及系統(tǒng)，包括以下步驟：獲取內(nèi)陸河流待監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)；對(duì)獲取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)處理后的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，得到冰塊區(qū)域和非冰塊區(qū)域；根據(jù)分割后得到的冰塊區(qū)域和非冰塊區(qū)域，得到冰塊面積、流冰速度、流冰密度、冰流量、岸冰寬度和岸冰厚度中的一種或多種估算結(jié)果；根據(jù)得到的估算結(jié)果，進(jìn)行凌情預(yù)警；本公開(kāi)通過(guò)對(duì)采集到的圖像數(shù)據(jù)的分析，實(shí)現(xiàn)了冰塊面積、流冰速度、流冰密度、冰流量、岸冰寬度、岸冰厚度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)估算，能夠?qū)崿F(xiàn)24小時(shí)的連續(xù)監(jiān)測(cè)，提高了凌情的監(jiān)測(cè)水平，避免了人工監(jiān)測(cè)帶來(lái)的安全隱患。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及汛情監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種冰凌預(yù)警方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開(kāi)相關(guān)的背景技術(shù)，并不必然構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

凌汛期是防汛的重要時(shí)期，凌情具有不確定性和難以掌控的特點(diǎn)，容易形成冰塞、冰壩等特殊冰情，直接威脅到堤防及沿河兩岸人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全。例如，黃河各河段因所處的地理緯度不同，不同河段凌汛的開(kāi)始、終了時(shí)間有所差異，下游河段尾閭段緯度高于其上游，初冰及終冰時(shí)間早于上游，易形成凌汛災(zāi)害。

凌情觀測(cè)為防凌提供基礎(chǔ)依據(jù)，是防凌工作的耳目，其目的是了解和掌握冰凌及氣溫、水溫的變化過(guò)程，分析冰凌的形成及變化機(jī)理。凌情嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加觀測(cè)站點(diǎn)和觀測(cè)次數(shù)，進(jìn)一步掌握冰凌的發(fā)展趨勢(shì)，為防凌決策提供數(shù)據(jù)支撐。

本公開(kāi)發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前人工監(jiān)測(cè)凌情具有以下局限性：人員工作強(qiáng)度大、工作環(huán)境惡劣、難以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)、存在安全隱患、缺少有效的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本公開(kāi)提供了一種冰凌預(yù)警方法及系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)采集到的圖像數(shù)據(jù)的分析，實(shí)現(xiàn)了冰塊面積、流冰速度、流冰密度、冰流量、岸冰寬度、岸冰厚度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)估算，能夠?qū)崿F(xiàn)24小時(shí)的連續(xù)監(jiān)測(cè)，提高了凌情的監(jiān)測(cè)水平，避免了人工監(jiān)測(cè)帶來(lái)的安全隱患。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本公開(kāi)采用如下技術(shù)方案：

本公開(kāi)第一方面提供了一種冰凌預(yù)警方法。

一種冰凌預(yù)警方法，包括以下步驟：

獲取內(nèi)陸河流待監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)；

對(duì)獲取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)處理后的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，得到冰塊區(qū)域和非冰塊區(qū)域；

根據(jù)分割后得到的冰塊區(qū)域和非冰塊區(qū)域，得到冰塊面積、流冰速度、流冰密度、冰流量、岸冰寬度和岸冰厚度中的一種或多種估算結(jié)果；

根據(jù)得到的估算結(jié)果，進(jìn)行凌情預(yù)警。

作為可能的一些實(shí)現(xiàn)方式，通過(guò)圖像腐蝕化操作，構(gòu)建圖像中冰塊像素連通域，每個(gè)連通域?qū)?yīng)于一個(gè)獨(dú)立冰塊，統(tǒng)計(jì)連通域內(nèi)像素個(gè)數(shù)，并依據(jù)相機(jī)固有參數(shù)估計(jì)冰塊像素物理尺度，得到冰塊面積。

作為可能的一些實(shí)現(xiàn)方式，利用形狀匹配和中心距離匹配進(jìn)行多冰塊的前后圖像幀數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，計(jì)算前后幀之間冰塊位移，除以幀間時(shí)間差，得到冰塊速度。

作為可能的一些實(shí)現(xiàn)方式，統(tǒng)計(jì)畫(huà)面區(qū)域溜冰總面積，除以水面面積，得到流冰的密度。

作為可能的一些實(shí)現(xiàn)方式，通過(guò)跟蹤不同單位時(shí)間通過(guò)畫(huà)面的溜冰個(gè)數(shù)，得到冰流量。

作為可能的一些實(shí)現(xiàn)方式，通過(guò)圖像分割算法，統(tǒng)計(jì)位置不變的岸冰像素面積，依據(jù)攝像機(jī)外參數(shù)，得到像素尺度，得到岸冰寬度。

作為可能的一些實(shí)現(xiàn)方式，通過(guò)深度傳感元件獲取水面和冰面高程差值，利用阿基米德浮力公式，間接推導(dǎo)得出水下冰塊厚度，得到岸冰厚度。

本公開(kāi)第二方面提供了一種冰凌預(yù)警系統(tǒng)。

一種冰凌預(yù)警系統(tǒng)，包括：