[發明專利]一種水位監測預警攝像頭數據處理方法

在審

• 申請號: 202110387555.6
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113192294A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 李銳;劉榮華;馬旭廷;劉啟;吳文波;栗靜靜;陳淑芬
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學;中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G08B21/10
• 分類號: G08B21/10;G08B25/08;G06T7/194;G06T7/136;G06T7/90;G01F23/04
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 李桂存

1.一種水位監測預警攝像頭數據處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)獲取水位影像數據，得到水標尺圖像，將圖像顏色像素采用三屬性RGB表示，將獲取的圖像取平均得到灰度圖像，獲得相應的灰度矩陣為：

通過將水標尺圖像背景分離、區分水標尺黑紅面，水標尺二值化、水標尺縮放、水標尺匹配處理，獲得相應的匹配便宜系數，計算出正確度數；

第一步，利用列間弧度單差算法實現圖像的背景分離，將得到的灰度矩陣I_m×n，m為行數，n為列數，每列累加求平局獲得新矩陣P_n，即：

將矩陣P_n列間單差，獲得單差后矩陣P_σ，其中：

P_σ(i)＝||P(i)-P(i-1)|，P_σ(0)＝0，i∈(1，n-1)

由于特殊的齒面字符分布造成單差值減少不一樣，因此將非聚類的單差值視為干擾信息，利用以下不斷削弱干擾的單差值，即：

S(i，1)＝S(i，1)×P(i)s

進而設定一定閾值，提取超過閾值的聚類單差值對應的最大最小值，得到下標范圍，即為水標尺分割界限，最終實現水標尺的背景分離；

第二步，利用通道間相位差算法區分圖像中的黑紅面；以其中一個通道為基準，與其他兩個通道做相位差值，即:ΔAG＝A-G,ΔAB＝A-B,當為黑面時兩者的絕大部分平均值接近0，為紅面時大部分接近于255；

第三步，利用環狀分區和最大類間方差法,即分區Otsu法實現水標尺的二值化，提高運算速度和分割精度，使類間的方差最大，降低錯分的概率，消除圖像中陰影對于字符匹配的干擾，凸顯尺面字符信息；

第四步，利用雙線性插值法實現二值化水標尺的縮放，通過將二值化后水標尺的寬度WO與二值化數字模板中水標尺寬度WT作比較，得到縮放系數再利用雙線性插值算法實現水標尺的縮放；

第五步，采用三級金字塔匹配獲的偏移系數，金字塔影像自下而上每一層的像素數都不斷減少，提高運行速度，得到相應的水位信息；

(2)結合FileSequence技術與HAR存檔技術將全國山洪災害調查評價結果中的成災水位數據存入存儲器件和SD卡中；

(3)將攝像頭采集到的圖像信息數字化后得到的水位信息與錄入的全國山洪災害調查評價結果中的成災水位數據進行分析比較，分析上游當前水位是否會對下游各風險區造成洪澇災害，如果當前上游水位超過下游風險區的成災水位，攝像頭內部芯片將分析比較的結果以信號的形式進行傳遞至預警模塊中，產生預警信號；

(4)利用GPRS通信模塊，將預警信號通過短信的形式傳遞給下游風險區或將預警信號傳遞至云端，云端再將預警信號轉送至下游風險區。

2.根據權利要求1所述的水位監測預警攝像頭數據處理方法，其特征在于，所述步驟1中攝像頭采用OV5640攝像頭，獲取水位影像數據，得到水標尺圖像，OV5640攝像頭模組采用CMOS圖像傳感器。

3.根據權利要求1所述的水位監測預警攝像頭數據處理方法，其特征在于，所述步驟4中預警信號轉送具體流程如下：通信模塊內置的廣播列表保存了所有下游風險區的地址信息，云端也保存了相應的地址信息，在云端配置好對應的透傳關系后便可向指定地址發送預警信號；當產生預警信號時，CPU將預警信號與廣播列表中對應的地址一齊傳輸至通信模塊，通信模塊將該信息透傳至云端，云端根據事先配置好的透傳關系，將預警信號轉發至下游的預警設備中，完成預警信號的傳遞；同時，若開啟了短信提醒功能，通信模塊在向云端發送完畢預警信號后，再次進入配置模式，CPU發送AT指令，使之進入到短信透傳模式，隨后退出配置模式，將該預警信號發送至對應工作人員的手機中，完成預警信號點對點的傳輸。