[发明专利]一种水位监测预警摄像头数据处理方法

说明书

本发明提供了一种水位监测预警摄像头数据处理方法，首先利用摄像头采集图像信息，获取水位影像数据，得到水标尺图像，并对图像信息进行处理和数字化，得到相应的水位信息；其次与录入的全国山洪灾害调查评价结果中的成灾水位数据进行分析比较，分析上游当前水位是否会对下游各风险区造成洪涝灾害，并产生预警信号；最后通过通讯模块将预警信号传递到下游风险区。本发明满足实际监测和预警防洪的需求，及时反馈水位信息，通过数据分析比较产生预警信号，从而为下游洪灾危险区域进行洪水预警。

技术领域

本发明涉及一种水位监测预警摄像头数据处理方法，属于水位监测技术和预警技术领域。

背景技术

洪涝灾害点多面广、破坏性强、防御难度大，影响着人类的生命和财产安全，有效的洪水预警是减少损失的重要措施之一。国内外常用的方法有雨量监测预警和水位/流量预警。基于雨量的监测预警预见期短，没有充分考虑降雨时空分布和前期降雨量的影响，雨量预警效果不是很好；基于水位/流量的预警能充分考虑上述因素的影响，预警预见期和准确度较雨量监测预警效果更好。然而目前水位监测的难度越来越大，传统计量设备已经无法满足实际监测和预警防洪的需求，用于监测水位的传统摄像头只能进行简单地拍照和摄像等功能，无法通过上游监测到的水位信息对下游各洪灾风险区进行洪水预报预警。

发明内容

本发明目的是提供了一种水位监测预警摄像头数据处理方法，能够及时分析水位情况，满足对水位预警的需求。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

(1)获取水位影像数据，得到水标尺图像，将图像颜色像素采用三属性RGB表示，将获取的图像取平均得到灰度图像，获得相应的灰度矩阵为：

通过将水标尺图像背景分离、区分水标尺黑红面，水标尺二值化、水标尺缩放、水标尺匹配处理，获得相应的匹配便宜系数，计算出正确度数；

第一步，利用列间弧度单差算法实现图像的背景分离，将得到的灰度矩阵I_m×n，m为行数，n为列数，每列累加求平局获得新矩阵P_n，即：

将矩阵P_n列间单差，获得单差后矩阵P_σ，其中：

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

由于特殊的齿面字符分布造成单差值减少不一样，因此将非聚类的单差值视为干扰信息，利用以下不断削弱干扰的单差值，即：

S(i，1)＝S(i，1)×P(i)s

进而设定一定阈值，提取超过阈值的聚类单差值对应的最大最小值，得到下标范围，即为水标尺分割界限，最终实现水标尺的背景分离；

第二步，利用通道间相位差算法区分图像中的黑红面。以其中一个通道为基准，与其他两个通道做相位差值，即:ΔAG＝A-G,ΔAB＝A-B,当为黑面时两者的绝大部分平均值接近0，为红面时大部分接近于255；

第三步，利用环状分区和最大类间方差法,即分区Otsu法实现水标尺的二值化，提高运算速度和分割精度，将目标误认为背景或者将背景误认为目标都会使得两部分差别变小,因此,使类间的方差最大就意味着错分的概率最小，消除图像中阴影对于字符匹配的干扰，凸显尺面字符信息；

第四步，利用双线性插值法实现二值化水标尺的缩放，通过将二值化后水标尺的宽度WO与二值化数字模板中水标尺宽度WT作比较，得到缩放系数再利用双线性插值算法实现水标尺的缩放；

第五步，采用三级金字塔匹配获的偏移系数，相比于直接的匹配，金字塔影像自下而上每一层的像素数都不断减少，提高运行速度，得到相应的水位信息；