[发明专利]公路限高防护架实时监控系统

摘要

本发明公开了公路限高防护架实时监控系统，包括图像采集模块、通信模块、监控中心、用户移动控制终端以及视频监控显示器；所述的图像采集模块根据限高防护架位置进行布置；所述通信模块包括多个交换机，所述工业监视器通过交换机与监控中心相连，监控中心通过无线网络连接用户移动终端以及视频监控显示器。本发明实现了多个用户移动控制终端和监控中心的同时监控，能将实时将限高防护架运行状态通知到移动和监控中心的管理人员并显示出来，实现了物联网式的监控管理。

主权项

1.公路限高防护架实时监控系统，其特征是，包括图像采集模块、控制模块、通信模块、中央处理器和报警模块，所述的图像采集模块设置于公路限高防护架上；所述控制模块与图像采集模块、报警模块、通信模块、中央处理器相连，所述控制模块将图像采集模块采集的视频图像通过通信模块传送至所述中央处理器，中央处理器对视频图像进行限高防护架的健康状态的分析处理，所述控制模块根据分析处理结果发送报警信号至所述报警模块；中央处理器包括依次连接的预处理模块、健康状态分析模块、健康状态评估模块和健康状态显示模块，所述预处理模块用于将采集到的视频图像转化到灰度空间，并使转换后的图像通过高斯滤波器进行滤波处理；所述健康状态分析模块用于对预处理后的视频图像进行分析和处理，以得到限高防护架的振动位移曲线；所述健康状态评估模块用于对所述振动位移曲线进行健康分析并判断限高防护架的振动位移是否处于健康状态，输出限高防护架健康状态结果；所述健康状态显示模块用于显示所述限高防护架健康状态结果；所述健康状态分析模块包括算法选择子模块、主算法子模块、副算法子模块，具体为：(1)算法选择子模块：与主算法子模块、副算法子模块连接，用于对视频中各帧图像的位移提取算法进行选择，其遵循的选取原则为：当前帧图像与前一帧图像相比不满足亮度恒定、空间一致和帧间位移差小于设定阈值T1的任一项条件时，选取主算法子模块进行限高防护架的运动位移的提取；当前帧图像与前一帧图像相比满足亮度恒定、空间一致和帧间位移差小于设定阈值T1条件时，选取副算法子模块进行限高防护架的运动位移的提取，T1的取值范围为(0,1mm]；(2)主算法子模块：用于通过图像配准的方式来提取限高防护架的复杂运动位移，设视频共有n帧图像，选取视频中的第一帧中的限高防护架图像作为模板图像P(σ)，后续帧图像为Ij(σ),j＝2,...n，多次扭曲所述后续帧图像Ij(σ)，使其与模板图像P(σ)对齐，每次扭曲后所述后续帧图像Ij(σ)与模板图像P(σ)之间的增量Δδj为：其中，ψ(σ；δ_j)为模板图像P(σ)的像素坐标σ(x,y)映射到后续帧图像I_j(σ)的亚像素坐标，δ_j表示扭曲变换的参数向量，I_j(ψ(σ；δ_j))为从后续帧图像I_j(σ)中截取的扭曲部分，为扭曲部分在亚像素坐标ψ(σ；δ_j)处的梯度；所述主算法子模块通过不断迭代计算增量Δδj来更新δj，以逐渐实现图像配准，更新过程为：δj←δj+Δδj，每次更新后对变换参数δj的小数点后一位进行四舍五入取整，停止更新的条件为||Δδj||≤T2，T2为设定的阈值，T2的取值范围为[0.4,0.5]，最后更新的变换参数δj即为后续帧图像Ij(σ)中要提取的限高防护架的复杂运动位移；(3)副算法子模块：用于通过模板匹配的方式来提取限高防护架的简单运动位移，设视频共有n帧图像，选取视频中的第一帧图像为匹配图像，后续帧的有效区域为模板图像Pi,i＝2,...n,各帧图像中限高防护架的简单运动位移(xi,yi)为：其中，(x0,y0)为通过计算模板图像Pi与第一帧图像的NCC相关系数矩阵得到的最大位置点的坐标，m1,m2,m3,m4,m5为(x0,y0)周围8个坐标点(xk,yk)的相关系数，k＝1,...,8，(x0,y0)与所述相关系数的关系为c(xk,yk)＝m0+m1xk+m2yk+m3xk2+m4xkyk+m5yk2；健康状态分析模块还包括位移修正子模块,考虑到当地温度对限高防护架位移的影响，位移修正子模块引入温度修正系数L对上述提取的运动位移进行修正，经验值L的取值范围是[0.95，1.05]，设提取的限高防护架的复杂运动位移为δj，提取的限高防护架的简单运动位移为(xi,yi)，则：修正后的复杂运动位移：δ′j＝δj×L修正后的简单运动位移：(xi,yi)′＝(xi,yi)×L。