[发明专利]一种基于视频数据的城市内涝积水深度信息提取方法

摘要

本发明公布了一种基于视频数据的城市内涝积水深度信息提取方法，本发明将城市中泛在的且具有积水指示作用的地物作为积水参照物；构建非积水状态下的正负样本库，然后基于梯度方向直方图Hog和SVM分类器实现积水参照物的自动检测，得到积水参照物的外接矩形框；分别利用Grab Cut等图像分割算法提取外接矩形框中非积水状态和积水状态下的同一参照物精确目标；求取非积水状态下的参照物精确目标与积水状态下的同一参照物精确目标高度的差异，即为积水深度信息；推断积水参照物实际空间位置。本发明突破了现有内涝积水深度监测手段成本高、空间精度底、可移植性差等问题，在水利信息化、城市排水和海绵城市等领域具有广阔的应用前景。

主权项

1.一种基于视频数据的城市内涝积水深度信息提取方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)积水参照物类型的选取，将城市中泛在的且具有积水指示作用的地物作为积水参照物；(2)构建样本库和训练SVM①构建多种光照条件和天气条件下的正负样本库，其中，正样本为非积水状态下积水参照物的视频图片，负样本为非积水状态下参照物周围环境的视频图片；②提取所有正、负样本的Hog描述特征；③使用Hog描述特征和样本类别标签训练SVM分类器；(3)从视频中自动检测出积水参照物①利用训练好的SVM分类器对非积水状态下的输入图像进行检测，识别出非积水状态下视频图像中积水参照物；②输出积水参照物的外接矩形框，该外接矩形框同时也作为积水状态下同一积水参照物的外接矩形框r；(4)非积水状态下参照物精确提取①指定积水参照物外接矩形框r为用于限定需要进行分割的图像范围，r同时包含了积水参照物及背景；②在r外部设定背景区域矩形框R，R的范围大于r的范围即可，R与r之间的像素充当背景；③在非积水状态下参照物与路面背景差异明显，使用Grab Cut利用背景像素进行算法训练，精确分割出参照物；(5)积水状态下参照物精确提取①利用步骤(4)的方法提取积水状态下的积水参照物；②将非积水状态下参照物的轮廓与积水状态下同一积水参照物轮廓作差异处理，在左右轮廓处分别寻找“差异点”，两差异点的连线即为水位线；③将水位线以下部分去除，即可得到积水状态下精确的积水参照物；(6)积水深度计算，求取非积水状态下的参照物精确目标与积水状态下的同一参照物精确目标高度的像素值差值，然后结合参照物的真实高度，通过线性变换计算得到真实积水深度；(7)积水空间位置推断，根据摄影测量的基本原理，利用摄像机焦距参数推断积水参照物空间位置：①利用公式：求取参照物到相机的距离，其中，d为参照物到相机的距离，f为相机焦距，l为参照物在图像的高度，h为参照物实际高度；②根据相机位置和参照物与相机之间的距离d，推断出参照物的地理位置。