[发明专利]一种基于图像建模的危岩位移监测方法

摘要

本发明提供了一种基于图像建模的危岩位移监测方法，其基于计算机图像处理和建模匹配技术，能够对待观测危岩区域的危岩位移情况进行全天候的实时监测，无需借助较为昂贵的专用检测设施，也无需较为复杂的地址勘测方法协助，降低了监测成本，并且改进了计算机图像处理监测危岩位移的方案，结合背景图像建模和对监测图像的匹配处理方案，能够有效克服光照变化、气候变化的影响以及非危岩运动物体的运动干扰，同时结合多重匹配判断的机制，确保了对待观测危岩位移监测结果的准确性，有效的解决了现有技术中危岩安全性实时监测实现难、监测成本较高、监测准确性有限的问题，能够很好的应用到实际的危岩安全性监测技术中。

主权项

1.一种基于图像建模的危岩位移监测方法，其特征在于，采用摄像装置对待观测危岩区域进行图像采集和监测，根据监测图像中运动目标与背景的变化特性，通过背景图像建模和对监测图像的匹配处理，实现对危岩位移的实时监测；具体包括如下步骤：A）建立待观测危岩在安全状态下的危岩背景图像模型；该步骤具体为：a1）采集安全状态下待观测危岩区域的外貌图像，作为背景图像；a2）对背景图像进行平滑滤波和边缘增强的预处理后，得到背景平滑图像；a3）将背景平滑图像转换为灰度图，得到背景灰度图像，并通过图像边缘检测处理，得到背景灰度图像中待观测危岩的目标对象位置区域；a4）根据在背景灰度图像中待观测危岩的目标对象位置区域确定背景平滑图像中待观测危岩的目标对象位置区域，且在背景平滑图像中待观测危岩的目标对象位置区域以内指定至少3个监测点位置区域，记录各个监测点位置区域的区域图像坐标，并分别针对背景平滑图像中每个监测点位置区域的色彩分布信息建立对应的高斯分布模型，从而将背景平滑图像中各个监测点位置区域的色彩分布信息对应的高斯分布模型作为安全状态下的危岩背景图像模型，存入背景模型数据库；B）对待观测危岩区域进行实时的监测拍摄，并针对获得的待观测危岩监测图像，实时地逐帧建立危岩监测图像模型；其中，针对每一帧的待观测危岩监测图像，建立危岩监测图像模型的步骤具体为：b1）对该帧待观测危岩监测图像进行平滑滤波和边缘增强的预处理后，得到该帧的监测平滑图像；b2）根据所记录的各个监测点位置区域的区域图像坐标，在该帧的监测平滑图像中标记出各个监测点位置区域，且分别针对该帧的监测平滑图像中每个监测点位置区域的色彩分布信息建立对应的高斯分布模型，从而将该帧的监测平滑图像中各个监测点位置区域的色彩分布信息对应的高斯分布模型作为该帧待观测危岩监测图像的危岩监测图像模型；C）对待观测危岩监测图像实时地逐帧进行背景匹配处理，根据背景匹配处理结果，实时判断待观测危岩区域是否发生危岩位移；其中，在每一帧待观测危岩监测图像的危岩监测图像模型建立完成后，则立即执行该帧待观测危岩监测图像的背景匹配处理，且针对该帧待观测危岩监测图像进行背景匹配处理的步骤具体为：c1）从背景模型数据库中提取当前最新存入的一个危岩背景图像模型；c2）将该帧待观测危岩监测图像的危岩监测图像模型中各个监测点位置区域的色彩分布信息所对应的高斯分布模型分别与当前提取的危岩背景图像模型中相应监测点位置区域的色彩分布信息所对应的高斯分布模型进行匹配，若均匹配成功，则执行步骤c3）；否则，执行步骤c4）；该步骤中，将该帧待观测危岩监测图像的危岩监测图像模型中各个监测点位置区域的色彩分布信息所对应的高斯分布模型分别与当前提取的危岩背景图像模型中相应监测点位置区域的色彩分布信息所对应的高斯分布模型进行匹配时，具体匹配方式为：分别计算该帧待观测危岩监测图像的危岩监测图像模型中每个监测点位置区域的色彩分布信息所对应的高斯分布模型相比于当前提取的危岩背景图像模型中相应监测点位置区域的色彩分布信息所对应的高斯分布模型的匹配变化率，且计算各个监测点位置区域所对应的匹配变化率的总和；若每个监测点位置区域所对应的匹配变化率均未超过预设定的个体变化率阈值，且各个监测点位置区域所对应的匹配变化率的总和未超过预设定的总体变化率阈值，则判定均匹配成功；若任意一个监测点位置区域所对应的匹配变化率均超过了预设定的个体变化率阈值，或者各个监测点位置区域所对应的匹配变化率的总和超过了预设定的总体变化率阈值，则判定匹配失败；c3）判定当前待观测危岩区域为安全状态，并将该帧待观测危岩监测图像的危岩监测图像模型作为新的危岩背景图像模型，存入背景模型数据库；然后跳转至步骤c7）；c4）判断对该针待观测危岩监测图像进行背景匹配处理的次数是否达到预设定的匹配次数限值K；若未达到，则执行步骤c5）；若已达到，则执行步骤c6）；c5）从背景模型数据库中提取此前一个存入的危岩背景图像模型，然后返回执行步骤c2）；c6）判定当前待观测危岩区域发生危岩位移，并执行危岩位移报警；然后跳转至步骤c7）；c7）对该帧待观测危岩监测图像的背景匹配处理结束。