[发明专利]一种基于地理时空场景的视频图像动态水位信息提取方法

摘要

本发明提出一种基于地理时空场景的视频图像动态水位信息提取方法，具体包括以下步骤：（1）建立坐标系；（2）参数测量；（3）建立变换方程；（4）提取水陆交界线；（5）计算水位线高程值；（6）水位动态信息的输出与超限预警报警。本发明通过对河道、城市防洪易涝区的视频图像实现二维图像坐标系和三维地理坐标系的坐标转换，实现了基于现有河道以及城市防洪易涝区视频图像的水位信息提取过程，在一定程度上弥补城市防洪易涝区无法设立水位站的不足，同时可一定程度上减少水位站的建设投入，此外，在监控摄像头上的成像时间轴上设置时间间隔尺度，输出指定监控视频站点的动态水位变化信息，实现对视频监控区域水位信息的动态监测。

主权项

1.一种基于地理时空场景的视频图像动态水位信息提取方法，其特征在于包括以下步骤：(1)建立坐标系：采用视频监控设备监控水位信息，拍摄视频图像，建立地理坐标系xyz和图像坐标系XY，其中，以该视频设备在地表投影点为原点，建立空间三维坐标系即构成地理坐标系xyz，以视频监控设备为原点，视频监控设备像平面水平方向为X轴，像平面竖直方向为Y轴，建立二维坐标系即为图像坐标系XY；(2)参数测量：选取四个以上地面特征点，分别测量地面特征点的地理坐标值、图像坐标值和高程值，并测量视频监控设备距离地表的高度；所述的地面特征点为分别在视频图像四个角位置选取的特征点；(3)建立变换方程：①建立二维变换方程：根据地面特征点的地理坐标值和图像坐标值，确定从图像坐标系XY向地理坐标系xyz转换的形变参数，建立从图像坐标(X,Y)向地理坐标(x,y,z)中(x,y)的变换的转换方程；所述的形变参数表示为：其中，为地面特征点和视频监控设备的连线与z轴的夹角，k、b为正比例变换参数，n＝1,2,3,4；②建立地理坐标系中z坐标的计算模型：根据地面特征点的地理坐标值和高程值，采用空间内插法计算地理坐标(x,y,z)中的z坐标；③变换方程精度校正：选取两个以上精度检验特征点，分别测量其地理坐标值和图像坐标值，将图像坐标值代入已建立的变换方程中，求出转换后的地理坐标值，与测量得到的地理坐标值进行比较，计算变换误差，确定精度校正参数，对变换方程进行精度校正；(4)提取水陆交界线：采用图像空间特征提取的方法从视频图像中提取出水陆交界线；(5)计算水位线高程值：在视频图像中水陆交界线上选择两个以上水位特征点，测量出水位特征点的图像坐标值，根据(3)中变换方程分别求出其地理坐标值，对水位特征点z坐标求平均值，作为水位线高程值；(6)水位动态信息的输出与超限预警预报：确定洪水警戒水位值，以固定的时间间隔执行步骤(1)到步骤(5)，并分别将计算得出的水位线高程值与洪水警戒水位值进行比较，当水位线高程值大于洪水警戒水位值时，输出该时刻时间并发出报警预报。