專利名稱：地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害視頻監(jiān)測(cè)器及其監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自然災(zāi)害的監(jiān)測(cè)與報(bào)警，具體是地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害視頻監(jiān)測(cè)器及其監(jiān)測(cè)方法
背景技術(shù)：
環(huán)境災(zāi)害與地質(zhì)災(zāi)害每年造成國(guó)家與人民的生命與財(cái)產(chǎn)的巨大損失。對(duì)環(huán)境災(zāi)害與地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)與報(bào)警技術(shù)還比較少，還不能滿足需要。中國(guó)專利201110062816. 3，《自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方法與系統(tǒng)》公開了一種自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方法與系統(tǒng)。信息采集設(shè)備實(shí)時(shí)采集各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的自然條件數(shù)據(jù)與視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并通過(guò)信息傳輸設(shè)備將自然條件數(shù)據(jù)與根據(jù)視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)得到的視頻監(jiān)控文件發(fā)送給信息處理系統(tǒng)。中國(guó)專利20111 0224128. 2，《地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)預(yù)警方法》涉及一種地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)包括分布在被監(jiān)測(cè)區(qū)域的若干GNSS監(jiān)測(cè)站，對(duì)可能由地表位移引起的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、沉降和地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行實(shí)時(shí)的地表位移監(jiān)測(cè)，并結(jié)合遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，對(duì)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)預(yù)警信息進(jìn)行自動(dòng)發(fā)布，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)預(yù)警的目的。，中國(guó)專利201010297945.6，《基于雨強(qiáng)、斜坡土壤含水量和形變量的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)系統(tǒng)》包括用于監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的雨量雨強(qiáng)的自動(dòng)雨量計(jì)、用于監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)土壤中水分的土壤水分傳感器、用于監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的地表和內(nèi)部形變的全方位傾斜傳感器、用于評(píng)估地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生規(guī)模的全方位視覺(jué)傳感器、用于無(wú)線傳輸視頻以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的嵌入式系統(tǒng)和用于進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)，監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)包括通信模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、基于雨量雨強(qiáng)的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)模塊、基于斜坡位移-時(shí)間曲線進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)模塊、基于土壤含水量與雨量雨強(qiáng)的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)模塊和基于土壤含水量與斜坡變形量的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)模塊。上述幾種發(fā)明都用到了視頻地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)控技術(shù)，但是傳輸視頻數(shù)據(jù)需要很大的帶寬的通信系統(tǒng)。帶寬大的通信系統(tǒng)意味著通信的保養(yǎng)與維持價(jià)格昂貴。而且在災(zāi)害發(fā)生時(shí)，有線通信往往中斷，這是就只能依賴無(wú)線通信，而無(wú)線大寬帶通信系統(tǒng)終端和使用成本都很昂貴。同時(shí)上述發(fā)明對(duì)視頻數(shù)據(jù)沒(méi)做計(jì)算與分析。本發(fā)明采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，通過(guò)視頻計(jì)算災(zāi)害信息，傳輸必要的視頻數(shù)據(jù)和災(zāi)害判斷，極大程度減少了對(duì)通信設(shè)備和通信帶寬的要求。
二
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種通過(guò)對(duì)環(huán)境的視頻監(jiān)控以及機(jī)器視覺(jué)處理技術(shù)，判斷環(huán)境變化和地質(zhì)變化，對(duì)可能的地質(zhì)災(zāi)害或環(huán)境變化進(jìn)行預(yù)報(bào)預(yù)警，并對(duì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行視頻監(jiān)控的視頻預(yù)測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明根據(jù)通信信道的有效帶寬和所計(jì)算得到的災(zāi)害狀況，選擇合理的視頻壓縮數(shù)據(jù)發(fā)送到指揮控制中心，由指揮控制中心人工干預(yù)判斷。根據(jù)指揮控制中心的指示修正機(jī)器視覺(jué)算法，極大減少對(duì)傳輸帶寬的要求。本發(fā)明的目的是這樣達(dá)到的一種地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害視頻監(jiān)測(cè)器，其特征在于視頻監(jiān)測(cè)器連接在中心控制系統(tǒng)上，視頻監(jiān)測(cè)器由環(huán)境參數(shù)傳感模塊、視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊和模塊間通信信道、中心控制系統(tǒng)通信信道構(gòu)成，視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊與環(huán)境參數(shù)傳感模塊的通信連接為模塊間通信信道，若干個(gè)環(huán)境參數(shù)傳感模塊連接在模塊間通信信道上，實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)傳感模塊和視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊的通信傳輸以及視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊對(duì)環(huán)境參數(shù)傳感模塊的控制；視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊與中心控制系統(tǒng)的通信連接為中心控制系統(tǒng)通信信道，實(shí)現(xiàn)中心控制系統(tǒng)與視頻數(shù)據(jù)采集和處理模塊的通信傳輸以及中心控制系統(tǒng)對(duì)視頻數(shù)據(jù)采集和處理模塊的控制。所述視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊由微處理器與視頻傳感器、視頻傳感器前端電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、數(shù)字信號(hào)處理器，視頻壓縮器，閃光控制電路組成；微處理器上設(shè)置有環(huán)境參數(shù)傳感模塊通信接口和中心控制系統(tǒng)通信接口，環(huán)境參數(shù)傳感模塊通信接口與模塊間通信信道連接，中心控制系統(tǒng)通信接口與中心控制系統(tǒng)通信信道連接，分別實(shí)現(xiàn)微處理器與環(huán)境參數(shù)傳感模塊的通信發(fā)送與接收、微處理器與中心控制系統(tǒng)的通信發(fā)送與接收；視頻傳感器連接在視頻傳感器前端電路上，視頻傳感器輸出模擬視頻信號(hào)傳送到視頻前端電路，視頻傳感器前端電路的輸出信號(hào)傳送到現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列輸出 信號(hào)傳送到數(shù)字信號(hào)處理器和視頻壓縮器；閃光控制電路連接在現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列上；微處理器分別與現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、視頻傳感器前端電路、數(shù)字信號(hào)處理器、視頻壓縮器連接，實(shí)現(xiàn)微處理器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、視頻傳感器前端電路、數(shù)字信號(hào)處理器、視頻壓縮器的通信和控制。模塊間通信信道是有線通信信道或無(wú)線通信信道，采用有線通信信道時(shí)，使用RS485通信接口 ；中心控制系統(tǒng)通信信道是有線通信信道或無(wú)線通信信道；有線通信采用網(wǎng)絡(luò)通信，無(wú)線通信采用衛(wèi)星通信或微波通信。地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害視頻監(jiān)測(cè)參數(shù)由環(huán)境參數(shù)傳感模塊采集，環(huán)境參數(shù)傳感模塊采集的環(huán)境參數(shù)包括溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、太陽(yáng)輻射、雨量、氣壓、光照度，通過(guò)模塊間通信信道傳輸給視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊，視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊中的微處理器通過(guò)環(huán)境參數(shù)傳感模塊通信接口向環(huán)境參數(shù)傳感模塊發(fā)送命令，接收環(huán)境參數(shù)傳感模塊傳來(lái)的數(shù)據(jù)；同時(shí)，通過(guò)中心控制系統(tǒng)通信接口接收中心控制系統(tǒng)的命令，根據(jù)中心控制系統(tǒng)的命令控制視頻傳感器前端電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、數(shù)字信號(hào)處理器和視頻壓縮器；視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊根據(jù)采集的環(huán)境參數(shù)設(shè)置不同的視頻數(shù)據(jù)模式識(shí)別算法并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理，將分析處理結(jié)果以視頻數(shù)據(jù)和模式識(shí)別計(jì)算結(jié)果傳輸?shù)街行目刂葡到y(tǒng)。具體過(guò)程是由環(huán)境參數(shù)傳感模塊采集的溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、太陽(yáng)輻射、雨量、氣壓、光照度等多項(xiàng)參數(shù)，傳輸給視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊后，在微處理器的控制下，視頻傳感器前端電路輸出視頻傳感器控制時(shí)序到視頻傳感器，接收視頻傳感器輸出的BAYER格式模擬視頻信號(hào)，將所接收的BAYER格式模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為BAYER格式數(shù)字視頻信號(hào)，傳送給現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列接收視頻傳感器前端電路傳來(lái)的BAYER格式數(shù)字視頻信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的初級(jí)運(yùn)算，將BAYER格式數(shù)字視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為RGB信號(hào)，再將RGB信號(hào)轉(zhuǎn)換為YUV信號(hào)，YUV信號(hào)交給視頻壓縮器完成視頻信號(hào)壓縮；同時(shí)，YUV信號(hào)交給數(shù)字信號(hào)處理器完成模式識(shí)別，視頻壓縮器壓縮后的視頻信號(hào)和數(shù)字信號(hào)處理器完成的模式識(shí)別數(shù)據(jù)交給微處理器；現(xiàn)場(chǎng)可編程模塊根據(jù)微處理器的命令控制閃光模塊的閃光時(shí)刻，閃光持續(xù)時(shí)間以及閃光強(qiáng)度。
微處理器控制程序如下接收中心控制系統(tǒng)的控制命令；解析中心控制系統(tǒng)的控制命令，得到如下控制參數(shù)視頻傳感器前端電路控制參數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列控制參數(shù)、數(shù)字信號(hào)處理器控制參數(shù)、視頻壓縮器控制參數(shù)、微處理器控制參數(shù)、環(huán)境參數(shù)傳感模塊控制參數(shù)、數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)處理的算法參數(shù)；根據(jù)解析的視頻傳感器前端電路控制參數(shù)設(shè)置視頻傳感器工作模式；根據(jù)解析的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列控制參數(shù)設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列工作模式；根據(jù)解析的數(shù)字信號(hào)處理器控制參數(shù)設(shè)置數(shù)字信號(hào)處理器工作模式；根據(jù)解析的視頻壓縮器控制參數(shù)設(shè)置視頻壓縮器工作模式；根據(jù)解析的微處理器控制參數(shù)設(shè)置微處理器工作模式；根據(jù)解析的環(huán)境參數(shù)傳感模塊控制參數(shù)設(shè)置環(huán)境參數(shù)傳感模塊工作模式；根據(jù)數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)處理的算法參數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理，并將分析處理結(jié)果以及視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行目刂葡到y(tǒng)。所述視頻傳感器前端電路控制參數(shù)包括圖像分辨率、圖像幀率、曝光時(shí)間、去光暈運(yùn)算，增益設(shè)置；所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列控制參數(shù)包括高斯濾波參數(shù)，對(duì)數(shù)運(yùn)算表，拉普拉斯變換參數(shù)，低照度圖像均衡參數(shù)；所述數(shù)字信號(hào)處理器控制參數(shù)包括模式識(shí)別算法參數(shù)、模型匹配判據(jù)參數(shù)；所述視頻壓縮器控制參數(shù)包括壓縮格式、壓縮精度；所述微處理器控制參數(shù)包括如下參數(shù)與環(huán)境參數(shù)傳感器之間的數(shù)據(jù)傳輸間隔，與中心控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸內(nèi)容。·所述環(huán)境參數(shù)傳感模塊控制參數(shù)包括傳輸參數(shù)的類型、傳輸參數(shù)的精度、傳輸參數(shù)的間隔；所述數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)處理的算法參數(shù)包括在不同環(huán)境參數(shù)下給定區(qū)域的正常值范圍、在不同環(huán)境參數(shù)下水域的判斷參數(shù)、報(bào)警參數(shù)范圍。微處理器根據(jù)中心控制系統(tǒng)的命令對(duì)視頻傳感器前端電路的控制內(nèi)容包括圖像分辨率、圖像幀率、曝光時(shí)間、去光暈運(yùn)算，增益設(shè)置；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的控制內(nèi)容包括高斯濾波參數(shù)、對(duì)數(shù)運(yùn)算表、低照度均衡運(yùn)算參數(shù)以及閃光控制參數(shù)；對(duì)視頻壓縮器的控制內(nèi)容包括視頻壓縮格式，幀率；對(duì)數(shù)字信號(hào)處理器的控制包括根據(jù)環(huán)境參數(shù)選擇的模式識(shí)別算法和參數(shù)。微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理，并將分析處理結(jié)果以及視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行目刂葡到y(tǒng)的程序是接收數(shù)字信號(hào)處理器計(jì)算處理數(shù)據(jù)，接收環(huán)境參數(shù)傳感器采集的環(huán)境參數(shù)；根據(jù)環(huán)境參數(shù)中的環(huán)境亮度差，計(jì)算陰影校正系數(shù)；根據(jù)環(huán)境參數(shù)的亮度、降雨量、濕度計(jì)算高斯模糊參數(shù)、低照度圖像均衡參數(shù)；根據(jù)環(huán)境參數(shù)、數(shù)字信號(hào)處理器計(jì)算的數(shù)據(jù)、不同環(huán)境參數(shù)下的水域判斷參數(shù)計(jì)算水域和水域?qū)挾?；判斷水域?bào)警信號(hào)；根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理器計(jì)算的數(shù)據(jù)、不同環(huán)境參數(shù)下給定區(qū)域報(bào)警范圍判斷環(huán)境報(bào)警信號(hào)以及其他計(jì)算結(jié)果，其計(jì)算的結(jié)果包括洪水的判斷、塌方的判斷、植被異常判斷以及其他的地質(zhì)異常、環(huán)境異常判斷；向中央控制系統(tǒng)傳輸計(jì)算結(jié)果以及環(huán)境災(zāi)害的判斷；向中央控制系統(tǒng)傳輸視頻數(shù)據(jù)。數(shù)字信號(hào)處理器完成模式識(shí)別數(shù)據(jù)的過(guò)程是數(shù)字信號(hào)處理器接收現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列傳來(lái)的YUV數(shù)字視頻信號(hào)以及初級(jí)運(yùn)算數(shù)據(jù)，對(duì)每一個(gè)像素計(jì)算一個(gè)陰影校正系數(shù)，分別對(duì)Y通道、U通道、V通道的數(shù)據(jù)乘以對(duì)應(yīng)像素的陰影校正系數(shù)得到陰影校正后的Y通道、U通道、V通道數(shù)據(jù)，接收微處理器傳來(lái)的環(huán)境傳感器采集的數(shù)據(jù)以及模式識(shí)別參數(shù)，選擇相關(guān)模式識(shí)別算法和判據(jù)，對(duì)所收到的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行模式識(shí)別運(yùn)算，給出模式識(shí)別運(yùn)算結(jié)果并將模式識(shí)別運(yùn)算結(jié)果傳輸給微處理器。
現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的初級(jí)運(yùn)算包括將數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行陰影校正后的Y通道、U通道、V通道數(shù)據(jù)進(jìn)行幀間差運(yùn)算、對(duì)數(shù)運(yùn)算、高斯濾波、拉普拉斯變換、低照度均衡運(yùn)算。數(shù)字信號(hào)處理器在進(jìn)行模式識(shí)別數(shù)據(jù)時(shí)，計(jì)算陰影校正系數(shù)，計(jì)算Y通道、U通道、V通道Canny邊沿，根據(jù)所計(jì)算的Y通道、U通道、V通道Canny邊沿計(jì)算Y通道、U通道、V通道的邊沿變化率參數(shù)，完成模式識(shí)別。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是I視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊根據(jù)采集的環(huán)境參數(shù)設(shè)置不同的視頻數(shù)據(jù)模式識(shí)別算法并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理，根據(jù)通信信道的有效帶寬和所計(jì)算得到的災(zāi)害狀況，選擇合理的視頻壓縮數(shù)據(jù)發(fā)送到指揮控制中心，由指揮控制中心人工干預(yù)判斷。由于通過(guò)視頻計(jì)算災(zāi)害信息，只傳輸必要的視頻數(shù)據(jù)和災(zāi)害判斷，極大程度減少了對(duì)通信設(shè)備和通信帶寬的要求。 2具有學(xué)習(xí)能力，可以根據(jù)指揮控制中心的指示修正機(jī)器視覺(jué)算法。3可以預(yù)測(cè)、預(yù)警塌方、洪水等地質(zhì)災(zāi)害的潛在可能性、判斷、跟蹤、記錄自然災(zāi)害的發(fā)生與發(fā)展。4可以判斷監(jiān)測(cè)環(huán)境的變化，對(duì)環(huán)境異常進(jìn)行預(yù)報(bào)預(yù)警。四

圖I是本發(fā)明的地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害視頻監(jiān)測(cè)器結(jié)構(gòu)框圖。圖2是視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊的結(jié)構(gòu)框圖。圖3是微處理器控制程序框圖。圖4是微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理與數(shù)據(jù)傳輸框圖。圖5是可編程門陣列程序框圖。圖6是數(shù)字信號(hào)處理器的程序框圖。圖7是數(shù)字信號(hào)處理器陰影校正系數(shù)計(jì)算框圖。圖8是視頻傳感器電路電路圖。圖9是視頻傳感器前端電路圖。圖10、11、12是可編程門陣列電路圖。圖13、14、15是微處理器電路圖。圖16是視頻壓縮器電路圖。圖17、18、19是數(shù)字信號(hào)處理器電路圖。圖20、21、22是閃光控制電路圖。
五具體實(shí)施例方式參見(jiàn)附圖1、2。本視頻監(jiān)測(cè)器與中心控制系統(tǒng)連接，在中心控制系統(tǒng)的控制、指 車下完成環(huán)境災(zāi)害的視頻監(jiān)測(cè)。視頻監(jiān)測(cè)器由環(huán)境參數(shù)傳感模塊、視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊和模塊間通信信道、中心控制系統(tǒng)通信信道構(gòu)成。視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊與環(huán)境參數(shù)傳感模塊的通信連接為模塊間通信信道，若干個(gè)環(huán)境參數(shù)傳感模塊連接在模塊間通信信道上，實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)傳感模塊和視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊的通信傳輸以及視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊對(duì)環(huán)境參數(shù)傳感模塊的控制。視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊與中心控制系統(tǒng)的通信連接為中心控制系統(tǒng)通信信道，實(shí)現(xiàn)中心控制系統(tǒng)與視頻數(shù)據(jù)采集和處理模塊的通信傳輸以及中心控制系統(tǒng)對(duì)視頻數(shù)據(jù)采集和處理模塊的控制。環(huán)境參數(shù)傳感模塊采集溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、太陽(yáng)輻射、雨量、氣壓、光照度等多項(xiàng)參數(shù)，所采集的參數(shù)通過(guò)模塊間通信信道傳輸給視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊。模塊間通信信道可以是有線通信信道，也可以是無(wú)線通信通信信道。有線通信可以采用RS485通信接口。無(wú)線通信可以選擇各種頻段的通信信道。模塊間通信信道傳輸視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊對(duì)傳感模塊的控制命令以及傳感模塊送給視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊的采集參數(shù)。中心控制系統(tǒng)通信信道可以是有線通信信道，也可以是無(wú)線通信通信信道。有線通信可以采用網(wǎng)絡(luò)通信。無(wú)線通信可以采用衛(wèi)星通信或微波通信。中心控制系統(tǒng)通信信道用于中心控制系統(tǒng)向視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊發(fā)送命令以及視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊向中心控制系統(tǒng)發(fā)送采集到的視頻數(shù)據(jù)和計(jì)算分析得到的視頻數(shù)據(jù)模式識(shí)別結(jié)果。 視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊由視頻傳感器、視頻傳感器前端電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、數(shù)字信號(hào)處理器，視頻壓縮器，微處理器，環(huán)境參數(shù)傳感模塊通信接口，中心控制系統(tǒng)通信接口，閃光控制電路組成。微處理器上設(shè)置有環(huán)境參數(shù)傳感模塊通信接口和中心控制系統(tǒng)通信接口，分別實(shí)現(xiàn)微處理器與環(huán)境參數(shù)傳感模塊的通信發(fā)送與接收、微處理器與中心控制系統(tǒng)的通信發(fā)送與接收；視頻傳感器連接在視頻傳感器前端電路上，視頻傳感器輸出信號(hào)傳送到視頻前端電路，視頻傳感器前端電路的輸出信號(hào)傳送到現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列輸出信號(hào)傳送到數(shù)字信號(hào)處理器和視頻壓縮器。閃光控制電路連接在現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列上。微處理器分別與現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、視頻傳感器前端電路、數(shù)字信號(hào)處理器、視頻壓縮器連接，實(shí)現(xiàn)微處理器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、視頻傳感器前端電路、數(shù)字信號(hào)處理器、視頻壓縮器的通信和控制。視頻傳感器在視頻傳感器前端電路輸出的驅(qū)動(dòng)時(shí)序的控制下，輸出BAYER格式視頻模擬信號(hào)。視頻傳感器前端電路輸出視頻傳感器控制時(shí)序，接收視頻傳感器輸出的BAYER格式視頻模擬信號(hào)，將所接收的BAYER格式視頻模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為BAYER格式數(shù)字視頻信號(hào)，傳送給現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列。視頻傳感器前端電路接收微處理器的驅(qū)動(dòng)時(shí)序控制信息，并向微處理器傳輸視頻傳感器前端電路的狀態(tài)?，F(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列接收視頻傳感器前端電路傳來(lái)的BAYER格式數(shù)字視頻信號(hào)，將BAYER格式數(shù)字視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為RGB信號(hào)，再將RGB信號(hào)轉(zhuǎn)換為YUV信號(hào)。YUV信號(hào)交給視頻壓縮器完成視頻信號(hào)壓縮；同時(shí)，YUV信號(hào)交給數(shù)字信號(hào)處理器完成模式識(shí)別。壓縮后的視頻信號(hào)和模式識(shí)別數(shù)據(jù)交給微處理器，由微處理器完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?，F(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的初級(jí)運(yùn)算，所實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算包括將Y通道、U通道、V通道數(shù)據(jù)進(jìn)行幀間差運(yùn)算、對(duì)數(shù)運(yùn)算、高斯濾波、拉普拉斯變換、低照度均衡運(yùn)算?，F(xiàn)場(chǎng)可編程模塊根據(jù)微處理器的命令控制閃光模塊的閃光時(shí)刻，閃光持續(xù)時(shí)間以及閃光強(qiáng)度。視頻壓縮器接收微處理器的控制命令，接收現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列傳輸?shù)腞GB或YUV數(shù)字視頻信號(hào)，在微處理器的控制下，將RGB或YUV數(shù)字視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為所需要的視頻壓縮格式。數(shù)字信號(hào)處理器接收現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列傳來(lái)的YUV數(shù)字視頻信號(hào)以及分別對(duì)Y信號(hào)、U信號(hào)、V信號(hào)進(jìn)行相的鄰幀的亮度差，高斯濾波，對(duì)數(shù)運(yùn)算，拉普拉斯變換等處理后的信號(hào)。接收微處理器傳來(lái)的環(huán)境傳感器采集的數(shù)據(jù)以及模式識(shí)別參數(shù)，選擇相關(guān)模式識(shí)別算法和判據(jù)，對(duì)所收到的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行模式識(shí)別運(yùn)算，將模式識(shí)別運(yùn)算結(jié)果傳輸給微處理器。微處理器通過(guò)環(huán)境參數(shù)傳感模塊通信接口向環(huán)境參數(shù)傳感模塊發(fā)送命令，接收環(huán)境參數(shù)傳感模塊傳來(lái)的數(shù)據(jù)。通過(guò)中心控制系統(tǒng)通信接口向中心控制系統(tǒng)發(fā)送壓縮的視頻數(shù)據(jù)和模式識(shí)別計(jì)算結(jié)果，接收中心控制系統(tǒng)的命令，并根據(jù)中心控制系統(tǒng)的命令控制視頻傳感器前端電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、數(shù)字信號(hào)處理器和視頻壓縮器。對(duì)于視頻傳感器前端電路的控制內(nèi)容包括圖像分辨率、圖像幀率、曝光時(shí)間、去光暈運(yùn)算，增益設(shè)置等。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的控制內(nèi)容包括高斯濾波參數(shù)、對(duì)數(shù)運(yùn)算表、低照度均衡運(yùn)算參數(shù)以及閃光控制參數(shù)。對(duì)視頻壓縮器的控制內(nèi)容主要是視頻壓縮格式，幀率。對(duì)DSP的控制主要是根據(jù)環(huán)境參數(shù)選擇的模式識(shí)別算法和參數(shù)。微處理器控制程序框圖見(jiàn)附圖3。微處理器接收中心控制系統(tǒng)的控制命令；解析中央控制系統(tǒng)的控制命令，得到如下控制參數(shù)視頻傳感器前端電路控制參數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)可編程 門陣列控制參數(shù)、數(shù)字信號(hào)處理器控制參數(shù)、視頻壓縮器控制參數(shù)、微處理器控制參數(shù)、環(huán)境參數(shù)傳感模塊控制參數(shù)、數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)處理的算法參數(shù)；根據(jù)解析的視頻傳感器前端電路控制參數(shù)設(shè)置視頻傳感器工作模式；根據(jù)解析的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列控制參數(shù)設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列工作模式；根據(jù)解析的數(shù)字信號(hào)處理器控制參數(shù)設(shè)置數(shù)字信號(hào)處理器工作模式；根據(jù)解析的視頻壓縮器控制參數(shù)設(shè)置視頻壓縮器工作模式；根據(jù)解析的微處理器控制參數(shù)設(shè)置微處理器工作模式；根據(jù)解析的環(huán)境參數(shù)傳感模塊控制參數(shù)設(shè)置環(huán)境參數(shù)傳感模塊工作模式；根據(jù)數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)處理的算法參數(shù)；進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理，并將分析處理結(jié)果以及視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行目刂葡到y(tǒng)。視頻傳感器前端電路控制參數(shù)主要包括如下參數(shù)圖像分辨率、圖像幀率、曝光時(shí)間、去光暈運(yùn)算，增益設(shè)置等。現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列控制參數(shù)主要包括如下參數(shù)高斯濾波參數(shù)，對(duì)數(shù)運(yùn)算表，拉普拉斯變換參數(shù)，低照度圖像均衡參數(shù)。數(shù)字信號(hào)處理器控制參數(shù)主要包括如下參數(shù)模式識(shí)別算法參數(shù)、模型匹配判據(jù)參數(shù)。視頻壓縮器控制參數(shù)主要包括如下參數(shù)壓縮格式、壓縮精度。微處理器控制參數(shù)主要包括如下參數(shù)與環(huán)境參數(shù)傳感器之間的數(shù)據(jù)傳輸間隔，與中心控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸內(nèi)容。數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)處理的算法參數(shù)主要包括如下參數(shù)在不同環(huán)境參數(shù)下給定區(qū)域的正常值范圍、在不同環(huán)境參數(shù)下水域的判斷參數(shù)、報(bào)警參數(shù)范圍。環(huán)境參數(shù)傳感模塊控制參數(shù)主要包括如下參數(shù)傳輸參數(shù)的類型、傳輸參數(shù)的精度、傳輸參數(shù)的間隔。微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理，并將分析處理結(jié)果以及視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行目刂葡到y(tǒng)的流程見(jiàn)圖4。接收數(shù)字信號(hào)處理器計(jì)算處理數(shù)據(jù)，接收環(huán)境參數(shù)傳感器采集的環(huán)境參數(shù)；根據(jù)環(huán)境參數(shù)中的環(huán)境亮度差，計(jì)算陰影校正系數(shù)；根據(jù)環(huán)境參數(shù)的亮度、降雨量、濕度計(jì)算高斯模糊參數(shù)、低照度圖像均衡參數(shù)。根據(jù)環(huán)境參數(shù)、數(shù)字信號(hào)處理器計(jì)算的數(shù)據(jù)、不同環(huán)境參數(shù)下的水域判斷參數(shù)計(jì)算水域和水域?qū)挾?；判斷水域?bào)警信號(hào)；根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理器計(jì)算的數(shù)據(jù)、不同環(huán)境參數(shù)下給定區(qū)域報(bào)警范圍判斷環(huán)境報(bào)警信號(hào)以及其他計(jì)算結(jié)果，其計(jì)算的結(jié)果包括洪水的判斷、塌方的判斷、植被異常判斷以及其他的地質(zhì)異常、環(huán)境異常判斷；向中央控制系統(tǒng)傳輸計(jì)算結(jié)果以及環(huán)境災(zāi)害的判斷；向中央控制系統(tǒng)傳輸視頻數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的控制流程見(jiàn)附圖5。流程是現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列將BAYER視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RGB視頻數(shù)據(jù)，再將RGB視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為YUV視頻數(shù)據(jù)，將YUV視頻數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行YUV視頻數(shù)據(jù)陰影校正，應(yīng)用陰影校正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行幀間差運(yùn)算、對(duì)數(shù)運(yùn)算、高斯濾波、拉普拉斯變換、低照度均衡運(yùn)算。輸出閃光控制信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列應(yīng)用查表的方法分別對(duì)Y通道、U通道、V通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)數(shù)運(yùn)算；分別對(duì)Y通道、U通道、V通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性均衡運(yùn)算；分別對(duì)Y通道、U通道、V通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行直方圖均衡運(yùn)算；分別計(jì)算Y通道、U通道、V通道的對(duì)應(yīng)像素的相鄰幀的數(shù)值差的絕對(duì)值；分別對(duì)Y通道、U通道、V通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行高斯濾波運(yùn)算；分別對(duì)Y通道、U通道、V通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行拉普拉斯變換；將所計(jì)算的結(jié)果傳輸給數(shù)字信號(hào)處理器根據(jù)BAYER數(shù)據(jù)的幀開始信號(hào)以及收到的快門時(shí)刻和快門時(shí)間，計(jì)算閃光時(shí)刻和閃光延續(xù)時(shí)間，將閃光時(shí)刻和閃光時(shí)間傳輸給閃光控制電路，控制閃光的閃光時(shí)刻和閃光時(shí)間?！?shù)字信號(hào)處理器的程序框圖參見(jiàn)圖6。數(shù)字信號(hào)處理器主要計(jì)算陰影校正系數(shù)，計(jì)算Y通道、U通道、V通道Canny邊沿，根據(jù)所計(jì)算的Y通道、U通道、V通道Canny邊沿計(jì)算Y通道、U通道、V通道的邊沿變化率參數(shù)。程序流程是計(jì)算陰影校正系數(shù)，進(jìn)行Canny邊沿提取，完成鄰域邊緣變化參數(shù)計(jì)算。陰影校正數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)每一個(gè)像素計(jì)算一個(gè)陰影校正系數(shù)，分別對(duì)Y通道、U通道、V通道的數(shù)據(jù)乘以對(duì)應(yīng)像素的陰影校正系數(shù)得到陰影校正后的Y通道、U通道、V通道數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列應(yīng)用陰影校正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行幀間差運(yùn)算、對(duì)數(shù)運(yùn)算、高斯濾波、拉普拉斯變換、低照度均衡等運(yùn)算。數(shù)字信號(hào)處理器陰影校正系數(shù)計(jì)算框圖參見(jiàn)圖7。對(duì)Y通道、U通道、V通道的對(duì)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換；根據(jù)不同觀測(cè)點(diǎn)環(huán)境的亮度值選擇低通濾波器對(duì)傅里葉變換進(jìn)行低通濾波計(jì)算，對(duì)低通濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉反變換，根據(jù)傅里葉反變換的結(jié)果和不同觀測(cè)點(diǎn)環(huán)境參數(shù)的亮度值計(jì)算陰影校正系數(shù)。本實(shí)施例采用的環(huán)境參數(shù)傳感模塊采用的是錦州陽(yáng)光氣象科技有限公司PC-4型便攜式陽(yáng)光氣象站。模塊間通信信道采用有線或無(wú)線通信方式。有線通信方式采用RS485通信接口，無(wú)線通信方式采用鄭州一領(lǐng)電子科技有限公司M905R-433無(wú)線透明傳輸模塊。與中心控制系統(tǒng)通信通道可以采用網(wǎng)絡(luò)通信、衛(wèi)星通信、微波通信方式。視頻傳感器電路如圖8，視頻傳感器電路 UCl :型號(hào)ICX274，日本SONY公司CCD傳感器。視頻傳感器的前端電路9中，U5: AD9923，美國(guó)AnalogDevices，Inc公司。可編程門陣列如圖10、11、12。在可編程門陣列中米用了 Xilnx公司的XC3S1200。微處理器電路如圖13、14、15，微處理器芯片UlO采用Atmel公司，AR91RM9200。參見(jiàn)附圖16。視頻壓縮電路的芯片U12采用TOKYO公司的TE3310。數(shù)字信號(hào)處理器電路如圖17、18、19，芯片采用美國(guó)的DM642。閃光控制電路是二極管控制電路，如圖20、21、22所示。其中，LD1-LD90是閃光燈的發(fā)光二極管。
權(quán)利要求
1.一種地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害視頻監(jiān)測(cè)器，其特征在于視頻監(jiān)測(cè)器連接在中心控制系統(tǒng)上，視頻監(jiān)測(cè)器由環(huán)境參數(shù)傳感模塊、視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊和模塊間通信信道、中心控制系統(tǒng)通信信道構(gòu)成，視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊與環(huán)境參數(shù)傳感模塊的通信接口為模塊間通信信道，若干個(gè)環(huán)境參數(shù)傳感模塊連接在模塊間通信信道上，實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)傳感模塊和視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊的通信傳輸以及視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊對(duì)環(huán)境參數(shù)傳感模塊的控制；視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊與中心控制系統(tǒng)的通信連接為中心控制系統(tǒng)通信信道，實(shí)現(xiàn)中心控制系統(tǒng)與視頻數(shù)據(jù)采集和處理模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸以及中心控制系統(tǒng)對(duì)視頻數(shù)據(jù)采集和處理模塊的控制； 所述視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊由微處理器與視頻傳感器、視頻傳感器前端電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、數(shù)字信號(hào)處理器，視頻壓縮器，閃光控制電路組成；微處理器上設(shè)置有環(huán)境參數(shù)傳感模塊通信接口和中心控制系統(tǒng)通信接口，環(huán)境參數(shù)傳感模塊通信接口與模塊間通信信道連接，中心控制系統(tǒng)通信接口與中心控制系統(tǒng)通信信道連接，分別實(shí)現(xiàn)微處理器與環(huán)境參數(shù)傳感模塊的通信發(fā)送與接收、微處理器與中心控制系統(tǒng)的通信發(fā)送與接收；視頻傳感器連接在視頻傳感器前端電路上，視頻傳感器輸出模擬視頻信號(hào)傳送到視頻前端電路，視頻傳感器前端電路的輸出信號(hào)傳送到現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列輸出信號(hào)傳送到數(shù)字信號(hào)處理器和視頻壓縮器；閃光控制電路連接在現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列上；微處理器分別與現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、視頻傳感器前端電路、數(shù)字信號(hào)處理器、視頻壓縮器連接，實(shí)現(xiàn)微處理器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、視頻傳感器前端電路、數(shù)字信號(hào)處理器、視頻壓縮器的通信和控制。
2.如權(quán)利要求I所述的地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害視頻監(jiān)測(cè)器，其特征在于模塊間通信信道是有線通信信道或無(wú)線通信信道，采用有線通信信道時(shí)，使用RS485通信接口 ；中心控制系統(tǒng)通信信道是有線通信信道或無(wú)線通信信道；有線通信采用網(wǎng)絡(luò)通信，無(wú)線通信采用衛(wèi)星通信或微波通信。
3.一種地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害視頻監(jiān)測(cè)方法，其特征在于地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害視頻監(jiān)測(cè)參數(shù)由環(huán)境參數(shù)傳感模塊采集，采集的環(huán)境參數(shù)包括溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、太陽(yáng)輻射、雨量、氣壓、光照度，所采集的參數(shù)通過(guò)模塊間通信信道傳輸給視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊，視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊中的微處理器通過(guò)環(huán)境參數(shù)傳感模塊通信接口向環(huán)境參數(shù)傳感模塊發(fā)送命令，接收環(huán)境參數(shù)傳感模塊傳來(lái)的數(shù)據(jù)；同時(shí)，通過(guò)中心控制系統(tǒng)通信接口接收中心控制系統(tǒng)的命令，根據(jù)中心控制系統(tǒng)的命令控制視頻傳感器前端電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、數(shù)字信號(hào)處理器和視頻壓縮器；視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊根據(jù)采集的環(huán)境參數(shù)設(shè)置不同的視頻數(shù)據(jù)模式識(shí)別算法并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理，將分析處理結(jié)果、模式識(shí)別計(jì)算結(jié)果以及視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行目刂葡到y(tǒng)； 具體過(guò)程是由環(huán)境參數(shù)傳感模塊采集的地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害視頻監(jiān)測(cè)參數(shù)，包括溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、太陽(yáng)輻射、雨量、氣壓、光照度，傳輸給視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊后，在微處理器的控制下，視頻傳感器前端電路輸出視頻傳感器控制時(shí)序到視頻傳感器，接收視頻傳感器輸出的BAYER格式模擬視頻信號(hào)，將所接收的BAYER格式模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為BAYER格式數(shù)字視頻信號(hào)，傳送給現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列接收視頻傳感器前端電路傳來(lái)的BAYER格式數(shù)字視頻信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的初級(jí)運(yùn)算，將BAYER格式數(shù)字視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為RGB信號(hào)，再將RGB信號(hào)轉(zhuǎn)換為YUV信號(hào)，YUV信號(hào)交給視頻壓縮器完成視頻信號(hào)壓縮；同時(shí)，YUV信號(hào)交給數(shù)字信號(hào)處理器完成模式識(shí)別，視頻壓縮器壓縮后的視頻信號(hào)和數(shù)字信號(hào)處理器完成的模式識(shí)別數(shù)據(jù)交給微處理器；現(xiàn)場(chǎng)可編程模塊根據(jù)微處理器的命令控制閃光模塊的閃光時(shí)刻，閃光持續(xù)時(shí)間以及閃光強(qiáng)度。
4.如權(quán)利要求3所述的地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害視頻監(jiān)測(cè)方法，其特征在于微處理器控制程序如下接收中心控制系統(tǒng)的控制命令；解析中央控制系統(tǒng)的控制命令，得到如下控制參數(shù)視頻傳感器前端電路控制參數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列控制參數(shù)、數(shù)字信號(hào)處理器控制參數(shù)、視頻壓縮器控制參數(shù)、微處理器控制參數(shù)、環(huán)境參數(shù)傳感模塊控制參數(shù)、數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)處理的算法參數(shù)；根據(jù)解析的視頻傳感器前端電路控制參數(shù)設(shè)置視頻傳感器工作模式；根據(jù)解析的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列控制參數(shù)設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列工作模式；根據(jù)解析的數(shù)字信號(hào)處理器控制參數(shù)設(shè)置數(shù)字信號(hào)處理器工作模式；根據(jù)解析的視頻壓縮器控制參數(shù)設(shè)置視頻壓縮器工作模式；根據(jù)解析的微處理器控制參數(shù)設(shè)置微處理器工作模式；根據(jù)解析的環(huán)境參數(shù)傳感模塊控制參數(shù)設(shè)置環(huán)境參數(shù)傳感模塊工作模式；根據(jù)數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)處理的算法參數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理，并將分析處理結(jié)果以及視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行目刂葡到y(tǒng)。
5.如權(quán)利要求4所述的地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害視頻監(jiān)測(cè)方法，其特征在于所述視頻傳感器前端電路控制參數(shù)包括圖像分辨率、圖像幀率、曝光時(shí)間、去光暈運(yùn)算，增益設(shè)置；所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列控制參數(shù)包括高斯濾波參數(shù)，對(duì)數(shù)運(yùn)算表，拉普拉斯變換參數(shù)，低照度圖像均衡參數(shù)；所述數(shù)字信號(hào)處理器控制參數(shù)包括模式識(shí)別算法參數(shù)、模型匹配判據(jù)參數(shù)；所述視頻壓縮器控制參數(shù)包括壓縮格式、壓縮精度；所述微處理器控制參數(shù)包括如下參數(shù)與環(huán)境參數(shù)傳感器之間的數(shù)據(jù)傳輸間隔，與中心控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸內(nèi)容； 所述環(huán)境參數(shù)傳感模塊控制參數(shù)包括傳輸參數(shù)的類型、傳輸參數(shù)的精度、傳輸參數(shù)的間隔；所述數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)處理的算法參數(shù)包括在不同環(huán)境參數(shù)下給定區(qū)域的正常值范圍、在不同環(huán)境參數(shù)下水域的判斷參數(shù)、報(bào)警參數(shù)范圍。
6.如權(quán)利要求4所述的地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害視頻監(jiān)測(cè)方法，其特征在于微處理器根據(jù)中心控制系統(tǒng)的命令對(duì)視頻傳感器前端電路的控制內(nèi)容包括圖像分辨率、圖像幀率、曝光時(shí)間、去光暈運(yùn)算，增益設(shè)置；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的控制內(nèi)容包括高斯濾波參數(shù)、對(duì)數(shù)運(yùn)算表、低照度均衡運(yùn)算參數(shù)以及閃光控制參數(shù)；對(duì)視頻壓縮器的控制內(nèi)容包括視頻壓縮格式，幀率；對(duì)數(shù)字信號(hào)處理器的控制包括根據(jù)環(huán)境參數(shù)選擇的模式識(shí)別算法和參數(shù)。
7.如權(quán)利要求4所述的地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害視頻監(jiān)測(cè)方法，其特征在于微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理，并將分析處理結(jié)果以及視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行目刂葡到y(tǒng)的程序是 接收數(shù)字信號(hào)處理器計(jì)算處理數(shù)據(jù)，接收環(huán)境參數(shù)傳感器采集的環(huán)境參數(shù)；根據(jù)環(huán)境參數(shù)中的環(huán)境亮度差，計(jì)算陰影校正系數(shù)；根據(jù)環(huán)境參數(shù)的亮度、降雨量、濕度計(jì)算高斯模糊參數(shù)、低照度圖像均衡參數(shù)；根據(jù)環(huán)境參數(shù)、數(shù)字信號(hào)處理器計(jì)算的數(shù)據(jù)、不同環(huán)境參數(shù)下的水域判斷參數(shù)計(jì)算水域和水域?qū)挾?；判斷水域?bào)警信號(hào)；根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理器計(jì)算的數(shù)據(jù)、不同環(huán)境參數(shù)下給定區(qū)域報(bào)警范圍判斷環(huán)境報(bào)警信號(hào)以及其他計(jì)算結(jié)果，其計(jì)算的結(jié)果包括洪水的判斷、塌方的判斷、植被異常判斷以及其他的地質(zhì)異常、環(huán)境異常判斷；向中央控制系統(tǒng)傳輸計(jì)算結(jié)果以及環(huán)境災(zāi)害的判斷；向中央控制系統(tǒng)傳輸視頻數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求3所述的地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害視頻監(jiān)測(cè)方法，其特征在于數(shù)字信號(hào)處理器完成模式識(shí)別數(shù)據(jù)的過(guò)程是數(shù)字信號(hào)處理器接收現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列傳來(lái)的YUV數(shù)字視頻信號(hào)以及初級(jí)運(yùn)算數(shù)據(jù)，對(duì)每一個(gè)像素計(jì)算一個(gè)陰影校正系數(shù)，分別對(duì)Y通道、U通道、V通道的數(shù)據(jù)乘以對(duì)應(yīng)像素的陰影校正系數(shù)得到陰影校正后的Y通道、U通道、V通道數(shù)據(jù)，接收微處理器傳來(lái)的環(huán)境傳感器采集的數(shù)據(jù)以及模式識(shí)別參數(shù)，選擇相關(guān)模式識(shí)別算法和判據(jù)，對(duì)所收到的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行模式識(shí)別運(yùn)算，給出模式識(shí)別運(yùn)算結(jié)果并將模式識(shí)別運(yùn)算結(jié)果傳輸給微處理器。
9.如權(quán)利要求3所述的地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害視頻監(jiān)測(cè)方法，其特征在于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的初級(jí)運(yùn)算包括將數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行陰影校正后的Y通道、U通道、V通道數(shù)據(jù)進(jìn)行幀間差運(yùn)算、對(duì)數(shù)運(yùn)算、高斯濾波、拉普拉斯變換、低照度均衡運(yùn)算。
10.如權(quán)利要求3所述的地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害視頻監(jiān)測(cè)方法，其特征在于數(shù)字信號(hào)處理器在進(jìn)行模式識(shí)別數(shù)據(jù)時(shí)，計(jì)算陰影校正系數(shù)，計(jì)算Y通道、U通道、V通道Canny邊沿，根據(jù)所計(jì)算的Y通道、U通道、V通道Canny邊沿計(jì)算Y通道、U通道、V通道的邊沿變化率參數(shù)；具體是對(duì)Y通道、U通道、V通道的對(duì)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換；根據(jù)不同觀測(cè)點(diǎn)環(huán)境的亮度值選擇低通濾波器對(duì)傅里葉變換進(jìn)行低通濾波計(jì)算，對(duì)低通濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉反變換，根據(jù)傅里葉反變換的結(jié)果和不同觀測(cè)點(diǎn)環(huán)境參數(shù)的亮度值計(jì)算陰影校正系數(shù)，完成模式識(shí)別。
全文摘要
地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害視頻監(jiān)測(cè)器及其監(jiān)測(cè)方法。監(jiān)測(cè)器連接在中心控制系統(tǒng)上，由環(huán)境參數(shù)傳感模塊、視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊和模塊間通信信道、中心控制系統(tǒng)通信信道構(gòu)成。環(huán)境參數(shù)傳感模塊采集監(jiān)測(cè)參數(shù)，通過(guò)模塊間通信信道傳輸給視頻數(shù)據(jù)采集與處理模塊，微處理器通過(guò)通信接口向環(huán)境參數(shù)傳感模塊發(fā)送命令，接收環(huán)境參數(shù)傳感模塊傳來(lái)的數(shù)據(jù)；同時(shí)，通過(guò)中心控制系統(tǒng)通信接口接收中心控制系統(tǒng)的命令進(jìn)行控制，根據(jù)環(huán)境參數(shù)設(shè)置不同的視頻數(shù)據(jù)模式識(shí)別算法并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理，將分析處理結(jié)果和模式識(shí)別計(jì)算結(jié)果以及視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行目刂葡到y(tǒng)進(jìn)行人工干預(yù)判斷。本發(fā)明選擇合理的視頻壓縮數(shù)據(jù)發(fā)送，可修正機(jī)器視覺(jué)算法，極大減少對(duì)傳輸帶寬的要求。
文檔編號(hào)G08B21/10GK102915620SQ20121045235
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者莫思特, 李碧雄, 鄧建輝 申請(qǐng)人:四川大學(xué)