一种对易淹易涝片区基于图像识别的积淹预警监测系统的制作方法

本发明涉及积淹监测，特别涉及一种对易淹易涝片区基于图像识别的积淹预警监测系统。

背景技术：

1、洪涝多发生在山地和陡峭的高丘陵地区，植被覆盖率越小，坡度越陡的越容易发生雷电，并且没有什么针对性，任何地形均可以发生，相对多点的是沿海，以及山地和丘陵地区，洪涝区也相当于易淹易涝区，在易淹易涝区的整治方案中，需要用到基于图像识别的积淹预警监测系统。

2、目前，对易淹易涝区的积淹预警监测通常采用水位测量或计算的方法，但是由于易淹易涝片区范围较大，导致无法快速检测淹区情况，且造成的监测强度较大，无法实时对易淹易涝片区实现自追踪，降低积淹监测效率；

3、现有的积淹预警监测系统，无法对图像信息精准比对，导致对易淹易涝片区的判断容易出现异常，且在易淹易涝区出现异常后无法实时追踪积淹情况；

4、现有的积淹预警监测系统，无法继续捕捉淹区的实时情况，导致无法精准预测积淹情况，从而导致积淹预警监测的精确度下降。

5、因此，现提出一种新型的对易淹易涝片区基于图像识别的积淹预警监测系统解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种对易淹易涝片区基于图像识别的积淹预警监测系统，以解决上述背景中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种对易淹易涝片区基于图像识别的积淹预警监测系统，包括区域定位端、淹区预警端、实时监测端和语音播报?？?；

3、所述区域定位端用于通过对易淹易涝片区进行区域划分，区域划分后定位每个划分的区域，并通过数据记录仪记录对应区域的历史积淹数据，通过多角度拍摄区域，得到划分区域的图像信息数据，并对易淹易涝片区的图像信息实现实时自追踪；

4、所述淹区预警端用于通过易淹易涝片区的图像信息实时自追踪，以及对实时追踪到的淹区图像信息进行比对，判断历史数据与当前数据相似度是否超出阈值范围，若超出阈值范围，则判断淹区异常上报系统并发出预警反馈，若未超出阈值范围，则判断淹区正常，发出预警反馈后实时自追踪，防止预警反馈信息出现中途停止；

5、所述实时监测端用于当发出淹区预警反馈时，检测积淹情况，判断积淹情况是否异常，并对积淹情况进行等级分类，通过数据增强将当前检测到的淹区图像信息进行误差计算，得到高准确性的图像识别结果，并通过摄像头继续捕捉淹区图像信息，实时对淹区进行精准监测；

6、所述语音播报?？榘ㄣ兄瞪瓒？?；

7、所述语音播报?？橛糜谕ü镆舨ケㄆ鹘ぞ畔⒓笆辈ケ?，并通过计时器对播报时长进行定时操作；

8、所述阈值设定?？橛糜谏瓒ㄍ枷胥兄捣段?，图像阈值范围用于对图像识别的相似度差值和积淹阈值范围进行阈值设定。

9、所述区域定位端包括区域划分?？?、图片记录?？楹屯枷褡纷倌？?；

10、所述区域划分?？榘ㄇ蚧值ピ?、区域定位单元和积淹记录单元；

11、所述区域划分单元用于通过定位导航仪将易淹易涝片区进行位置划分；

12、所述区域定位单元用于通过定位导航仪将位置划分的区域进行定位；

13、所述积淹记录单元用于通过数据记录仪将划分区域的历史积淹数据及时记录并自动储存。

14、所述图片记录?？榘ǘ嘟嵌扰纳愕ピ褪莼袢〉ピ?；

15、所述多角度拍摄单元用于通过摄像头对易淹易涝片区进行多角度拍摄，得到多角度图像；

16、所述数据获取单元用于获取多角度图像的基础数值。

17、所述图像追踪?？榘ㄊ萁邮漳？?、图像自追踪单元和追踪定位?？?；

18、所述数据接收?？橛糜诮邮胀枷裥畔⒌幕∈?；

19、所述图像自追踪单元用于对区域划分的淹区图像信息实现自追踪，其自追踪步骤如下：

20、步骤一：计算每一个图像像素点的切线方向和法线方向，计算公式如下：

21、；

22、；

23、其中为淹区的图像数值，为二维高斯卷积模板，为卷积运算，为以像素点的矩阵，得到像素点的法线方向和切线方向；

24、步骤二：将计算出的法线方向和切线方向与阈值范围进行数值比对，得到图像自追踪数据差值；

25、所述追踪定位?？橛糜诙匝颓üㄎ坏己揭鞘迪侄ㄎ?。

26、所述淹区预警端包括区域计算?？?、图像比对?？楹脱颓ぞ？?；

27、所述区域计算?？榘ㄑ颓扑愕ピ豌兄当榷缘ピ?；

28、所述淹区计算单元用于接收淹区图像的法线方向数值和切线方向数值，并对其数值进行差值比对，判断淹区图像信息是否出现异常；

29、所述阈值比对单元用于设定淹区图像信息阈值范围，将差值比对后的数值与淹区图像信息阈值范围进行比对，比对后判断其是否出现异常。

30、所述图像比对?？榘ㄍ枷裣嗨贫鹊ピ拖嗨贫炔钪档ピ?；

31、所述图像相似度单元用于将接收后的淹区图像的法线方向数值和切线方向数值与历史图像信息进行相似度比对，比对步骤如下：

32、s1：通过计算公式进行相似度比对，计算公式如下：

33、；

34、其中，是被识别的图像自追踪数值，代表历史图像基础数值，和原理相同，和分别代表与的相似度转换，代表两个向量的内积，表示和的相似程度；

35、s2：将得到的结果按照以下公式比对，，如果其值越接近1，则表示淹区图像信息的检测识别准确性越高；

36、所述相似度差值单元用于通过比对相似度差值是否超出淹区阈值范围，判断淹区是否异常。

37、所述淹区预警?？榘ㄔぞ宰纷倌？楹驮ぞ允灸？?；

38、所述预警自追踪?？橛糜谕ü菁锹家嵌员榷允凳凳奔锹?；

39、所述预警显示?？橛糜诙约锹嫉氖涤肜肥挡黄ヅ涫?，发出预警播报并通过计算机设备实时展示。

40、所述实时监测端包括预警检测?？?、数据增强?？?、误差计算?？楹褪凳奔嗖饽？?；

41、所述预警检测?？榘ɑ团卸系ピ偷燃斗掷嗟ピ?；

42、所述积淹判断单元用于通过两组数值的相似度比对，判断积淹程度；

43、所述等级分类单元用于通过积淹程度的数值，设定低于阈值范围的为低淹区，设定位于阈值范围内的为积淹区，设定高于阈值范围的为高淹区。

44、所述数据增强?？橛糜谕ü菰銮慷曰颓懈呔技嗖?；

45、所述误差计算?？橛糜谕ü扑愎绞凳奔嗖庋颓榭?，计算公式如下：

46、；

47、其中，表示绝对误差，表示方差；

48、；

49、其中，表示淹区的第个预测值，是对应的实时监测值，为与之间误差的绝对值，为所有淹区的图像信息误差绝对值的平均值。

50、所述实时监测?？榘ɑ图嗫氐ピ突拖允镜ピ?；

51、所述积淹监控单元用于通过摄像头实时监控并捕捉易淹易涝片区；

52、所述积淹显示单元用于对淹区情况实时通过计算机设备进行可视化展示。

53、本发明具有如下有益效果：

54、1.本发明中，通过设置区域定位端，通过对易淹易涝片区进行区域划分，区域划分后定位每个划分的区域，通过多角度拍摄区域，使得通过图像识别的方法能够快速检测易淹易涝片区的积淹情况，通过多角度拍摄实时得到图像信息，后对图像信息识别比对，降低了监测强度，且通过对易淹易涝片区的图像信息实现实时自追踪，提高易淹易涝片区状态的积淹监测效率。

55、2.本发明中，通过设置淹区预警端，通过易淹易涝片区的图像信息实时自追踪，以及对实时追踪到的淹区图像信息进行比对，判断历史数据与当前数据相似度是否超出阈值范围，能够对图像信息精准比对，避免对易淹易涝片区的判断出现异常，且在易淹易涝区出现异常后，通过将接收的淹区图像的法线方向数值和切线方向数值与历史图像信息进行相似度比对，能够实时追踪积淹情况，并提高系统对淹区图像信息的识别准确性。

56、3.本发明中，通过设置实时监测端，通过摄像头使得系统能够继续捕捉淹区的实时情况，实时对淹区进行精准监测，且通过数据增强将当前检测到的淹区图像信息进行误差计算，得到高准确性的图像识别结果，精准预测积淹情况，从而提高积淹预警监测的精确度。