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谈谈我国水利监控系统的发展

作者: 时间:2008-07-16


·智能视频检测技术在现有条件下已经可以代替人工完成大部分工作,不过要完全代替人工还需时日,因而在应用中最好的模式是在智能视频检测的基础上适当辅以人工。


对于水利行业而言,在技术上须对着重解决以下问题。
·一般地,视频图像中运动对象是需要检测的感兴趣目标,因此智能视频检测常以检测图像内容的变化为主,对于水利监控而言,由于画面同时包含水面,而水面在动态变化,因此提高了视频检测的难度。但是,水面波纹具有形状不固定、相邻帧运动方向连续、纹理特殊等特点,基于这些特点,水面波纹的干扰可被排除;


·水利视频监控系统在夜间的应用较频繁,因而智能视频检测应针对光线条件不是很好的状况进行特别设计;


·在获取到异常情况后及时作出联动,例如当人员违规进入坝区时,可在通过软件平台进行远程自动喊话进行吓阻,在系统建设中突出预防优先的策略。


水利行业中智能视频检测技术的应用可细分为以下几个方面,针对不同应用需对算法进行适应性设计。


1、闸门开闭检测
水利工程中闸门各种各样,有分洪闸、冲沙闸、节制闸、船闸等,由于闸门在开闭过程中受力巨大,容易损坏,常会出现开闭不到位、卡死等情况,一种解决方案是采用闸门开闭检测开关,但有时闸门需要运行在半闭状态,此时开闭检测开关就不易检测了。智能视频监控能有效地解决这个问题,使得闸门不间断自动监测成为可能。由于闸门在开闭状态下图像内容不同,通过检测与闸门开启有关的特征点在图像上的位置,如检测闸门上部传动部分,就可利用视频分析检测闸门状态。


系统还可以采用基于分割的跟踪算法检测闸门处的水位高低,在应用中先用分水岭算法等进行图像分割,而后基于模型进行区域合并和跟踪。一旦检测到闸门状态异常,或水位超过设定值(通过对水位标尺的比对实现),则立即发出报警信号。


2、决堤、漫溢检测
在汛期中,决堤或水漫过溢出堤坝会引起严重后果,必须密切监视,视频监控使得无须在现场就可不间断监视,但长长的堤坝需要大量的摄像机和监视器,也就需要大量的监控值班人员,智能视频监控可实现决堤、漫溢自动检测和预警。由于在发生决堤或水漫出堤坝时,图像内容会发生改变,通过对图像内容的分析,包括差分检测、纹理分析等手段,就可检测是否出现决堤、水漫堤坝的现象。系统通过水位检测,并与设定的警戒线比较,也可在水漫堤坝前发出预警,为工作人员提供一定的处理时间。

3、人体检测
现实生活中,每年都有人因越过堤坝游泳或进入水利禁区造成人员伤亡,如每年在钱塘江堤坝处由于违规观潮导致人员伤亡的事故屡见不鲜,人体检测技术可在有人翻越堤坝时及时报警,从而避免恶性事故的发生。


人体检测主要采用活动目标分割、跟踪、检测等技术。一般为静止场景,容易采用高斯模型或差分检测实现背景提取,从而利用减背景方法实现活动目标分割,实现警戒区域入侵检测和报警。进一步,对于检测到的活动目标采用Harr特征分析,利用AdaBoost和支持向量机等技术可实现是否是人体的判别,从而实现只对活动人体目标的检测。通过对人体目标的进行一步特征分析,如服饰颜色、人脸特征等,还可实现多摄像机间的目标交接和跟踪。可以在堤岸和禁区设置视频警戒线并应用以上技术,从而检测到有人翻越堤坝、进入堤岸或水域时及时发出报警。图6为警戒线设置示意图。

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