一種基于紅外相機拍攝構(gòu)建虛擬標(biāo)尺的水位提取方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了水文學(xué)術(shù)領(lǐng)域的一種基于紅外相機拍攝構(gòu)建虛擬標(biāo)尺的水位提取方法，包括如下步驟：步驟1、選定所監(jiān)測水位的坐標(biāo)定位；步驟2、確定所需監(jiān)控的時間，并在紅外相機上完成相關(guān)設(shè)置；步驟3、對拍攝的圖像進(jìn)行處理，構(gòu)建虛擬標(biāo)尺，實現(xiàn)水位的提取。與相關(guān)技術(shù)相比，采用本發(fā)明專利技術(shù)的技術(shù)方案依靠紅外相機所拍攝的圖像來構(gòu)建虛擬水位標(biāo)尺，從而實現(xiàn)水位的監(jiān)控提取，可靠性高，可實現(xiàn)全天候的水位監(jiān)控。可實現(xiàn)全天候的水位監(jiān)控。可實現(xiàn)全天候的水位監(jiān)控。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種基于紅外相機拍攝構(gòu)建虛擬標(biāo)尺的水位提取方法


[0001]本專利技術(shù)屬于水文學(xué)術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于紅外相機拍攝構(gòu)建虛擬標(biāo)尺的水位提取方法。

技術(shù)介紹

[0002]水位是河流水庫等地表水體水文觀測中最重要的指標(biāo)之一。水位數(shù)據(jù)一方面可估計水體的流量和存量，另一方面也為水利工程和其他工程建設(shè)提供了依據(jù)。目前，傳統(tǒng)的水位提取與觀測多是基于水尺等實體標(biāo)尺，通過建設(shè)水文站等水文設(shè)施實現(xiàn)水位的記錄。但傳統(tǒng)的監(jiān)測方式受限于河道的順直情況，岸坡的規(guī)整性等條件。
[0003]紅外攝像機是一種通常用于野外動植物的監(jiān)測設(shè)備，它通常具有穩(wěn)定性高、數(shù)據(jù)便于儲存、體積小易安裝等特點。將紅外相機應(yīng)用于水位的監(jiān)測，是對其用途的一種創(chuàng)新。同時，由于不依靠實體水文設(shè)施來實現(xiàn)水位的監(jiān)控及提取。能夠大量快速的布置監(jiān)測點，從而實現(xiàn)精細(xì)化水文監(jiān)測。

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0004]專利技術(shù)的目的是克服傳統(tǒng)水位觀測受制于實體觀測設(shè)備的技術(shù)問題，提供一種基于紅外相機定時拍攝，通過構(gòu)建虛擬水尺實現(xiàn)對河流、湖庫等地表水體水位的提取方法。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：
[0006]一種基于紅外相機拍攝構(gòu)建虛擬標(biāo)尺的水位提取方法，包括如下步驟：
[0007]步驟1，選定所監(jiān)測水位的坐標(biāo)定位；
[0008]步驟2，確定所需監(jiān)控的時間，并在紅外相機上完成參數(shù)配置；
[0009]步驟3，通過紅外相機進(jìn)行圖像拍攝，然后對拍攝的圖像進(jìn)行處理，構(gòu)建虛擬水尺，實現(xiàn)水位的提取。
[0010]進(jìn)一步，步驟1中，包括如下具體步驟：
[0011]步驟11，確定紅外相機安裝的位置，此位置應(yīng)滿足紅外相機的正常工作條件，并減少對紅外相機畫面的擾動；
[0012]步驟12，確定控制點及控制點的高程、坐標(biāo)信息。
[0013]進(jìn)一步，步驟3中，包括如下具體步驟：
[0014]步驟31，以控制點的高程信息繪制圖像中的高程坐標(biāo)系，并確定標(biāo)尺的單位長度；
[0015]步驟32、調(diào)整虛擬水尺的比例與位置，獲取圖像中的水位。
[0016]進(jìn)一步，步驟1中，通過GPS設(shè)備獲得坐標(biāo)定位。
[0017]采用上述方案后實現(xiàn)了以下有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的基于構(gòu)建虛擬標(biāo)尺的水位提取方法包括：步驟1、選定所監(jiān)測水位的坐標(biāo)定位。包括：步驟11、確定紅外相機安裝的位置，步驟12、確定后續(xù)步驟31中控制點及相關(guān)點的高程、坐標(biāo)信息。步驟2、確定所需監(jiān)控的時間，并在紅外相機上完成相關(guān)設(shè)置，如確定定時拍攝模式或間隔拍攝模式、再確定每日工作時長。步驟3、對拍攝的圖像進(jìn)行處理，構(gòu)建虛擬水尺，實現(xiàn)水位的提取，包括，
步驟31、以步驟12中的控制點的高程信息繪制圖像中的高程坐標(biāo)系，即虛擬水尺，并確定標(biāo)尺的單位長度。步驟32、調(diào)整虛擬水尺的比例與位置，讀取圖像中的水位。本專利技術(shù)的基于構(gòu)建虛擬標(biāo)尺的水位提取方法通過步驟1確定了需實施監(jiān)測的水體對象及監(jiān)測系統(tǒng)的安裝位置，并獲取了后續(xù)圖像處理所需的控制點信息。通過步驟2實現(xiàn)水體水位的動態(tài)監(jiān)控，并獲取到水體的微小波動的變化。通過步驟3根據(jù)上述步驟的地理信息數(shù)據(jù)處理得到虛擬表尺與紅外相機拍攝圖像結(jié)合，最終處理并確定水位數(shù)據(jù)。通過上述步驟，本專利技術(shù)的基于紅外相機拍攝構(gòu)建虛擬標(biāo)尺的水位提取技術(shù)通過紅外相機拍攝的水位圖像與構(gòu)建的虛擬水位標(biāo)尺結(jié)合，便捷且低成本的實現(xiàn)了對地表水體水位的監(jiān)控及提取。
[0018]綜上所述，采用本專利技術(shù)的水位提取方法可獲得地表水體的水位數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)水位數(shù)據(jù)動態(tài)監(jiān)控。
附圖說明
[0019]圖1為本專利技術(shù)水位監(jiān)控和提取方法的流程圖；
[0020]圖2為本專利技術(shù)水位監(jiān)控和提取方法的步驟31流程圖；
[0021]圖3為本專利技術(shù)實施例中大壩無人機正射圖像及控制點位置和高程；
[0022]圖4為本專利技術(shù)實施例中紅外相機所拍攝圖像及控制點位置和高程。
具體實施方式
[0023]下面通過具體實施方式進(jìn)一步詳細(xì)說明：
[0024]本申請?zhí)峁┮环N基于紅外相機拍攝構(gòu)建虛擬標(biāo)尺的水位提取方法，如附圖1至附圖2所示，包括如下步驟：
[0025]步驟1，選定所監(jiān)測水位的坐標(biāo)定位。所述的監(jiān)測地表水體水位為某水庫堤壩處水位，通過GPS設(shè)備可以進(jìn)行坐標(biāo)定位。
[0026]步驟11、確定紅外相機安裝的位置。參照圖3，本實施方式中，所述紅外相機安裝位置為此水庫大壩上游處右岸樹木枝干處。所述位置可完整監(jiān)測大壩水位，樹木也可對紅外相機起到保護(hù)。
[0027]步驟12、確定后續(xù)步驟31中控制點及相關(guān)點的高程、經(jīng)緯度信息。具體的，參照圖3
?
4，確定控制點的高程信息和坐標(biāo)信息。獲取方式為將所述控制點的無人機正射圖像與此位置數(shù)字高程模型結(jié)合。參考圖3，此實施例控制點地理信息請參考如下：
[0028]表1控制點高程
[0029][0030]步驟2、確定所需監(jiān)控的時間。本實施方式對所述水庫的水位月變化進(jìn)行監(jiān)控。具體的，本實施方式選擇單一拍照模式，圖片大小選擇拍攝清晰的最小照片尺寸3M，圖片連拍3張取最優(yōu)畫面，拍照模式為定時拍攝，將紅外相機的定時拍攝時間設(shè)為17：00，選取每月14日拍照圖像處理。本實施例中，配制的相關(guān)參數(shù)，紅外相機型號為EREAGLE E1，傳感器參數(shù)為1/3寸、500萬像素，最小照度為0.1Lux，圖片拍照尺寸有12M/8M/5M/3M/2M/1M可選，圖像存儲于TF卡內(nèi)，紅外相機由可拆卸堿性電池供電，待機時間在3個月以上，有拍照、錄像兩種模式。自動拍攝可設(shè)置定時拍攝、間隔拍攝、時間段拍攝、周重復(fù)等。
[0031]步驟3、對拍攝的圖像進(jìn)行處理，構(gòu)建虛擬水尺，實現(xiàn)水位的提取。本實施方式共選取拍攝圖片9張，時間跨度為2021年4月——2021年11月。
[0032]步驟31、以步驟12中的控制點的高程信息繪制圖像中的高程坐標(biāo)系，即虛擬水尺，并確定虛擬水尺的單位長度。具體的，可將大壩頂部A看作同一高度，即2109m，將大壩中部平臺B看作同一高度，即2058m，將水面C看作同一高度，即水位為2038m。由此，依次連接A
?
6、B
?
5、C
?
2點，即可得出虛擬水尺。所述的虛擬水尺的單位長度按如下過程確定。包括，
[0033]步驟311、由已知空間數(shù)據(jù)得出紅外相機所拍攝圖像中線段長度與實際水位高度對應(yīng)關(guān)系(L
?
H)。當(dāng)前實施例已知水位高度(H)為2038m，圖像中線段C2A6(L)長為29.7mm；已知B
?
5點高程為2058m，圖像中線段B5A6(L)長為20.1mm；已知A
?
6點高程為2109m，又可看做此點為虛擬標(biāo)尺原點，綜上，可得L(線段長)
?
H(水位高度)已知點的對應(yīng)關(guān)系，請參考表2。
[0034]表2L(線段長)
?
H(水位高度)已知點的對應(yīng)關(guān)系
[0035][0036]步驟S312、對上述L...

【技術(shù)保護(hù)點】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于紅外相機拍攝構(gòu)建虛擬標(biāo)尺的水位提取方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟1，選定所監(jiān)測水位的坐標(biāo)定位；步驟2，確定所需監(jiān)控的時間，并在紅外相機上完成參數(shù)配置；步驟3，通過紅外相機進(jìn)行圖像拍攝，然后對拍攝的圖像進(jìn)行處理，構(gòu)建虛擬水尺，實現(xiàn)水位的提取。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于紅外相機拍攝構(gòu)建虛擬標(biāo)尺的水位提取方法，其特征在于：步驟1中，包括如下具體步驟：步驟11，確定紅外相機安裝的位置，此位置應(yīng)滿足紅外相機的正常工作條件，并...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王新宇，傅斌，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院，水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：