[发明专利]一种基于FPGA的公路危岩崩塌堆积物大小测量及报警系统

说明书

本发明涉及一种基于FPGA的公路危岩崩塌堆积物大小测量及报警系统，包括视频图像采集模块、FPGA处理模块和视频图像显示模块；FPGA处理模块的主控芯片对视频图像采集模块采集的图像经几何校正、滤波后进行融合算法处理，实现公路危岩崩塌堆积物大小测量及报警的处理；FPGA主控芯片处理后的图像在LCD显示器上实时显示出来。通过实时监测可以及时获得危岩变化的情况，同时通过堆积物占屏幕像素点的多少，测出崩塌堆积物体积的相对大小，对公路上出现的堆积物大小进行不同等级的预警，提早做出相应措施。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其是采用图像来识别并检测公路崩塌堆积物的系统与方法。

背景技术

滑坡是一种严重的地质灾害，对滑坡的监测和预警关系到国家财产和人民生命安全。特别是公路崩塌是最为严重的边坡地质灾害，会造成直接的人员伤亡及车辆、物资等财产损失。崩塌堆积物一般为巨石，大的有几百吨重、小的也有好几吨，会造成严重的交通堵塞甚至是交通中断，严重影响交通秩序的正常运行。

现有技术中，对滑坡地质灾害的监测方法主要有：物探法、位移测量法、航测遥感法等。但现有技术均存在有效性和时效时差的问题，基本上没法测试滑坡发展速度和加速度。特别是还没有专门针对公路崩塌堆积物进行跟踪、监测和预警的技术，往往只能依靠视频进行人工监控，需要占用大量的网络资源，人力成本较大。CN01114386.X公开了一种滑坡和崩塌的动态监测装置，激光器1位于底座2上,底座2装有水平调节装置4、水平度检测装置3、减振器5及用于接收从监测对象反射回来的光的接收望远镜9，在激光器1光路上设置有准直镜6、可活动的扩束器7和偏转器8；光传感器及放大器10位于接收望远镜9的光路上，光传感器及放大器10、频谱分析仪11、计算机12顺序通过电信号相联接，计算机12控制偏转器8和接收望远镜9同步偏转。该设备结构复杂，功耗较大，难以实现将设备长期架设在野外进行检测，同时不能实现小型化、工程化，而且成本高，不能大规模批量生产。同时这个装置也同样需要人工来监测，没有提供报警功能，且不能估测出堆积物的相对大小，从而判断灾害等级。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种基于FPGA的公路危岩崩塌堆积物大小测量及报警系统，根据采集到的视频图像识别出公路上是否存在崩塌，并通过堆积物占屏幕像素点的多少，测出崩塌堆积物体积的相对大小。并通过崩塌堆积物体积的相对大小进行报警等级的划分。

实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于FPGA的公路危岩崩塌堆积物大小测量及报警系统，其特征在于，包括：

视频图像采集模块：由CCD摄像头和视频解码芯片构成，视频解码芯片的输出通过FPGA的外扩接口与FPGA主控芯片连接；

FPGA处理模块：主要包括FPGA主控芯片，FPGA主控芯片输出的数据经编码芯片处理后通过VGA接口与LCD显示器连接；对视频图像采集模块采集的图像经几何校正、滤波后进行融合算法处理，实现公路危岩崩塌堆积物大小测量及报警的处理；

视频图像显示模块：由编码芯片及LCD显示器组成；将FPGA主控芯片处理后的图像在LCD显示器上实时显示出来。

进一步，所述FPGA主控芯片还连接有图像压缩模块和缓存存储器；所述FPGA主控芯片将含有崩塌堆积物的图像进行压缩后再通过无线数据收发模块进行上传。

进一步，所述FPGA主控芯片的算法流程包括几何校正、中值滤波处理和融合算法处理；融合算法分危岩崩塌状态识别和堆积物大小测量及报警；具体包括：

①危岩崩塌状态识别：