本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測裝置，尤其涉及一種基于3d攝像頭的水土保持在線監(jiān)測裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、水土保持監(jiān)測是指對水土流失發(fā)生、發(fā)展、危害及水土保持效益進(jìn)行長期的調(diào)查、觀測和分析工作，通過水土保持監(jiān)測，摸清水土流失類型、強(qiáng)度與分布特征、危害及其影響情況、發(fā)生發(fā)展規(guī)律、動(dòng)態(tài)變化趨勢，對水土流失綜合治理和生態(tài)環(huán)境建設(shè)宏觀決策以及科學(xué)、合理、系統(tǒng)地布設(shè)水土保持各項(xiàng)措施具有重要意義。傳統(tǒng)的水土保持監(jiān)測工作需要工作人員定期到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行人工測量，這意味著每次需要攜帶大量的監(jiān)測儀器，而且人工測量不可避免的存在諸多不確定性因素，嚴(yán)重影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測水土流失情況，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和預(yù)警的基于3d攝像頭的水土保持在線監(jiān)測裝置及方法，具體由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

2、所述基于3d攝像頭的水土保持在線監(jiān)測裝置，包括：

3、采集模塊，包括3d攝像頭與傳感器，通過3d攝像頭對被監(jiān)測區(qū)域的水土情況進(jìn)行圖像采集，獲取圖像信息；通過傳感器采集土壤信息；

4、數(shù)據(jù)處理模塊，接收3d攝像頭采集的圖像信息，對所述圖像信息進(jìn)行預(yù)處理后，基于三維重建算法生成被監(jiān)測區(qū)域的三維模型，通過對三維模型的特征提取與分析獲得被監(jiān)測位置的水土保持信息；

5、通信模塊，發(fā)送所述水土保持信息；

6、預(yù)警模塊，根據(jù)預(yù)設(shè)的預(yù)警閾值對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，并在數(shù)據(jù)異常時(shí)通過所述通信模塊發(fā)出預(yù)警信號；

7、遠(yuǎn)程服務(wù)器和用戶終端，接收所述水土保持信息或預(yù)警信號；并發(fā)出用于控制3d攝像頭進(jìn)行動(dòng)作的控制指令。

8、所述基于3d攝像頭的水土保持在線監(jiān)測裝置的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，對被監(jiān)測位置的水土情況進(jìn)行圖像采集的過程具體為：

9、啟動(dòng)與定位：在確定需要監(jiān)測的水土區(qū)域后，將3d攝像頭安裝在攝像頭能夠全面覆蓋目標(biāo)監(jiān)測區(qū)域的位置，調(diào)節(jié)攝像頭的角度和焦距，以獲得最佳的拍攝視野和圖像清晰度；

10、圖像采集：3d攝像頭利用自身光學(xué)結(jié)構(gòu)測量出物體與攝像頭之間的距離，在采集圖像時(shí)，3d攝像頭同時(shí)記錄每個(gè)點(diǎn)的色彩信息和深度信息，以設(shè)定的幀率連續(xù)捕捉圖像。

11、所述基于3d攝像頭的水土保持在線監(jiān)測裝置的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，數(shù)據(jù)處理模塊對所述圖像信息進(jìn)行預(yù)處理具體為：對接收到的3d圖像進(jìn)行去噪處理，并進(jìn)行圖像增強(qiáng)。

12、所述基于3d攝像頭的水土保持在線監(jiān)測裝置的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，數(shù)據(jù)處理生成模塊三維模型具體為：根據(jù)3d攝像頭采集的深度信息和色彩信息生成點(diǎn)云數(shù)據(jù)，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過三維重建算法生成被監(jiān)測區(qū)域的三維模型，通過三維模型反饋被監(jiān)測位置的地形地貌和水土狀況。

13、所述基于3d攝像頭的水土保持在線監(jiān)測裝置的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行特征提取與分析具體為：從三維模型中提取關(guān)鍵的地形特征，結(jié)合地形特征和土壤信息，分析土壤侵蝕狀況，根據(jù)圖像中的色彩信息和三維結(jié)構(gòu)信息，分析植被的覆蓋和生長狀況。

14、所述基于3d攝像頭的水土保持在線監(jiān)測裝置的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，數(shù)據(jù)處理模塊生成水土保持信息：將所述地形特征、土壤侵蝕狀況以及植被的覆蓋和生長狀況進(jìn)行整合、處理，形成一個(gè)水土保持信息數(shù)據(jù)集，通過對所述水土保持信息數(shù)據(jù)集進(jìn)行處理獲得被監(jiān)測位置的水土保持信息。

15、所述基于3d攝像頭的水土保持在線監(jiān)測裝置的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，通過對所述水土保持信息數(shù)據(jù)集進(jìn)行處理具體為：

16、數(shù)據(jù)整合：將地形特征數(shù)據(jù)、土壤侵蝕狀況數(shù)據(jù)以及植被的覆蓋和生長狀況數(shù)據(jù)統(tǒng)一到同一坐標(biāo)系下，并采用相同的空間分辨率，對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理；

17、數(shù)據(jù)融合與疊加：將統(tǒng)一后的地形特征數(shù)據(jù)、土壤侵蝕狀況數(shù)據(jù)以及植被的覆蓋和生長狀況數(shù)據(jù)在gis平臺上進(jìn)行疊加分析，利用gis平臺上的空間分析工具進(jìn)行疊加分析和緩沖區(qū)分析，來識別不同因素之間的空間關(guān)系；

18、數(shù)據(jù)處理與分析：對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)，獲取數(shù)據(jù)的分布和特征，對地形、土壤侵蝕和植被覆蓋之間進(jìn)行相關(guān)性分析；

19、模型構(gòu)建：利用地形、土壤侵蝕和植被覆蓋之間的相關(guān)性建預(yù)測模型，用于評估不同因素對水土保持能力的影響，根據(jù)模型預(yù)測結(jié)果，識別水土保持能力評估的關(guān)鍵區(qū)域和敏感因素；數(shù)據(jù)驗(yàn)證與模型優(yōu)化：通過與地面真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，驗(yàn)證關(guān)鍵區(qū)域和敏感因素的準(zhǔn)確性，根據(jù)驗(yàn)證的結(jié)果動(dòng)態(tài)調(diào)整所述預(yù)測模型，對所述預(yù)測模型進(jìn)行優(yōu)化；

20、獲取水土保持情況：將3d攝像頭實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)輸入到優(yōu)化后的動(dòng)態(tài)模型，對水土保持情況進(jìn)行預(yù)測，獲得水土保持情況信息。

21、本發(fā)明還提供了一種采用基于3d攝像頭的水土保持在線監(jiān)測裝置的在線監(jiān)測方法，包括如下步驟：

22、使用3d攝像頭對被監(jiān)測區(qū)域的水土情況進(jìn)行圖像采集；

23、接收3d攝像頭采集的圖像信息，對所述圖像信息進(jìn)行預(yù)處理后，基于三維重建算法生成被監(jiān)測區(qū)域的三維模型，通過對三維模型的特征提取與分析獲得被監(jiān)測位置的水土保持信息；將處理后的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)程服務(wù)器和用戶終端；

24、根據(jù)預(yù)設(shè)的預(yù)警閾值對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，并在數(shù)據(jù)異常時(shí)通過所述通信模塊向遠(yuǎn)程服務(wù)器和用戶終端發(fā)出預(yù)警信號。

25、本發(fā)明還提供了一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器以及計(jì)算機(jī)程序，其中所述計(jì)算機(jī)程序存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器中，并被配置為由所述處理器執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)所述基于3d攝像頭的水土保持在線監(jiān)測方法。

26、本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)所述基于3d攝像頭的水土保持在線監(jiān)測方法。

27、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：

28、本申請通過3d攝像頭實(shí)時(shí)采集被監(jiān)測位置的水土情況，并對所述圖像信息進(jìn)行相應(yīng)的處理，獲得被監(jiān)測位置的水土保持信息，能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)測水土流失情況，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和預(yù)警，自動(dòng)化程度高，可廣泛應(yīng)用于不同類型的土地和場景中進(jìn)行水土保持監(jiān)測工作。

技術(shù)特征：

1.一種基于3d攝像頭的水土保持在線監(jiān)測裝置，其特征在于包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1的基于3d攝像頭的水土保持在線監(jiān)測裝置，其特征在于對被監(jiān)測位置的水土情況進(jìn)行圖像采集的過程具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1的基于3d攝像頭的水土保持在線監(jiān)測裝置，其特征在于數(shù)據(jù)處理模塊對所述圖像信息進(jìn)行預(yù)處理具體為：對接收到的3d圖像進(jìn)行去噪處理，并進(jìn)行圖像增強(qiáng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3的基于3d攝像頭的水土保持在線監(jiān)測裝置，其特征在于數(shù)據(jù)處理生成模塊三維模型具體為：根據(jù)3d攝像頭采集的深度信息和色彩信息生成點(diǎn)云數(shù)據(jù)，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過三維重建算法生成被監(jiān)測區(qū)域的三維模型，通過三維模型反饋被監(jiān)測位置的地形地貌和水土狀況。

5.根據(jù)權(quán)利要求4的基于3d攝像頭的水土保持在線監(jiān)測裝置，其特征在于數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行特征提取與分析具體為：從三維模型中提取關(guān)鍵的地形特征，結(jié)合地形特征和土壤信息，分析土壤侵蝕狀況，根據(jù)圖像中的色彩信息和三維結(jié)構(gòu)信息，分析植被的覆蓋和生長狀況。

6.根據(jù)權(quán)利要求5的基于3d攝像頭的水土保持在線監(jiān)測裝置，其特征在于數(shù)據(jù)處理模塊生成水土保持信息：將所述地形特征、土壤侵蝕狀況以及植被的覆蓋和生長狀況進(jìn)行整合、處理，形成一個(gè)水土保持信息數(shù)據(jù)集，通過對所述水土保持信息數(shù)據(jù)集進(jìn)行處理獲得被監(jiān)測位置的水土保持信息。

7.根據(jù)權(quán)利要求6的基于3d攝像頭的水土保持在線監(jiān)測裝置，其特征在于通過對所述水土保持信息數(shù)據(jù)集進(jìn)行處理具體為：

8.采用權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的基于3d攝像頭的水土保持在線監(jiān)測裝置的一種基于3d攝像頭的水土保持在線監(jiān)測方法，其特征在于包括如下步驟：

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括存儲(chǔ)器、處理器以及計(jì)算機(jī)程序，其中所述計(jì)算機(jī)程序存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器中，并被配置為由所述處理器執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求8任一項(xiàng)所述的基于3d攝像頭的水土保持在線監(jiān)測方法。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求8任一項(xiàng)所述的基于3d攝像頭的水土保持在線監(jiān)測方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于3D攝像頭的水土保持在線監(jiān)測裝置及方法，所述裝置包括：3D攝像頭，用于對被監(jiān)測位置的水土情況進(jìn)行圖像采集；數(shù)據(jù)處理模塊，接收3D攝像頭采集的圖像信息，并對所述圖像信息進(jìn)行相應(yīng)的處理，獲得被監(jiān)測位置的水土保持信息；通信模塊，發(fā)送所述水土保持信息；預(yù)警模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的預(yù)警閾值對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，通過所述通信模塊發(fā)出預(yù)警信號。有益效果：通過3D攝像頭實(shí)時(shí)采集被監(jiān)測位置的水土情況，并對所述圖像信息進(jìn)行相應(yīng)的處理，獲得被監(jiān)測位置的水土保持信息，能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)測水土流失情況，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和預(yù)警，自動(dòng)化程度高，可廣泛應(yīng)用于不同類型的土地和場景中進(jìn)行水土保持監(jiān)測工作。

技術(shù)研發(fā)人員：翟曉萌,程曦,吳霜,王靜怡,諸德律,孫海森,王球,倉敏,張華,陳紅,管維亞,李中烜,田笑,吳雪,李國文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國網(wǎng)江蘇省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9