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高速公路团雾视频监测预警研究

科学技术与工程 2022年第34期22卷 15408-15417页

作者：卢振礼安源宗晨临朱海兵李长明郑宗杰山东省气象防灾减灾重点实验室济南250031 日照市气象局日照276826 凯迈(洛阳)环测洛阳471003 交通运输部路网中心北京100736

随着高速公路建设发展,运行车辆的增加,高速公路团雾天气常造成重大交通事故。高速公路团雾监测预警工作尚未开展,为推进团雾分级预警相关标准实施、减少交通事故,利用公路沿线发光目标物的视频图像分析、前散式能见度仪资料校验,基于... 详细信息

随着高速公路建设发展,运行车辆的增加,高速公路团雾天气常造成重大交通事故。高速公路团雾监测预警工作尚未开展,为推进团雾分级预警相关标准实施、减少交通事故,利用公路沿线发光目标物的视频图像分析、前散式能见度仪资料校验,基于大气衰减定律,探究水平能见度与发光目标物光亮度参数的关系。结果表明:公路团雾天气水平能见度与发光目标物光亮度参数之间存在显著相关性;水平能见度与发光目标物光亮度部分参数存在线性关系,并可建立线性回归模型;结合“高速公路团雾预警等级”标准,可对高速公路团雾天气进行分级预警;使用高速公路团雾视频监测预警平台可向交通运营、管理部门、交通参与人发布团雾分级预警信息;发光目标物团雾视频图像监测预警方法具有科学性、创新性、可行性,可实现连续监测预警。发光目标物视频分析技术与(geographic information system,GIS)分析技术、导航技术相结合,将形成及时、准确的高速公路团雾分级预警体系。视频图像团雾监测预警模型将会成为高速公路团雾监测预警的主要手段之一。

关键词：视频监测公路团雾分级预警

面向自然资源执法的视频智能监测关键技术研究

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面向自然资源执法的视频智能监测关键技术研究

作者：蔡冠中武汉大学

学位级别：硕士

随着社会的发展,保护和管理自然资源变得越来越重要。随着信息技术的进步,自然资源执法领域面临新的机遇和挑战。然而,传统的执法模式已经无法满足对违法行为的监测和管理需求,因为人力和物力的限制使得监测和管理大面积的自然资源成为... 详细信息

随着社会的发展,保护和管理自然资源变得越来越重要。随着信息技术的进步,自然资源执法领域面临新的机遇和挑战。然而,传统的执法模式已经无法满足对违法行为的监测和管理需求,因为人力和物力的限制使得监测和管理大面积的自然资源成为一个亟待解决的难题。为了解决这个问题,国家不断推进自然资源监测和管理的信息化建设,并结合当前的高精尖新技术,研发或升级自然资源监测和管理等信息系统,已成为当前国土资源管理的主要手段。本文针对高架摄像头用于自然资源执法监测的应用场景,探索视频智能监测在自然资源执法中的关键技术问题,基于自然资源监控摄像头构建了单目摄像的目标定位算法,对监控视频数据构建了自然资源执法目标数据集,使用深度学习模型对自然资源执法目标进行检测识别,设计与实现了自然资源视频执法监测系统。具体研究工作内容如下:(1)针对自然资源视频监控摄像头的目标定位任务,本文在单目测距模型的基础上利用梯度下降法针对摄像头俯仰角进行误差校正,获取更精确的摄像头俯仰角。通过单目测距算法和坐标方位角的计算实现了单目摄像的目标定位算法,并对广东省土地监控摄像头进行目标定位实验。结果表明该算法可以很好地应用于自然资源监控场景中的目标定位任务。(2)针对自然资源执法监测中对执法目标检测的需求,以耕地非法占地的执法场景为例,根据广东省某市的监控视频数据,以石堆、土堆、红砖堆、建筑板材、重型机械、砖房、板房七个类别标注样本数据集。使用Faster R-CNN模型进行目标检测实验。结果表明,基于Faster R-CNN的目标检测算法可以在自然资源执法目标检测任务中有较好的识别准确率。(3)为了克服在嵌入式设备中轻量化目标检测模型对监控视频里小尺度工程车辆识别出现识别率低、边界框的定位不准等现象,本文提出了一种融合位置增强和自适应标签分配的方法,增强模型识别性能。(4)本文提出了基于高架摄像头的自然资源视频执法监测系统的总体架构,设计和实现了自然资源视频执法监测系统。系统通过集成了目标定位、目标检测等关键技术服务,实现了监控查询、违法检测、违法定位、统计分析等功能模块,能够对自然资源违法行为实现识别和预警,为自然资源执法工作提供辅助手段。

关键词：自然资源执法视频监测目标定位目标检测轻量化模型

基于视频监测的输电线路舞动信息提取与频谱分析

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高电压技术 2017年第9期43卷 2889-2895页

作者：尹晖张晓鸣李小祥管保安吕中宾谢凯武汉大学测绘学院武汉430079 地球空间信息技术协同创新中心武汉430079 武汉吉威空间信息技术研究院有限公司武汉430040 武汉大学电气工程学院武汉430072 国网河南省电力公司电力科学研究院郑州450002

输电线路舞动在线监测和特征提取是舞动灾害预警的关键。针对采用分裂导线的(超/特)高压输电线路,提出了一种舞动信息提取与舞动分析的新方法。从视频中捕获每帧图像,选择分裂导线间隔棒为特征物进行边缘检测;通过自动搜索定位各帧图像... 详细信息

输电线路舞动在线监测和特征提取是舞动灾害预警的关键。针对采用分裂导线的(超/特)高压输电线路,提出了一种舞动信息提取与舞动分析的新方法。从视频中捕获每帧图像,选择分裂导线间隔棒为特征物进行边缘检测;通过自动搜索定位各帧图像中间隔棒轮廓位置,计算得到间隔棒中心坐标,以及间隔棒X、Y方向瞬时位移与偏移(距离)的时间序列;最后利用频谱分析得到导线舞动的主频和幅值,探测到主频为0.403 Hz的明显周期信号,舞动幅值相对误差<5%。结果表明,该方法能够有效分析导线舞动的特征和规律,可为输电线舞动灾害预警提供参考依据。

关键词：舞动视频监测间隔棒信息提取频谱分析

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基于Zynq的实时视频监测系统的设计

基于Zynq的实时视频监测系统的设计

作者：刘威宏中北大学

学位级别：硕士

随着人们的安全意识与日俱增,视频监控系统得到广泛应用。传统的模拟数字监控系统技术对于大规模的,复杂的监控环境很难保证实时性、高效性,造成效率低、服务器压力大、成本高等问题。本文针对运动目标检测智能视频监控关键技术展开探... 详细信息

随着人们的安全意识与日俱增,视频监控系统得到广泛应用。传统的模拟数字监控系统技术对于大规模的,复杂的监控环境很难保证实时性、高效性,造成效率低、服务器压力大、成本高等问题。本文针对运动目标检测智能视频监控关键技术展开探索和研究,开发设计了基于Zynq的实时视频监测系统,该系统通过软硬件协同设计,实现了实时视频监测。本文主要的研究工作主要如下:(1)研究和分析经典的运动目标检测算法,提出采用三帧差分算法来对运动目标进行检测。(2)为了解决实时性和前后端数据交互复杂的问题,本文采用Zynq-7000作为系统硬件平台,借助其ARM+FPGA的架构,ARM端进行控制处理,FPGA端对算法实行硬件加速。(3)为了提高视频监控效率,本文仅对存在运动目标的视频进行抓拍保存传输,从而解决无差别录制造成的低效问题。(4)硬件模块的设计。该方案采用OV5640图像采集模块、千兆以太网传输模块、HDMI显示模块,目标检测模块等多种硬件模块,实现了图像采集、传输、算法加速和显示等多个功能。(5)系统的软件部分设计。在Xilinx SDK中完成相关IP核的寄存器配置和驱动程序以及功能的调用实现。测试结果表明,本视频监控系统能够实现运动目标检测,具有可靠性、体积小、系统功耗低等优点,完全满足实时视频监控领域的需求。

关键词： Zynq-7000 视频监测运动目标检测软硬件协同设计硬件加速

基于FPGA的输电线路舞动视频监测方法研究

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基于FPGA的输电线路舞动视频监测方法研究

作者：刘建国南京理工大学

学位级别：硕士

输电导线舞动是指导线在履冰条件下,收到风激励的作用而产生的大振幅、低频率的自激振动现象。输电导线舞动的破坏力巨大,严重时会导致线路断股、塔杆倒塌等事故。传统的图像舞动监测法是指通过在输电塔杆上安装摄像机,先对线路运行的... 详细信息

输电导线舞动是指导线在履冰条件下,收到风激励的作用而产生的大振幅、低频率的自激振动现象。输电导线舞动的破坏力巨大,严重时会导致线路断股、塔杆倒塌等事故。传统的图像舞动监测法是指通过在输电塔杆上安装摄像机,先对线路运行的视频进行拍摄,再将视频数据传递给远程的计算机,计算机通过计算得到线路的运行参数和状态。其在传递数据、处理数据上存在不便。基于此,本文提出了以FPGA为核心,目标检测为手段的输电线路舞动监测方法。其在现有塔杆监测设备的基础上,将图像采集、处理集成于监测端实现,为解决上述问题提供了一种新思路。本监测方法通过图像识别算法定位高空舞动监测目标点的位置,将一帧完整的图像数据缩减到只需发送64字节的坐标数据。单一的运动识别算法的识别精准度不足,进一步对线路舞动的环境背景进行分析以及对目标识别算法进行探索后,本文提出了基于FPGA的“运动”与“颜色”特征的舞动目标识别检测方法。为了在FPGA中实现目标检测功能,在软件上使用Verilog语言设计了图像处理模块和多个FPGA底层驱动模块。图像处理模块可实现图像格式转换、运动识别、颜色识别、形态学滤波、目标指示等图像算法。使用四端口的乒乓存储算法配合异步FIFO,解决了跨时钟域和数据存储问题。设计了以FPGA为主控芯片,具有图像采集、存储、显示、气候监测、4G通讯等功能接口的硬件平台。为了克服不良天气对舞动监测效果的影响,设计的舞动目标监测点在各个天气环境下,均具有明显的颜色特征;其专门设计的机械结构可以线路的运动保持一致。通过分析各光照环境下的颜色分量分布规律,给出了合理的颜色识别阈值。进行舞动模拟实验,实验结果证明:在各个天气环境下都有良好的舞动目标识别效果。通过舞动监测目标点坐标数据分析可得到舞动运动波形、幅值、频率等信息,验证了本文提出的方法可以实现舞动参数监测功能。

关键词：线路舞动视频监测 FPGA 目标识别图像处理

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基于视频监测的作物病害识别

基于视频监测的作物病害识别

作者：孙云云安徽农业大学

学位级别：硕士

作物病害智能、精准识别是现代病害防控的基础,是提高作物品质与产量的重要保证。视频监测具有动态性好、性价比高的优势,弥补了静态图像识别和光谱成像等方法的相应不足,但是存在视频信息冗余量巨大、病害区域提取效果差以及病害识别... 详细信息

作物病害智能、精准识别是现代病害防控的基础,是提高作物品质与产量的重要保证。视频监测具有动态性好、性价比高的优势,弥补了静态图像识别和光谱成像等方法的相应不足,但是存在视频信息冗余量巨大、病害区域提取效果差以及病害识别性能差等问题,导致应用推广停滞不前。本文主要以茶树为研究对象,运用机器视觉和深度学习的方法和技术,从全面反映作物生长状态的监控视频中,利用关键帧提取、显著图提取和CNN识别技术,实现作物病害的智能化监测。主要内容和结果包括:1)作物监测视频关键帧提取研究。为了提高视频关键帧提取的质量和效率,提出一种基于最优距离聚类和特征融合表达的视频关键帧提取算法。在帧间差异性分析基础上,寻找并确定最优帧间距离阈值,采用无监督聚类算法对帧间距离进行聚类,获得类别数目最优的类图像集;计算图像的颜色复杂度和信息熵并融合,按照类中图像特征值“平均”的思想提取类代表帧,组成视频关键帧。该算法解决了无监督聚类对阈值的依赖性问题,兼顾了视频中目标变化和环境异常两种情况,具有良好的性能和适应性。2)茶树叶部病害显著图提取研究。为了实现复杂背景下茶树叶部病害图像的准确提取,提出一种将SLIC和SVM算法相结合的方法提取茶树叶部病害显著图。首先,采用SLIC超像素算法将病害图像分成多个小块,接着对小块进行角点检测,并通过凸包获得显著性区域模糊轮廓;其次,多方向提取轮廓内外像素纹理特征,训练SVM对超像素块分类,获得分类图;最后,形态学以及逻辑运算修复、处理分类图,获得精准显著图。研究表明,基于SLIC和SVM算法能够准确地提取出茶树叶部病害显著图,为复杂环境下的病害识别研究奠定基础。3)小样本茶树叶部病害识别研究。以常见且特征相似的茶轮斑病、炭疽病和云纹叶枯病为对象,研究在小样本情况下利用卷积神经网络进行病害图像识别问题。运用7种模式的预处理方法对茶树叶部病害图像样本处理,并采用AlexNet经典网络模型进行学习实验,比较、分析其训练及识别效果。结果显示,在小样本情况下,该预处理方法可有效区分、识别3种易混病害,且识别精度高、性能好。

关键词：作物病害视频监测关键帧显著图卷积神经网络茶树病害识别

基于关键帧提取技术的花开过程视频监测系统开发及试验

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农业工程学报 2014年第1期30卷 121-128页

作者：高林王璐闫磊张军国北京林业大学工学院北京100083

为克服传统花开过程监测中视频数据冗余、信息量大的缺点,该文设计了一种基于关键帧提取技术的花开过程视频监测系统。系统对花开过程原始图像采集后,采用基于光流法和熵统计算法实现对花开过程原始图像的关键帧提取,选择关键帧数模式... 详细信息

为克服传统花开过程监测中视频数据冗余、信息量大的缺点,该文设计了一种基于关键帧提取技术的花开过程视频监测系统。系统对花开过程原始图像采集后,采用基于光流法和熵统计算法实现对花开过程原始图像的关键帧提取,选择关键帧数模式或方向信息熵阈值模式,进行相关参数设置,最终合成出表征花开过程的关键帧视频。该文以百合花开放过程为例实现了基于关键帧提取技术的视频监测。试验结果证明,在该试验的条件下经关键帧提取合成的花开过程的视频数据量减少达84.6%以上,播放时间减少为原始视频播放时间的15.4%以下。视频保留了花开过程细节信息,整段视频播放自然流畅,可为从事植物、花卉研究的相关人员提供一个省时、方便的研究花开过程的监测平台。

关键词：视频信号处理光流熵视频监测开花过程关键帧

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视频监测在船舶流量检测中的应用

中国航海 2012年第3期35卷 35-39页

作者：李芸肖英杰上海海事大学商船学院上海201306 航运仿真技术教育部工程研究中心上海201306

视频监测是智能交通系统中的一部分,是现代化智能技术的代表。它已成熟地运用在道路交通系统中。视频监测在航海方面的应用也在逐步发展中,通过它获取船舶信息的流量、长度和速度数据,是一种新的船舶流量检测技术。它可以智能化记录数据... 详细信息

视频监测是智能交通系统中的一部分,是现代化智能技术的代表。它已成熟地运用在道路交通系统中。视频监测在航海方面的应用也在逐步发展中,通过它获取船舶信息的流量、长度和速度数据,是一种新的船舶流量检测技术。它可以智能化记录数据,并提高数据处理效率。它通过matlab等编程软件,利用视频技术等智能手段,获取实时场景的船舶目标,实现检测过程,并将动态信息在实时场景中显示,自动处理和分析数据。

关键词：水路运输视频监测船舶流量智能分析

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AI+高速公路智慧视频监测系统

中国交通信息化 2023年第2期279卷 97-100页

作者：朴金旭北京动视元科技有限公司北京100088

《全国高速公路视频联网技术要求》《全国高速公路视频联网监测工作实施方案》《公路视频监测技术要求》均已发布,目的都是为提高高速公路视频监测水平。本文针对现有监测技术方案中的问题,提出对高速公路监控系统下的所有监测需求进行... 详细信息

《全国高速公路视频联网技术要求》《全国高速公路视频联网监测工作实施方案》《公路视频监测技术要求》均已发布,目的都是为提高高速公路视频监测水平。本文针对现有监测技术方案中的问题,提出对高速公路监控系统下的所有监测需求进行整合的新系统,从而有效地对道路交通进行管理,提高公路网的交通运输能力,为道路的交通安全管理和道路运营提供极大的帮助。

关键词： AI 高速公路智慧视频监测