一种基于激光雷达的堤防寿命监测方法、系统及电子设备技术方案

本发明专利技术公开了一种基于激光雷达的堤防寿命监测方法、系统及电子设备，包括以下步骤：按照巡护时间，采集堤防护面的测点信息和像素信息；获取堤防护面的测点信息，构建三维护面块石地形信息一；获取堤防护面上护面块石的像素信息，构建三维护面块石地形信息二；利用地形特征插值法，计算三维护面块石地形信息一中测点信息的梯度变化；利用地形特征插值法，计算三维护面块石地形信息二中像素信息的梯度变化；根据坐标梯度值、反射强度梯度值和像素梯度值判断护面块石的稳定状态；根据护面块石稳定状态进行堤防护面的寿命评估。本发明专利技术通过梯度变化，可以精准监控护面块石的状态信息，进行护面块石的寿命状态预测，提高了监测效果的准确性和可靠性。准确性和可靠性。准确性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光雷达的堤防寿命监测方法、系统及电子设备


[0001]本专利技术属于海洋观测
，具体涉及一种基于激光雷达的堤防寿命监测方法、系统及电子设备。

技术介绍

[0002]堤防工程对于抵御台风风暴潮和洪水侵袭具有重要作用，堤防工程的安全关系国计民生，是保护人民生命财产的关键工程，其工程安全一致备受重视。
[0003]传统的堤防安全检测预警系统主要以接触式测量仪器和图像采集为主，采取传感器与人工观测结合的方式为灾害预警，但这种方法无法实现堤防护面的无接触、全面覆盖监测，而且安放和拆卸仪器有一定的危险性。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于激光雷达的堤防寿命监测方法及系统，旨在解决现有技术中堤防护面块石失稳破坏情况监测困难的问题。
[0005]本专利技术采取以下技术方案实现：第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于激光雷达的堤防寿命监测方法，应用于堤防工程的安全评估，该方法包括：按照巡护时间，采集堤防护面的测点信息和像素信息；获取堤防护面的测点信息，构建三维护面块石地形信息一；获取堤防护面上护面块石的像素信息，构建三维护面块石地形信息二；利用地形特征插值法，计算三维护面块石地形信息一中测点信息的梯度变化；利用地形特征插值法，计算三维护面块石地形信息二中像素信息的梯度变化；根据测点信息和像素信息的梯度变化判断护面块石的稳定状态；根据护面块石稳定状态进行堤防护面的寿命评估。
[0006]结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，按照巡护时间，采集堤防护面的测点信息和像素信息的步骤中，测点信息包括堤防护面的三维位置坐标和反射强度，像素信息包括堤防护面的图像。
[0007]结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，获取堤防护面的测点信息，构建三维护面块石地形信息一的步骤，包括：建立空间坐标系；利用三维激光雷达采集堤防护面上多个测点的三维位置坐标和反射强度；根据三维位置坐标和反射强度，构建三维护面块石地形信息。
[0008]结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，获取堤防护面上护面块石的像素信息，构建三维护面块石地形信息二的步骤，包括：获取堤防护面连续的图像数据对像素信息按帧分割提取；对分割提取后的像素信息进行护面块石特征匹配，构建护面块石地形信息二。
[0009]结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，利
用地形特征插值法，计算三维护面块石地形信息一中测点信息的梯度变化的步骤，包括：选择相邻两次巡护过程中构建的三维护面块石地形信息一；对同一水平位置处的两次垂向坐标计算梯度，得到坐标梯度值；对同一水平位置处的两次反射强度计算梯度，得到反射强度梯度值。
[0010]结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，利用地形特征插值法，计算三维护面块石地形信息二中像素信息的梯度变化的步骤，包括：选择相邻两次巡护过程中构建的三维护面块石地形信息二；对同一水平位置处的两次像素坐标计算梯度，得到像素梯度值。
[0011]结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，根据测点信息和像素信息的梯度变化判断护面块石的稳定状态的步骤，包括：设定护面块石发生位移或跳脱的梯度阈值，所述梯度阈值包括位移梯度阈值和跳脱梯度阈值；将坐标梯度值和反射强度梯度值与梯度阈值进行对比；将像素梯度值与梯度阈值进行对比；当坐标梯度值、反射强度梯度值和像素梯度值均超过梯度阈值时，判断护面块石发生位移或跳脱。
[0012]结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，结合波浪数据计算该选定水域的方向谱的步骤，包括：。
[0013]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种基于激光雷达的堤防寿命监测系统，包括，采集模块，采集堤防护面的测点信息和像素信息；测点信息包括三维位置坐标和反射强度构建模块一，根据堤防护面的测点信息，构建三维护面块石地形信息一；构建模块二，根据堤防护面的像素信息，构建三维护面块石地形信息二；分析模块一，用于分析三维护面块石地形信息一中测点信息的梯度变化；分析模块二，用于分析三维护面块石地形信息二中像素信息的梯度变化；计算模块，用于根据测点信息和像素信息的梯度变化判断护面块石的稳定状态；评估模块，用于根据护面块石稳定状态进行堤防护面的寿命评估。
[0014]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器301执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述第一方面及其可能的实施方式之一提供的堤防寿命监测方法的步骤。
[0015]本专利技术实施例带来了以下有益效果：相比现有技术而言，本专利技术的一种基于激光雷达的堤防寿命监测方法及系统，利用三维激光雷达和相机相互配合，获取具有高精度和高分辨率的堤防护面的测点信息和像素信息，然后对测点信息和像素信息进行计算，分析坐标梯度值、反射强度梯度值和像素梯度，从而判断护面块石的稳定状态，本专利技术通过梯度变化，可以精准监控护面块石的状态信息，并进行护面块石的寿命状态预测，提高了监测效果的准确性和可靠性。
[0016]本专利技术可操作性强，智能化水平高，可以有效监测护面块石位移来进行堤防安全评估，为海岸防灾减灾提供切实可行的数据信息。
附图说明
[0017]图1是本专利技术第一实施方式提供的一种基于激光雷达的堤防寿命监测方法的流程图。
[0018]图2是本专利技术第一实施方式提供的激光雷达测量护面块石示意图。
[0019]图3是本专利技术第二实施方式提供的一种基于激光雷达的堤防寿命监测系统的模块连接示意图。
[0020]图4是本专利技术第三实施方式提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0021]为了阐明本专利技术的技术方案和工作原理，下面结合附图于具体实施例对本专利技术作进一步详细描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
[0022]第一实施方式本专利技术提供了如图1
‑
2所示的一种基于激光雷达的堤防寿命监测方法，包括以下步骤：步骤S1：按照巡护时间，采集堤防护面的测点信息和像素信息。
[0023]具体而言：其中，测点信息包括堤防护面的三维位置坐标和反射强度，像素信息包括堤防护面的图像。
[0024]由于受到潮汐、天气等情况的影响，海水对堤防护面的冲击力也不相同，为了更准确的采集堤防护面在不同情况下的状态信息，因此采用无人机搭载激光雷达、GPS、INS和相机绕堤防护面按照设定时间进行定时巡航拍照，采集堤防护面的图像信息。
[0025]其中设定的时间可以为白天和夜间各巡护一次，同时为了使得激光雷达、GPS、INS和相机采集的信息保持同步，在每次本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达的堤防寿命监测方法，其特征在于，包括以下步骤：按照巡护时间，采集堤防护面的测点信息和像素信息；获取堤防护面的测点信息，构建三维护面块石地形信息一；获取堤防护面上护面块石的像素信息，构建三维护面块石地形信息二；利用地形特征插值法，计算三维护面块石地形信息一中测点信息的梯度变化；利用地形特征插值法，计算三维护面块石地形信息二中像素信息的梯度变化；根据测点信息和像素信息的梯度变化判断护面块石的稳定状态；根据护面块石稳定状态进行堤防护面的寿命评估。2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的堤防寿命监测方法，其特征在于：所述测点信息包括堤防护面的三维位置坐标和反射强度，所述像素信息包括堤防护面的图像。3.根据权利要求2所述的一种基于激光雷达的堤防寿命监测方法，其特征在于，获取堤防护面的测点信息，构建三维护面块石地形信息一，具体为：建立空间坐标系；利用三维激光雷达采集堤防护面上多个测点的三维位置坐标和反射强度；根据三维位置坐标和反射强度，构建三维护面块石地形信息。4.根据权利要求3所述的一种基于激光雷达的堤防寿命监测方法，其特征在于，获取堤防护面上护面块石的像素信息，构建三维护面块石地形信息二，具体为：获取堤防护面连续的图像数据；对像素信息按帧分割提取；对分割提取后的像素信息进行护面块石特征匹配，构建护面块石地形信息二。5.根据权利要求4所述的一种基于激光雷达的堤防寿命监测方法，其特征在于，利用地形特征插值法，计算三维护面块石地形信息一中测点信息的梯度变化，具体为：选择相邻两次巡护过程中构建的三维护面块石地形信息一；对同一水平位置处的两次垂向坐标计算梯度，得到坐标梯度值；对同一水平位置处的两次反射强度计算梯度，得到反射强...

【专利技术属性】
技术研发人员：时健，张哲，张弛，张利鹏，陶爱峰，郑金海，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：