(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210938438.9 (22)申请日 2022.08.05 (66)本国优先权数据 202210415069.5 202 2.04.20 CN (71)申请人 中科华水工程管理有限公司 地址 450000 河南省郑州市金 水区金成时 代广场9号楼18层 (72)发明人 熊朝儒　魏焕雷　范平　毛艳萍　 云鹏飞　张改青　李永涛　杨满　 (74)专利代理 机构 郑州意创知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 41138 专利代理师 张江森　张燕红 (51)Int.Cl. G01N 21/84(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种基于自动定位定向技术的水土保持监 测方法 (57)摘要 本发明属于环 境监测技术领域， 尤其是一种 基于自动定位定向技术的水土保持监测方法， 包 括以下步骤： S1、 将带有高清相机固定在不动建 筑物上， 从若干个角度对同一区域内的水土环境 进行拍照前设置； S2、 将高清摄像机的镜头分为 若干个等间距的对焦点A1、 A2、 A3...AN， 在每个 对焦点对焦后拍摄照片 进行电子数据化 处理， 之后将照片的电子数据输入至神经网络中 进行标记存储。 该基于自动定位定向技术的水土 保持监测方法， 利用高清摄像的对焦， 实现对整 体水土样 貌拍摄时的距离进行精确计算， 之后将 同一角度， 同一拍摄焦点的照片进行前后对比， 从而实现对 水土保持监测的效果， 可将高清摄像 机安装在周边高大人为建造的建筑物上， 以保证 拍摄点的基准角度。 权利要求书3页 说明书6页 附图1页 CN 115047004 A 2022.09.13 CN 115047004 A 1.一种基于自动定位定向技 术的水土保持监测方法， 包括以下步骤： S1、 将带有高清相机固定在不动建筑物上， 从若干个角度对 同一区域内的水土环境进 行拍照前设置； S2、 将高清摄像机的镜头分为若干个等间距的对焦点A1、 A2、 A3...AN， 在每个对焦点对 焦后拍摄照片 进行电子数据化处理， 之后将照片的电子数据输入至神经网络中进行 标记存储； S3、 每个对焦点所产生的距离， 通过对焦点的调整度得 出相应的距离； S4、 将上述步骤S2第一次拍摄出的照片进行变换域表示后作为原始照片， 之后定期拍 摄的照片与所述原始照片进行对比以及计算， 相同对焦点所拍摄的照 片比对时的误差值即 为此处水土变化 值， 最终实现水土保持监测。 2.根据权利要求1所述的一种基于自动定位定向技术的水土保持监测方法， 其特征在 于： 所述S2中的照片 进行变换域表示， 带入至下式进行分解： 其中IF(u， v)是傅里叶系数， 可以由下式得到： 最终照片 被分解成频率分量。 3.根据权利要求2所述的一种基于自动定位定向技术的水土保持监测方法， 其特征在 于： 所述照片 空间到基空间的映射或变换 可公式化 为： 且上述公式的逆变换为： 4.根据权利要求3所述的一种基于自动定位定向技术的水土保持监测方法， 其特征在 于： 所述照片 被分解成频率分量后， 再进行用于自动检测照片的梯度计算： P1、 计算梯度值； P2、 计算但愿直方图； P3、 块描述符的归一 化。 5.根据权利要求4所述的一种基于自动定位定向技术的水土保持监测方法， 其特征在 于： 所述P1的计算梯度值， 使用以下 滤波器内核处 理灰度图像： fx＝[‑10+1]， fy＝[‑10+1]T； 因此， 给定一个照片I， 以下 卷积*操作得 出照片I再x和y方向的导数： Ix＝I*fx， Iy＝I*fy； 因此， 梯度的方向θ和梯度的大小 |g|计算如下：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115047004 A 26.根据权利要求4所述的一种基于自动定位定向技术的水土保持监测方法， 其特征在 于： 所述P2中的计算单元直方图， 将照 片分成小的单元， 每个单元都有固定数量的梯度方向 区间， 均匀分布在0 ‑180°或0‑360°之间， 具体取决于梯度是无符号还是有符号， 单元内的每 个像素， 基于该像素 处梯度的模对每个梯度方向区间投加权票， 对于投票权重， 可以是梯度 大小、 梯度大小的平方根或梯度大小的平方。 7.根据权利要求4所述的一种基于自动定位定向技术的水土保持监测方法， 其特征在 于： 所述P 3中块描述符的归一化， 为了处理照 片中光照和对比度的变化， 通过将单元组合在 一起形成更 大的空间上相连的块， 局部地归一 化梯度强度。 8.根据权利要求7所述的一种基于自动定位定向技术的水土保持监测方法， 其特征在 于： 所述块描述符的归一化， 设ν是包含给定块中所有直方图的非归一化向量， ||ν||k为它 的k阶范数， 所述k＝1,2， 在将小常量设为∈， 归一 化因子可为如下之一： L2范数： 或者L1范数： 或者L1范数平方根： 9.根据权利要求8所述的一种基于自动定位定向技术的水土保持监测方法， 其特征在 于： 所述归一化因子还包括L2 ‑Hys， 通过此归一化因子消减ν 的L2的范数得到， 然后重新归 一化， 所述ν 的最大限制为0.2， 实现最终的图像描述符是通过连接所有归一化的块描述符 而形成的。 10.根据权利要求1所述的一种基于自动定位定向技术的水土保持监测方法， 其特征在 于： 所述S2中将照片的电子数据输入至神经网络中进行标记存储， 所述神经网络为局部线 性嵌入单 元； 所述照片 数据通过所述局部线性嵌入单元分别被函数y＝f(x)1， y＝f(x)2...y＝ f(x)n一一对应组成， 由此一个数据被 二维标记成(Xi， Yi)， 之后对数据(Xi， Yi)进行三维标记 的用于将数据(Xi， Yi)嵌入到低维空间中的局部线性嵌入单元， 最后将数据(Xi， Yi)分别在 三维坐标系中被标记出来， 使得每个数据的特征被拆分后都由三个坐标系轴表示被标记出 来； 所述局部线性嵌入单元还包括原始点和本数据重建点之间的距离平方和以及根据约 束条件计算 等式 后最小的权矩阵W： 计算局部协方差 C＝ZZT， 其中Z就是zi组成的矩阵； 利用CW＝I计算W， 其中I是N*N单位矩阵； 对于非邻近点， 令Wij＝0；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115047004 A 3