k3,P1, p2可通过调用 OpenCV 的函数 cvCalibrateCamera2 ()求 得。依据上述畸变矫正公式对摄像头的两种主要畸变效应进行矫正，得到矫正后的火源 中心位置A" (X" ^y" J和落水点位置IB" (X" 2，y" 2)。依据矫正后的两点位置 A" (X" 1>y" i)、B" (X" 2，y" 2)计算出两点的水平距离Ax = X" fx" 2和垂直距离 Ay = y"「y" 2，如图6所示。
[0075] 5.考虑摄像头的焦距、镜头大小、安装高度、视场角等参数，设计修正算法将Ax 转换为修正水平角A a，转换公式为A a = IH1 ? A XOii1为常数）；将Ay转换为修正俯仰 角A 0，转换公式为A 0 = IH2 ? A y Oii2为常数）。控制程序依据A a和A 0值调整喷头 的水平角及俯仰角，如图7、图8所示。
[0076] 6.因为水流轨迹受初始水流压力、流速、安装高度、喷头俯仰角、空气阻力等多重 因素影响，而上述修正算法是事先人为设定的线性转换关系，因此对于不同性能指标、安装 方式的灭火装置，一般情况下，修正后的落水点2仍不满足要求。此时，可将落水点2看作标 定过程的参考点，用鼠标左键点击修正后的实际落水点2的位置C (x3, y3)，依据畸变矫正公 式计算得到矫正后的落水点2位置C" (X" 3，y" 3)。计算出视频图像上A" (X" i，y"》、 C" (X" 3，y" 3)两点的水平距离Ax' =X" fx" 3和垂直距离Ay' =y" fy" 3，如
位置，使得落水点能够最大程度地靠近火源中心，如图10、图11所示。
[0077] 7.若落水点与火源中心位置的距离仍在允许误差范围外，则重复上述步骤6,直 至射流有效地落在火源中心区域，从而实现快速精确灭火。
[0078]以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是 按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围 之内。
【主权项】
1. 一种自动跟踪定位射流灭火方法，其特征在于：该方法提供一自动跟踪定位射流灭 火装置，其包括灭火器，该灭火器包括一大致呈圆柱状的外壳、进水管、出水管、喷头，所述 进水管从外壳的上表面中心处进入其内部，出水管与进水管成角度设置，外壳的侧面上设 有缺口，出水管从缺口伸出外壳，其端部设有喷头；还包括红外探测器、监控摄像头以及火 灾探测；所述火灾探测器安装在灭火器下表面的中心部位，监控摄像头安装在喷头下方，红 外探测器安装在进、出水管上，对空间内水平、竖直方向进行火源信号扫描。2. 根据权利要求1所述的一种自动跟踪定位射流灭火方法，其特征在于：所述红外探 测器分为水平红外探测器和俯仰红外探测器，水平红外探测器安装在进水管的末端，俯仰 红外探测器安装在喷头的正下方。3. 根据权利要求2所述的一种自动跟踪定位射流灭火方法，其特征在于：该方法包括 以下几个步骤， 步骤一，采用自动跟踪定位射流灭火装置探测火源信号，初步确定火源区域的中心位 置，并将该位置信号发送至上位机，上位机发送指令灭火装置喷水灭火； 步骤二，通过对监控摄像头透镜畸变进行校正，使监控画面能够尽可能还原现场火情 及灭火情况； 步骤三，根据监控摄像头采集的现场实时监控视频，判断出水是否落在火源中心位置 的有效范围以内，如果是，则不做调整；如果超出有效范围，则通过人工辅助修正的方法，对 落水点位置进行调整，使得落水点能够最大程度地靠近火源中心。4. 根据权利要求3所述的一种自动跟踪定位射流灭火方法，其特征在于：步骤二具体 指， 步骤2. 1，以图像中心为原点，记录火源位置A(Xi, 和初始落水点位置B(x2,y2)，首先 对镜头的径向畸变进行修正，采用径向畸变矫正公式来补偿因径向畸变而产生的位移，并 记录校正后的火源中心位置A' (x' 1>y'D和落水点位置B' (x' 2，y' 2); 步骤2. 2,再对镜头的切向畸变进行修正，采用切向畸变矫正公式来补偿因径向 畸变而产生的位移，并记录校正后的火源中心位置A" (x" 1>y" ^和落水点位置 B" (x〃 2，y" 2); 步骤2. 3,上位机发送指令调整灭火装置喷水位置。5. 根据权利要求4所述的一种自动跟踪定位射流灭火方法，其特征在于：所述的径向 畸变校正公式为其中，（x，y)为矫正前坐标，（x'，y')为矫正后坐标，r为点（x，y)与图像中心的距 离，匕k2,k3为畸变参数； 切向畸变矫正公式为其中，（x<，^ )为切向矫正前坐标，（x"，y")为切向矫正后坐标，r'为点V，y')与图像中心的距离，Pl，p2为切向畸变参数。6. 根据权利要求3所述的一种自动跟踪定位射流灭火方法，其特征在于：步骤三具体 指， 步骤3.1，依据矫正后的火源中心位置A" (x〃Dy"i)和落水点位置B" (x〃 2，y" 2) 计算出两点的水平距离Ax=x"fx" 2和垂直距离Ay=y"fy" 2; 步骤3. 2,考虑摄像头的焦距、镜头大小、安装高度、视场角参数，设计修正算法将Ax转换为修正水平角△a，转换公式为Aa=mi ?Ax，niiS常数；将Ay转换为修正俯仰角 A0，转换公式为A0 =m2 ?Ay，m2为常数，依据Aa和A0值调整喷头的水平角及俯 仰角，使得落水点向火源中心靠近。7. 根据权利要求6所述的一种自动跟踪定位射流灭火方法，其特征在于：该方法还包 括优化过程，用于修正水流轨迹受初始水流压力、流速、安装高度、喷头俯仰角、空气阻力的 多重因素影响；具体为： 步骤3. 3,记录经步骤3. 2修正后的落水点位置C(x3，y3)，将其看作标定过程的 参考点，依据畸变矫正公式计算得到矫正后的落水点位置C" (x" 3，y" 3)，计算出 A" (x〃 1>y"JX" (x〃 3，y" 3)两点的水平距离AX' =x"fx" 3和垂直距离Ay' =i"ri"3； 步骤3. 4,调整修正算法戈再次调整喷头的水 平角及俯仰角，使得落水点能够最大程度地靠近火源中心。8. 根据权利要求3所述的一种自动跟踪定位射流灭火方法，其特征在于：所述步骤一 具体指：水平红外探测器通过2_狭缝进行水平方向扫描，相对灭火装置的安装高度而言， 2_狭缝非常的狭小，因此在扫描的过程中，可近似看成是一个平面，当探测到火源信号时， 主控制器开始计数且水平电机继续转动；当火源信号消失时，停止主控制器计数并记录下 数值，水平电机反方向转动记录步数的一半从而完成火源水平方向的中心定位； 紧接着俯仰红外探测器启动，当探测到火源信号时，主控制器开始计数且俯仰电机继 续转动；当火源信号消失时，停止主控制器计数并记录下数值，俯仰电机反方向转动记录步 数的一半从而完成火源俯仰方向的中心定位； 水平中心平面和俯仰中心平面的交线即为喷头正对火源中心点的延长线，交点即为火 源区域的中心点；火源区域中心初步定位完成后，灭火装置根据控制中心上位机发送的指 令喷水灭火。
【专利摘要】本发明公开的自动跟踪定位射流灭火方法利用摄像头采集的现场视频图像，并通过人工辅助修正落水点位置，在上位机监控平台上实现对火点的远程快速定位；该方法为：采用射流灭火装置探测火源信号，初步确定火源区域的中心位置，发送至上位机来控制灭火装置喷水灭火；根据监控摄像头采集的现场实时监控视频，判断出水是否落在火源中心位置的有效范围以内，如果是，不调整；如果超出范围，则对落水点位置进行人工辅助定位调整，使落水点能落到火源中心有效范围内。采用该灭火方法，很大程度上提高了灭火系统的定位精度，减少了软件误判的可能性，为消防灭火系统的快速、高效、可靠运行提供了保障。
【IPC分类】A62C37/08
【公开号】CN105080023
【申请号】CN201510557820
【发明人】邬琳琳, 赵敏, 姚敏
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年9月2日