一种火焰视觉测距装置的制作方法

本实用新型涉及一种消防技术，尤其是涉及一种火焰视觉测距装置。

背景技术：

火灾具有巨大破坏性，因此人们对于火灾防治非常重视，也投入了大量的人力物力进行火灾防治、检测和消除技术的研发。

火焰由各种燃烧生成物、中间物、高温气体、碳氢物质以及无机物质为主体的高温固体微粒构成。火焰的热辐射具有离散光谱的气体辐射和连续光谱的固体辐射。不同燃烧物的火焰辐射强度、波长分布有所差异，但总体来说，其对应火焰温度的近红外波长域及紫外光域具有很大的辐射强度，根据这种特性可制成火焰传感器。

例如远红外火焰传感器，可以用来探测火源或其它一些波长在700纳米～1000 纳米范围内的热源。在机器人比赛中，远红外火焰探头起着非常重要的作用，它可以用作机器人的眼睛来寻找火源或足球。利用它可以制作灭火机器人、足球机器人等。远红外火焰传感器能够探测到波长在700纳米～1000纳米范围内的红外光，探测角度为60，其中红外光波长在880纳米附近时，其灵敏度达到最大。远红外火焰探头将外界红外光的强弱变化转化为电流的变化，通过A/D转换器反映为0～ 255范围内数值的变化。外界红外光越强，数值越小；红外光越弱，数值越大。

或者紫外火焰传感器，可以用来探测火源发出的400纳米以下热辐射。原理介绍：通过下紫外光，可根据实际设定探测角度，紫外透射可见吸收玻璃(滤光片)能够探测到波长在400纳米范围以其中红外光波长在350纳米附近时，其灵敏度达到最大。紫外火焰探头将外界红外光的强弱变化转化为电流的变化，通过A/D转换器反映为0～255范围内数值的变化。外界紫外光越强，数值越小；紫外光越弱，数值越大。

但是随着计算机技术和图像处理技术的飞速发展，传统的基于火焰传感器架构的装置已经不能满足实际需求，于是视频火焰检测装置收到了人们越来越多的关注。

常见的视频检测装置只能做到对区域扫描后，根据图像算法检测出疑似火焰发生区域以及识别火焰的方向，但是并不能测算出该区域与装置之间实际的距离，这样的装置只能为火灾报警提供信号输出，并不能帮助消防装置自动化预处理提供支持和帮助。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以支持三角定位原理进行火焰视觉测距的装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种火焰视觉测距装置，包括用于拍摄火焰的摄像头和用于接收摄像头采集的图像并识别火焰的控制器，所述装置还包括用于固定并调节摄像头角度的云台，且摄像头和云台均设有两个，两个摄像头分别安装于两个云台上，所述控制器分别与两个摄像头连接。

所述装置还包括用于检测火焰的红外线阵列热成像仪，该红外线阵列热成像仪与控制器连接。

所述装置还包括无线数据收发器，该无线数据收发器与控制器连接。

两个云台均固定于安装面上，且两个云台之间的距离固定。

所述装置还包括导轨装置，所述导轨装置包括多根平行设置的第一导轨和与第一导轨垂直设置的第二导轨，所述云台底部设有与导轨匹配的轮体，所述云台置于导轨装置上，并沿导轨装置滑动。

所述云台还包括用于驱动轮体转动的位移电机和用于调节摄像头朝向的旋转电机，所述位移电机与轮体连接，所述旋转电机与摄像头连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1)采用了两个摄像头和云台，在云台之间距离已知并且角度已知的情况下，可以利用三角定位原理进行测距。

2)结合红外线阵列热成像传感器，提高检测精度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型云台布置示意图；

其中：1、摄像头，2、控制器，3、云台，4、红外线阵列热成像仪，5、火焰。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

一种火焰视觉测距装置，如图1所示，包括用于拍摄火焰的摄像头1和用于接收摄像头1采集的图像并识别火焰的控制器2，装置还包括用于固定并调节摄像头 1角度的云台3，且摄像头1和云台3均设有两个，两个摄像头1分别安装于两个云台3上，控制器2分别与两个摄像头1连接。

在介绍详细步骤之前，先介绍视觉火焰检测的原理，一些技术人员已经提出了较为可靠的火焰视觉检测技术，例如可以根据Camera采集的图像返回给图像处理模块，图像先进行中值运算以及膨胀运算去除毛刺后，根据处理后的图像获取Lab 颜色模型。

Lab模式是根据Commission International Eclairage(CIE)在1931年所制定的一种测定颜色的国际标准建立的。于1976年被改进，并且命名的一种色彩模式。 Lab颜色模型弥补了RGB和CMYK两种色彩模式的不足。它是一种设备无关的颜色模型，也是一种基于生理特征的颜色模型。Lab颜色模型由三个要素组成，一个要素是亮度(L)，a和b是两个颜色通道。a包括的颜色是从深绿色(低亮度值) 到灰色(中亮度值)再到亮粉红色(高亮度值)；b是从亮蓝色(低亮度值)到灰色(中亮度值)再到黄色(高亮度值)。因此，这种颜色混合后将产生具有明亮效果的色彩。Lab模式既不依赖光线，也不依赖于颜料，它是CIE组织确定的一个理论上包括了人眼可以看见的所有色彩的色彩模式。Lab模式弥补了RGB和CMYK 两种色彩模式的不足。同RGB颜色空间相比，Lab是一种不常用的色彩空间。Lab 颜色空间比计算机显示器甚至比人类视觉的色域都要大，Lab模式所定义的色彩最多，且与光线及设备无关并且处理速度与RGB模式同样快，比CMYK模式快很多。

根据不同应用环境可以设置不同的Lab的阈值，对图像经过二值化处理后可获取图像中的可疑区域的范围。

图像处理模块根据可疑区域进行进一步的筛选。根据火焰的颜色特性，可以得到红色比重大于绿色比重大于蓝色比重，且根据HIS模型来描述火焰，进一步通过添加饱和度S在R通道中的判断条件来过滤非火焰区域：HIS模型颜色用H、S、 I三参数描述颜色特性，其中H定义颜色的波长，称为色调；S表示颜色的深浅程度，称为饱和度；I表示强度或亮度。

R≥G≥B

R≥Rt(Rt为红色的门阈值，可根据实际情况变换)

S≥(255-R)*St/Rt(St为饱和度阈值)

然后再疑似区域内根据上述条件，筛选出可以可疑像素，计算区域内计算可疑像素的比重，大于比重阈值后，认为该区域为火焰区域。

装置还包括用于检测火焰的红外线阵列热成像仪4，该红外线阵列热成像仪4 与控制器2连接。

装置还包括无线数据收发器，该无线数据收发器与控制器2连接。

两个云台3均固定于安装面上，且如图2所示，两个云台3之间的距离固定。

通过三角定位原理，当两个摄像头1都朝向火焰5时，将两个云台之间的连线作为底边，通过读取云台的角度数据可以得到两个底角的大小，然后由火焰5和两个云台3构成三角形无论是形状还是大小都得以确定，自然火焰5的位置也就确定了。

此外，优选的，云台可以是相对固定的方式，例如，装置还包括导轨装置，导轨装置包括多根平行设置的第一导轨和与第一导轨垂直设置的第二导轨，云台3 底部设有与导轨匹配的轮体，云台3置于导轨装置上，并沿导轨装置滑动。

云台3还包括用于驱动轮体转动的位移电机和用于调节摄像头1朝向的旋转电机，位移电机与轮体连接，旋转电机与摄像头1连接。

虽然云台是移动的，但是两个云台之间的距离依然是可以得到，依然可以测距，这种方式的优点是，对火焰的检测可以无死角检测并确定。