专利名称：一种基于双光谱的森林防火智能监控系统的制作方法
技术领域：
本发明为一种基于双光谱的森林防火智能监控系统。
背景技术：
近年来，智能视频监控系统越来越受到重视。众所周知，视频监控工作劳动强度很大，它对工作人员的注意力、警惕性，特别对异常情况的反应能力要求很高，一般监控过程中发生的失误都是由于注意力不集中造成。智能视频监控能够在图像及图像描述之间建立映射关系，从而使计算机能够通过数字图像处理和分析来理解视频画面中的内容。这样既减轻了监控人员的工作负担，降低误报、漏报现象的发生，又能自动进行视频分析，及时识别可疑人员和可疑活动，提醒(或警报)安全工作人员关注相关视频画面，有足够的时间对潜在(或正在发生)的威胁进行处理，也就是通常所说的“事前处理”，真正起到安全防范的作用。目前在大多数场所的火灾检测中通常采用常规的火灾探测方法，主要是利用火灾发生时火焰的烟雾、光的特性对火灾进行探測，但在大空间、大面积、环境比较恶劣和室外环境等场所这些方法无法发挥其作用，常常发生误报。而运用数字图像处理技术，利用火灾火焰和图像特性却能解决以上场所的火灾探测问题。本系统通过基于图像的检测算法从当前视频图像中出现的烟雾和火焰特性进行识别检测，结合可见光和热成像仪双光谱的检測，以及综合判断自动给出报警信号，达到早期火灾监测的目的。智能化的统ー监控平台将智能视频图像分析及视频监控有机的结合在一起，以监控硬件系统为基础，通过平台综合提供实时事件分析、及时预警告警、视频实时监控、视频录像及回放、现场图片抓拍及提取等统一功能。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种基于双光谱的森林防火智能监控系统的技术方案，采用该技术方案，可同时输出两路视频信号，具有热成像仪超温检测和可见光火灾检测功能，结合可见光和热成像仪双光谱的检测，按照火灾发生时的烟火特征，从开始出现火情开始，对火情分步骤检测，给出了ー种统一双视场的測量方法，并根据置信度进行综合分析后，自动给出报警信息，有效提高了报警的准确率。本发明是通过如下技术措施实现的一种基于双光谱的森林防火智能监控系统，其特征是，包括前端设备、网络传输及后台智能管理系统；前端设备主要由热成像仪、可见光摄像机、激光测距机、云台组成；热成像仪、可见光摄像机、激光测距机架设在云台上，将前端设备安装在监控台上，按照客户设定路径进行巡航扫描，每次扫描水平转动一定角度位置，因为检测需要在云台停止转动情况下进行，所以设这每个扫描点停留一段时间进行检测；
首先，在每个扫描点开启烟火检测，步骤如下先由可见光进行烟雾预检测，得到此时烟雾检测置信度El ；E1与传统烟雾阈值相比较，如果小于阈值，则为误报，不做任何其他检测；如果大于阈值，则启动热成像仪进行超温检测，得到此时热成像仪检测置信度E2，以及疑似火焰区域坐标，E2与传统热成像仪检测阈值相比较，若大于阈值，则根据热成像仪焦距值计算出可见光镜头焦距值，使得可见光摄像机与热成像仪视场一致后，再启动可见光摄像机进行可见光火焰检测，得到可见光检测置信度E3，经过坐标转换，得到可见光火焰区域
坐标^^0^ Fi)和热成像仪仪在可见光摄像机视场的变换区域坐的检测
信息并将检测信息通过网络传输到后天智能管理系统；后台智能管理系统根据接收到的从前端设备传回的报警信号、区域坐标、置信度等信息，进行疑似火焰区域匹配，如果匹配度高，表明经过热成像仪和可见光摄像机检测区域一致，则输 出报警信息，井根据火灾区域成
像的靶面尺寸,根据公式tan 2Θα =笔、Ha = 2 X D K tan 2ΘΑ =D Xミ’由可见
光摄像机与热成像仪视场两视场一致，即热成像仪视场水平距离与可见光摄像机视场水平距离相等，得Ha = Hb，已知可见光摄像机靶面水平尺寸hB，可见光摄像机水平视场角2ΘΒ,则
根据tan 2Θβ =字=■^计算出Hb，同理可得vB，根据公式S=Hb *vb,求得实际的火灾
面积，为监控人员对火情的控制提供必要的信息，其中，fA为热成像仪镜头焦距，已知热成像仪水平靶面尺寸为hA，观察景物距离镜头距离为D。本发明的具体特点还有，上述热成像仪超温检测过程如下热成像仪的图像采集模块将探测器输出的高精度图像数据写入内存，图像处理模块运行超温检测算法，首先根据目标和背景的对比度计算出原始阈值，再结合用户设定的目标温度等级，计算出ニ值化阈值，将图像进行ニ值化后进行连通域检测，计算出目标区域面积和坐标，在画面上标识出超温区域并通过串ロ发出报警信息。上述可见光摄像机与热成像仪视场一致是通过如下调节方式实现的，在热成像镜头齿轮处，安装可变电阻器，经过Α/D转换，读取变阻器的电阻值，得到热成像镜头焦距fA，已知热成像水平靶面尺寸为hA ;通过激光测距机进行测距，测得观察景物距离镜头距离为D ；
以水平视场为例，根据公式ten 2Θηα = φ计算水平视场角2 θ ΗΑ，
根据公式ha = 2 X D X tan 2ΘΗΑ = Dx 求得测场景的水平距离η A，
保证两视场一致，是指热成像视场水平距离与可见光视场水平距离相等，即H A = Hb,已知可见光摄像机靶面水平尺寸hB，根据公式tan 2Θηβ = —= $求得可见光镜头
焦距[B = ~ X D = X D ；
以垂直视场为例，根据公式tan 20VA = ，可得垂直视场角2 θ VA，
根据公式= 2xDx tan20lA = Dxひ，得到所观测场景的垂直距离\，保证两视场一致，是指热成像视场水平距离与可见光视场垂直距离相等，即V A = Vb,已知可见光摄像机靶面水平尺寸Vb，根据公式
权利要求
1.一种基于双光谱的森林防火智能监控系统，其特征是，包括前端设备、网络传输及后台智能管理系统；前端设备主要由热成像仪、可见光摄像机、激光测距机、云台组成；热成像仪、可见光摄像机、激光测距机架设在云台上，将前端设备安装在监控台上，按照客户设定路径进行巡航扫描，每次扫描水平转动一定角度位置，因为检测需要在云台停止转动情况下进行，所以设这每个扫描点停留一段时间进行检测； 首先，在每个扫描点开启烟火检测，步骤如下先由可见光进行烟雾预检测，得到此时烟雾检测置信度El ；E1与传统烟雾阈值相比较，如果小于阈值，则为误报，不做任何其他检测；如果大于阈值，则启动热成像仪进行超温检测，得到此时热成像仪检测置信度E2，以及疑似火焰区域坐标，E2与传统热成像仪检测阈值相比较，若大于阈值，则根据热成像仪焦距值计算出可见光镜头焦距值，使得可见光摄像机与热成像仪视场一致后，再启动可见光摄像机进行可见光火焰检測，得到可见光检测置信度E3，经过坐标转换，得到可见光火焰区域
2.根据权利要求I所述的基于双光谱的森林防火智能监控系统，其特征是，所述热成像仪超温检测过程如下热成像仪的图像采集模块将探测器输出的高精度图像数据写入内存，图像处理模块运行超温检测算法，首先根据目标和背景的对比度计算出原始阈值，再结合用户设定的目标温度等级，计算出ニ值化阈值，将图像进行ニ值化后进行连通域检测，计算出目标区域面积和坐标，在画面上标识出超温区域并通过串ロ发出报警信息。
3.根据权利要求I或2所述的基于双光谱的森林防火智能监控系统，其特征是，所述可见光摄像机与热成像仪视场一致是通过如下调节方式实现的，在热成像镜头齿轮处，安装可变电阻器，经过A/D转换，读取变阻器的电阻值，得到热成像镜头焦距fA，已知热成像水平靶面尺寸为hA ;通过激光测距机进行测距，测得观察景物距离镜头距离为D ； 以水平视场为例，根据公式tan 2Θηα = φ计算水平视场角2 θ ΗΑ， 根据公式Ha = 2 X D X tan 2θΗΑ = Dx^,求得测场景的水平距离H Α， 保证两视场一致，是指热成像视场水平距离与可见光视场水平距离相等，即H A = Hb,已知可见光摄像机靶面水平尺寸hB，根据公式
4.根据权利要求I或2所述的基于双光谱的森林防火智能监控系统，其特征是，是通过如下方法计算出目标区域面积和坐标的由热成像火焰检测出火焰矩形区域，由可见光火焰检测出火焰区域*ωβ(χ.. yi);根据4 = B Xxi，y; =^x >Γ ，得到热成像着火区域在可见光祀面上的对应区域·^A-B,其中i=l，2;当i=l时,表示矩形左上角坐标，i=2,表示矩形区域右下角坐标； 将报警信号、区域坐标通过网络传输到后台智能控制系统后，智能控制系统根据可见光火焰区域坐标·Ωβ(Χ3，Jj)和热成像仪在可见光视场的变换区域坐标 1Α__Β(Χに<)的检测信息，结合场景分析，进行疑似火焰区域匹配，如果匹配度高，表明经过热成像和可见光检测区域一致，则输出报警信息并通知监控人员，从而做到对火焰早期的预警功能；同时根据火灾区域成像的靶面坐标，进而能够得到火灾区域成像的面积大小为 根据公式 和公式
全文摘要
一种基于双光谱的森林防火智能监控系统。其技术方案为网络视频服务器，将现场视频和热成像仪以及可见光检测的报警信号传至监控中心。根据热成像仪和可见光检测的置信度比较，确定火警信息，通过声光报警等措施通知监控人员，对现场视频进行实时录像，对报警信息进行及时处理。系统可以对两种光谱检测进行参数设置调整，并且配合自由扫描路径快速分析技术，可以在屏幕上随意设置扫描曲线和不敏感区域。系统支持地图显示，直观显示各个探测器在监控区域的位置和监控区域的大致平面结构，在火警发生时，可以通过报警信息，快速定位报警地点，做好早期预警准备。通过监控软件还可以对云台，热成像仪，可见光摄像机进行控制。
文档编号G08B17/00GK102693603SQ20121021200
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月26日 优先权日2012年6月26日
发明者姜玮, 孙雪雁, 桑建国, 田忠超 申请人:山东神戎电子股份有限公司