一种基于卫星遥感的投放区域定位方法与流程

本发明涉及投放区域定位，具体是一种基于卫星遥感的投放区域定位方法。

背景技术：

1、森林、山岭等地形区域火灾危害严重，容易引起生命和财产损失，救援任务相对困难。然而，在森林火灾发生初期，准确的火情检测和火情识别，可以提前预警，降低生命和财产损失，利用卫星遥感和无人机视觉监控火情图像，辅助救援，可以提高救援效率，保障救援中的人员安全。

2、现有技术侧重于通过对单幅图片中火焰的几何属性进行精确的分析，得出判定结果，此法分析速度较快，但忽略了对连续几帧图片之间火焰趋势的分析，判定结果无法同时兼顾对火灾动态蔓延趋势的分析；且各个区域的火灾在形成过程中，遵循着一定的特点和规律，现有技术中忽略了各个区域的历史火灾数据对于无人机巡查区域选择的重要性，为了解决上述技术问题，现提供一种基于卫星遥感的投放区域定位方法。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于卫星遥感的投放区域定位方法，包括以下步骤：

2、步骤s1：获取目标区域内的地形特征、气候条件以及历史数据，将目标区域进行格栅化处理，根据目标区域内的地形特征、气候条件以及历史数据提取各格栅子区域的环境监测指标；

3、步骤s2：根据所述环境监测指标在各格栅子区域内布设传感器终端，通过传感器终端获取各格栅子区域环境监测指标数据并上传至云监控中心；

4、步骤s3：根据各格栅子区域内的历史数据设置各格栅子区域的巡查区域类型，并根据巡查区域类型确定消防无人机的巡查路线；

5、步骤s4：在消防无人机上安装视频采集终端，用于获取消防无人机在巡查子区域内进行巡查时的图像数据；基于视频数据进行火焰图像识别，并获取火焰分布区域识别，确定水弹投放区域；利用装载有水弹装置的消防无人机在火焰分布区域投放水弹；

6、步骤s5：所述云监控中心将各个巡查区域中环境监测指标数据和地形特征转化为特征向量数据和特征地形数据，将非火焰分布区域的巡查区域与火焰分布区域进行特征数据相似度对比，根据比较结果生成预警区域，并安排装载有水雾装置消防无人机前往预警区域进行投放水雾降温操作。

7、进一步的，获取目标区域内的地形特征、气候条件以及历史数据，将目标区域进行格栅化处理，根据目标区域内的地形特征、气候条件以及历史数据提取各格栅子区域的环境监测指标的过程包括：

8、将目标区域进行格栅化处理，获得若干格栅子区域，通过gis手段获取若干格栅子区域的gis地理数据，根据所述gis地理数据获取地形特征和气候条件，根据所述气候条件所涉及的各项环境指标数据提取气候条件对应的气候特征；

9、获取若干格栅子区域内发生火灾的历史数据，通过对各格栅子区域内发生火灾的历史数据中的气候特征以及地形特征进行统计分析，获取各格栅子区域内各个气候特征和地形特征对应的出现次数，将各气候特征和地形特征对应的出现次数进行筛选，将筛选后的各气候特征和地形特征进行汇总获取各格栅子区域内的环境监测指标。

10、进一步的，根据所述环境监测指标在各格栅子区域内布设传感器终端，通过传感器终端获取各格栅子区域环境监测指标数据并上传至云监控中心的过程包括：

11、通过各格栅子区域内的环境监测指标确定对应的传感器类别，并根据各格栅子区域的地形特征确定各类别传感器的布设范围，根据所述历史数据获取各格栅子区域内的火灾发生次数，在所述布设范围内根据所述火灾发生次数确定传感器布设数量；

12、根据各格栅子区域的各类别传感器的布设范围和传感器布设数量构建各格栅子区域的环境数据采集终端，所述环境数据采集终端获取所在格栅子区域的环境监测指标数据并上传至云监控中心。

13、进一步的，根据各格栅子区域内的历史数据设置各格栅子区域的巡查区域类型，并根据巡查区域类型确定消防无人机的巡查路线的过程包括：

14、获取各格栅子区域内的火灾发生次数，设置火灾发生次数阈值，将火灾发生次数大于等于火灾发生次数阈值的格栅子区域标记为必要巡查区域，将火灾发生次数小于火灾发生次数阈值的格栅子区域标记为随机巡查区域；

15、根据顺序巡查区域的分布区域确定消防无人机的必要巡查路线；

16、获取随机巡查区域总数量，根据随机巡查区域数量生成随机数d，且d小于总数量值；

17、从随机巡查区域随机选取d个随机区域，根据所述d个随机区域确定消防无人机的随机巡查路线；

18、在消防无人机完成随机巡查路线后，将本轮被选中的d个随机区域标记为禁选状态，从随机巡查区域随机选取d个非禁选状态随机区域并确定消防无人机的新的随机巡查路线。

19、进一步的，通过安装在消防无人机上的视频数据采集终端，实时获取消防无人机在巡查路线进行巡查过程中的视频数据，并基于视频数据进行火焰图像识别的过程包括：

20、设置预设周期，将所获得的视频数据转化为对应的视频帧图像，并标记视频帧图像的采集时间t和所在巡查区域；

21、预先设置各个巡查区域的参考图像，将消防无人机上获取的所在巡查区域的视频帧图像与对应巡查区域的参考图像进行比较；

22、将第t时刻的视频帧图像与参考视频帧图像对应位置的像素值进行相减得到差异值，将差异值转化为二值图像的像素值，生成二值图像；

23、设置两个像素点位遍历指针和预设像素阈值，从二值图像区域的第一个像素点位和最后一个像素点位同时开始遍历；将二值图像中像素值大于预设像素阈值的像素点位区域标记为可疑区域；将二值图像中像素值小于等于预设像素阈值的像素点位区域标记为正常区域；

24、当第t时刻的视频帧图像的二值图像产生可疑区域时，获取第t-1时刻的视频帧图像的二值图像和第t-2时刻的视频帧图像的二值图像，设置相似度阈值上限和相似度阈值下限，将第t时刻的视频帧图像的二值图像与第t-1时刻的视频帧图像的二值图像和第t-2时刻的视频帧图像的二值图像进行相似度对比，获取总体相似度；

25、当所述总体相似度小于等于相似度阈值下限时，则将所述视频帧图像标记为存在小型非火灾干扰源；

26、当所述总体相似度大于等于相似度阈值上限时，则将所述视频帧图像标记为存在其它照明设备干扰源；

27、当所述总体相似度大于相似度阈值下限且小于相似度阈值上限时，则将所述视频帧图像标记为待验证，对该视频帧图像进行火焰特征二次判定。

28、进一步的，对待验证视频帧图像进行火焰特征二次判定的过程包括：

29、获取待验证视频帧图像的二值图像中的可疑区域周长和可疑区域面积，设置形状不规则度阈值，根据待验证视频帧图像的二值图像中的可疑区域周长和可疑区域面积获取形状不规则度；

30、当形状不规则度大于形状不规则度阈值时，将所述视频帧图像标记火焰图像；

31、当形状不规则度小于等于形状不规则度阈值时，将所述视频帧图像标记存在非火灾干扰源。

32、进一步的，基于火焰图像进行火焰分布区域识别，利用装载有水弹装置的消防无人机在火焰分布区域投放水弹的过程包括：

33、获取被标记为火焰图像的视频帧图像，提取视频帧图像的二值图像中的可疑区域作为火焰分布区域，同时将所述可疑区域对应的实际巡查区域标记为火焰分布区域，获取单枚水弹的作用面积，根据火焰分布区域和单枚水弹的作用面积确定水弹投放位置和水弹投放数量，消防无人机向火焰分布区域投放对应数量的水弹。

34、进一步的，所述云监控中心将各个巡查区域中环境监测指标数据和地形特征转化为特征向量数据和特征地形数据，将非火焰分布区域的巡查区域与火焰分布区域进行特征数据相似度对比，根据比较结果生成预警区域，并安排装载有水雾装置消防无人机前往预警区域进行投放水雾降温操作过程包括：

35、所述云监控中心获取巡查区域的数据采集终端采集的环境监测指标数据和地形特征，将环境监测指标数据和地形特征转化为特征向量数据和特征地形数据，同时获取火焰分布区域的特征向量数据和特征地形数据；

36、设置特征向量相似度阈值，从巡查区域中选取与火焰分布区域的特征地形数据一致的巡查区域，将所述巡查区域的特征向量数据与焰分布区域的特征向量数据进行特征向量一一对比，获得每个巡查区域的特征向量相似度；

37、筛选出特征向量相似度大于特征向量相似度阈值的巡查区域，并将所述巡查区域标记为预警区域；

38、所述云监控中心安排消防无人机前往预警区域进行投放水雾降温操作。

39、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

40、1、本发明根据各区域的历史火灾发生数据确定各区域的巡查类型，遵循了火灾发生的特点和规律，使无人机的巡查的选择更加科学合理。

41、2、本发明首先将连续几帧的火焰图像进行相似度对比，排除了影响火焰识别的干扰因素，并将火灾发生区域的环境数据与其他非火灾区域的环境数据进行相似度对比，根据对比结果提前安排防无人机前往预警区域进行投放水雾降温操作，可实现最大程度上保护生态环境、减轻经济损失。