一种适用于森林火灾预警系统的方位校正方法与流程

本发明涉及一种适用于森林火灾预警系统的方位校正方法，更具体的说，尤其涉及一种通过比较当前设备图像与参考点图像中匹配点差异得出补偿角度差进而实现校正的适用于森林火灾预警系统的方位校正方法。

背景技术：

近年来,国家对林业防火的重视逐步提高，越来越多的林业部门开始更换原有的林业火灾监控方式，由原来的人工查看逐步升级到自动化监控，能够实时监控所有重点区域，并在发生火灾时，将火灾点位置标识到GIS信息管理系统中。

由于森林防火行业的特殊性，要求林火监测设备必须全天运行，进行扫描监测，那么云台必须全天运转，就导致云台会逐渐的磨损，而在火灾点定位的计算过程中，需要使用到设备产生报警时的方位角，如果云台磨损严重会使获取的方位角存在较大误差，从而导致火灾点的定位精度降低，那么在GIS信息管理系统中的定位位置就会出现较大的偏差，影响到实际的监控效果。

因此，需要一种能够适用于森林防火行业的设备方位角的校正方法，能够做到对设备方位角的自动校正，保证设备运行过程中方位角的精度一致性。

技术实现要素：

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种适用于森林火灾预警系统的方位校正方法。

本发明的适用于森林火灾预警系统的方位校正方法，森林火灾预警系统由云台和设置于云台上的摄像机组成，云台可驱使摄像机进行旋转、俯仰运动，摄像机可进行变倍、变焦处理，以获取清晰的监控图像；其特征在于，方位校正方法为：系统安装后选取参考点并获取参考点图像，以后每次校正时，驱使设备运动至参考点并获取当前设备图像；然后通过比较匹配点在当前图像中坐标与参考点图像中坐标的差异，计算出偏差距离；最后根据视场角、偏差距离和所采集画面的分辨率计算出补偿角度偏差，通过补偿角度偏差对设备当前角度进行校正，即可获取准确的方位。

本发明的适用于森林火灾预警系统的方位校正方法，所述的方位校正方法具体通过以下步骤来实现：

a).标记参考点，森林火灾预警系统初始安装并校准后，选择某一位置作为校正检测的参考点，记录下参考点所对应的云台转动角度、俯仰角度以及摄像机的变倍、变焦值，并记录在该参考点所获取的图像，记为参考点图像；

b).获取视场角和当前图像，当到达校正时间点或人为发出校正命令后，驱使云台和摄像机按照存储的参考点的转动角度、俯仰角度、变倍值、变焦值运动，并通过查询变倍值与视场角的对应关系表，获取参考点所对应的视场角以及当前设备图像；设水平视场角为A_H，垂直视场角为A_P；

c).匹配点检测，将步骤a)获取的参考点图像与步骤b)获取的当前设备图像进行匹配点检测，得出匹配点在参考点图像及当前设备图像中的坐标值，设匹配点在参考点图像中的坐标值表示为S(X_i,Y_i)，在当前设备图像中的坐标值为D(X_i′,Y_i′)，其中i＝0,1,2,...,n，n为匹配点所含有的像素数；

d).计算偏差距离，通过公式(1)计算出当前设备图像与参考点图像的水平偏差距离ΔX：

$\mathrm{\Δ}X=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}(X_i^{\′}-X_i)---\left(1\right)$

通过公式(2)计算出当前设备图像与参考点图像的俯仰偏差距离ΔY：

$\mathrm{\Δ}Y=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}(Y_i^{\′}-Y_i)---\left(2\right);$

e).计算补偿角度偏差，设摄像机所获取图像的水平分辨率为F_H、垂直分辨率为F_P，则通过公式(3)和公式(4)分别计算设备当前的水平补偿角度偏差ΔH和俯仰补偿角度偏差ΔP：

$\mathrm{\Δ}H=\frac{A_H}{F_H}\×\mathrm{\Δ}X---\left(3\right)$

$\mathrm{\Δ}P=\frac{A_P}{F_P}\×\mathrm{\Δ}Y---\left(4\right);$

f).校正方位角，当设备运行至某一监控位置后，通过公式(5)和公式(6)分别对实际获取的方位角进行校正，以获取准确的水平角度值P和俯仰角度值T：

P＝P_d+ΔH (5)

T＝T_d+ΔP (6)

其中，P_d为设备当前的水平角度值，T_d为设备当前的俯仰角度值。

本发明的适用于森林火灾预警系统的方位校正方法，步骤a)中参考点的选取，应按照所获取的图像画面中必须有明显的目标存在、并且尽量减少画面中的天空背景、设备的俯仰角处于设备俯仰角范围的一半的原则进行选取。

本发明的有益效果是：本发明的适用于森林火灾预警系统的方位校正方法，在设备安装后的初期，首先标记校正用的参考点，并记录参考点图像；在之后的校正过程中，驱动设备运动至参考点，并获取当前设备图像，然后比较匹配点在参考点图像与当前设备图像中的坐标，获取设备的偏差距离；最后通过偏差距离、视场角、画面的分辨率即可计算出补偿角度偏差，利用获取的补偿角度偏差进行校正，即可获取精准的方位，有利于森立火灾预警系统给出精准的位置，方便了森林火灾监控。

具体实施方式

本发明的适用于森林火灾预警系统的方位校正方法，具体通过以下步骤来实现：

a).标记参考点，森林火灾预警系统初始安装并校准后，选择某一位置作为校正检测的参考点，记录下参考点所对应的云台转动角度、俯仰角度以及摄像机的变倍、变焦值，并记录在该参考点所获取的图像，记为参考点图像；

该步骤中，参考点的选取，应按照所获取的图像画面中必须有明显的目标存在、并且尽量减少画面中的天空背景、设备的俯仰角处于设备俯仰角范围的一半的原则进行选取。

b).获取视场角和当前图像，当到达校正时间点或人为发出校正命令后，驱使云台和摄像机按照存储的参考点的转动角度、俯仰角度、变倍值、变焦值运动，并通过查询变倍值与视场角的对应关系表，获取参考点所对应的视场角以及当前设备图像；设水平视场角为A_H，垂直视场角为A_P；

c).匹配点检测，将步骤a)获取的参考点图像与步骤b)获取的当前设备图像进行匹配点检测，得出匹配点在参考点图像及当前设备图像中的坐标值，设匹配点在参考点图像中的坐标值表示为S(X_i,Y_i)，在当前设备图像中的坐标值为D(X_i′,Y_i′)，其中i＝0,1,2,...,n，n为匹配点所含有的像素数；

d).计算偏差距离，通过公式(1)计算出当前设备图像与参考点图像的水平偏差距离ΔX：

$\mathrm{\Δ}X=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}(X_i^{\′}-X_i)---\left(1\right)$

通过公式(2)计算出当前设备图像与参考点图像的俯仰偏差距离ΔY：

$\mathrm{\Δ}Y=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}(Y_i^{\′}-Y_i)---\left(2\right);$

e).计算补偿角度偏差，设摄像机所获取图像的水平分辨率为F_H、垂直分辨率为F_P，则通过公式(3)和公式(4)分别计算设备当前的水平补偿角度偏差ΔH和俯仰补偿角度偏差ΔP：

$\mathrm{\Δ}H=\frac{A_H}{F_H}\×\mathrm{\Δ}X---\left(3\right)$

$\mathrm{\Δ}P=\frac{A_P}{F_P}\×\mathrm{\Δ}Y---\left(4\right);$

f).校正方位角，当设备运行至某一监控位置后，通过公式(5)和公式(6)分别对实际获取的方位角进行校正，以获取准确的水平角度值P和俯仰角度值T：

P＝P_d+ΔH (5)

T＝T_d+ΔP (6)

其中，P_d为设备当前的水平角度值，T_d为设备当前的俯仰角度值。