火灾探测系统及方法

专利名称：火灾探测系统及方法
技术领域：
本发明涉及消防安全监测技术，尤其涉及一种火突探测系统及方法。
背景技术：
近年来随着社会经济、文明的不断发展，全球气候变暖的趋势也随之加速
增长，全球气候变暖的主要原因是由于cq等气体的大量排放，据统计每年有
20%的092的气体排放是由于火灾，尤其是森林、仓库等大型空间的火突造成 的。大型空间火灾的早期探测问题难以有效应对，现有技术中存在基于卫星的 火灾探测系统，用于探测大型空间的火灾，然而该种系统需要火灾发展到一定 规模的条件下才能探测到。
目前，基于图像的火灾探测系统逐渐被应用于大型空间的早期火灾探测。 基于图像的火灾探测系统不依赖于火灾的某一个物理参数，例如温度、温度变 化率、减光率、UV (Ultraviolet Ray,紫外线)或IR (Infrared Ray ，红外线) 等，而是通过识别图像中的一种或多种火突的可见特征参数，例如颜色、闪烁、 紋理、减光性、频率等，并将多种特征参数结合到一起，通过一个决策机制， 确定是否发生火灾。总体而言，基于图像的火灾探测系统在大型空间火突早期 探测、火灾物理特征不按常规发展的场所(例如森林、隧道等)的火突探测等 方面具有相当的优势。
然而，基于图像的火灾探测系统也存在一些问题，例如，系统的覆盖视场 受摄像机性能的限制、灵敏度受探测距离限制等，举例来说，对于具有成像尺 寸为1/3"的CCD (Charge Coupled Device,电荷耦合器件)以及焦距为8mm 的镜头的固定视场摄像机来说，其水平覆盖视场角度只有32度，也就是说， 要完整地保护某一防护区域往往需要若干套固定视场摄像机系统；另外，由于 同样大小的物体在CCD上的成像尺寸与距离成反比，因此，获取到的近处的 图像中的火灾可见特征明显，获取到的远处的图像中的火灾可见特性可能就无法识别，系统的探测距离受到了限制，灵敏度随着距离的增加而降低。
当然，目前也有采用云台带动摄像机360度旋转对大型空间的火灾进行探 测的系统，该系统理论上讲可以覆盖很大的视场范围，然而其也存在一些问题， 即只能采用固定焦距获取防护区域的图像，或者只能通过人工调整焦距，无法 根据要求自动调整焦距获取防护区域的图像。

发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种火突探测系统及方法，可以自动获取火
灾发生区域的近景图像。
为解决上述问题，本发明实施例提供一种火灾探测系统，包括 监视模块，用于获取预设防护区域的火灾监视信息，所述监视模块包括可
变视场摄像机；
预处理模块，与所述监4见模块连接，用于对所述火灾监视/f言息进行分析处 理，获取所述预设防护区域中的疑似火灾发生区域；
控制模块，与所述预处理模块和所述可变视场摄像机连接，用于控制所述 可变视场摄像机获取所述疑似火灾发生区域的近景图像；
火灾判断模块，与所述可变视场摄像机连接，用于根据所述疑似火灾发生 区域的近景图像，判断所述预设防护区域是否发生火灾，并获取一判断结果；
第一报警模块，与所述火灾判断模块连接，用于在所述判断结果指示所述 预设防护区域发生火灾时，输出报警信息。
所述监视模块仅包括所述可变视场摄像机，所述火灾监视信息为所述可变 视场摄像机获取的所述预设防护区域的初始监视图像。
所述监视模块还包括
至少一个固定视场摄像机，所述固定视场摄像机用于获取所述预设防护区 域的初始监视图像，所述火突监视信息为所述固定视场摄像机和所述可变视场 摄像机获取的所述预设防护区域的初始监视图像。
所述火灾探测系统还包括
第一存储模块，与所述控制模块连接，用于存储所述可变视场摄像机与所 述固定视场摄像机的视场覆盖范围或局部视场覆盖范围匹配一致时的转动角
7度，以及所述可变视场摄像机的初始焦距放大倍数；
所述控制模块进一步用于根据所述可变视场摄像机的转动角度和初始焦 距放大倍数，控制所述可变视场摄像机获取所述疑似火灾发生区域的近景图 像。
所述火灾判断模块与所述固定视场摄像机连接，所述火灾判断模块进一步 用于根据所述固定视场摄像机和所述可变视场摄像机获取的所述预设防护区 域的初始监视图像以及所述疑似火灾发生区域的近景图像，判断所述预设防护 区域是否发生火灾，并获取一判断结果。
所述火突探测系统还包括
气象/环境参数传感器，用于获取所述预设防护区域的气象或环境参数信
息；
所述火灾判断模块包括
图像预处理单元，与所述气象/环境参数传感器、所述固定视场摄像机和 所述可变视场摄像机连接，用于根据所述预设防护区域的气象或环境参数信 息，对所述固定视场摄像机和所述可变视场摄像机获取的所述预设防护区域的 初始监视图像以及所述疑似火灾发生区域的近景图像进行补偿和修正，得到处 理后的图像；
火灾判断单元，用于根据所述处理后的图像，判断所述预设防护区域是否 发生火灾，并获取一判断结果。 所述监^L4莫块还包括
至少一个火突探测器，所述火突探测器用于探测所述预设防护区域的疑似 火灾特征信息，所述火灾监视信息为所述火灾探测器探测到的所述预设防护区 域的疑似火灾特征信息和所述可变视场摄像机荻取到所述预设防护区域的初 始监视图像。
所述火灾探测系统还包括
第二存储模块，用于存储所述可变视场摄像机与所述火灾探测器的探测范 围 一致时的转动角度，以及所述可变视场摄像机的初始焦距放大倍数；
所述控制模块进一步用于根据所述可变视场摄像机的转动角度和初始焦 距放大倍数，控制所述可变视场摄像机获取所述疑似火灾发生区域的近景图像。
所述火突探测系统还包括
判断模块，与所述可变视场摄像机和所述控制模块连接，用于判断所述可 变视场摄像机获取的所述疑似火突发生区域的近景图像中的目标物体是否符 合预设尺寸；
所述控制模块进一步用于在所述目标物体不符合所述预设尺寸时，调整所 述可变视场摄像机的焦距放大倍数。
所述监视模块、所述预处理模块、所述控制模块、所述火灾判断模块和所 述第 一报警模块设置于区域探测子系统中，所述区域探测子系统位于所述预设 防护区域中。
所述区域探测子系统还包括
供电模块，所述供电模块由太阳能发电装置、燃料电池供电装置双路互备 组合而成，或者由主备切换电源装置和蓄电池双路互备组合而成。 所述火灾探测系统还包括
中央监控管理子系统，与所述区域探测子系统连接； 所述区域探测子系统还包括
第一通信模块，与所述第一报警模块、所述监视模块和所述火灾判断模块 连接，用于在所述第一报警模块输出报警信息时，将所述火灾监视信息、所述 疑似火灾发生位置的近景图像和所述火灾判断模块的判断结果发送给所述中 央监控管理子系统；
所述中央监控管理子系统包括
第二通信模块，与所述第一通信模块连接，用于接收所述区域监控子系统 发送的所述火灾监视信息、所述疑似火灾发生位置的近景图像和所述火灾判断 模块的判断结果；
二次判断模块，与所述第二通信模块连接，用于对所述火灾监视信息、所 述疑似火灾发生位置的近景图像进行分析，并与所述预设防护区域的历史图像 进行比对，并结合所述火灾判断模块的判断结果，二次判断所述预设防护区域 是否发生火灾；
第二报警模块，与所述二次判断模块连接，用于在所述二次判断模块判断出所述预设防护区域发生火灾时，输出报警信息。
所述中央监控管理子系统还包括 数据库，用于存储所述预设防护区域的历史图像。 本发明实施例还提供一种火灾探测方法，包括以下步骤 获取预设防护区域的火突监视zf言息；
对所述火灾监视信息进行分析处理，获取所述预设防护区域中的疑似火灾 发生区域；
控制可变视场摄像机获取所述疑似火灾发生区域的近景图像； 根据所述疑似火灾发生区域的近景图像，判断所述预设防护区域是否发生
火灾，并获取一判断结果；
在所述判断结果指示所述预设防护区域发生火灾时，输出报警信息。 所述火灾监视信息为所述可变视场摄像机获取的所述预设防护区域的初
始监视图像。
所述火灾监视信息为至少 一 个固定视场摄像机和所述可变视场摄像机获 取的所述预设防护区域的初始监一见图像。
所述控制可变视场摄像机获取所述疑似火灾发生区域的近景图像之前还 包括
对所述可变视场摄像机和所述固定视场摄像机获取到的视场图像中的对 应特征点或特征目标进行——匹配，获取所述可变^L场揭/f象机与所述固定4见场 摄像机的视场覆盖范围或局部视场覆盖范围匹配一致时的转动角度，以及所述 可变视场摄像机的初始焦距放大倍数；
所述控制可变视场摄像机获取所述疑似火灾发生区域的近景图像具体为
根据所述可变视场摄像机的转动角度和初始焦距放大倍数，控制所述可变 视场摄像机获取所述疑似火灾发生区域的近景图像。
所述火灾监视信息为至少 一个火灾探测器探测到的所述预设防护区域的 疑似火灾特征信息和所述可变视场摄像机获取的所述预设防护区域的初始监 视图像。
本发明的实施例具有以下有益效果
在预设防护区域出现疑似火突发生时，通过调整可变视场摄像机，获取预设防护区域的近景图像，增大了预设防护区域的探测距离；
采用可变视场摄像机结合固定视场摄像机(或其他火灾探测器)的监视方
式，可以大大减少系统的响应时间，实现早期和高灵每丈的火灾^:测；
在进行火灾识别时，考虑环境参数对获取到的图像的影响，大大提高了系
统防误报警和漏报警的能力，使系统更加可靠。


图1为本发明实施例的火灾探测系统的结构示意图2为本发明实施例的火灾探测系统的另 一结构示意图3为本发明实施例的可变视场摄像机和固定视场摄像机的布局示意图4为本发明实施例的火灾探测系统的又一结构示意图5为本发明实施例的火灾探测系统的再一结构示意图6为本发明实施例的火灾探测方法的流程示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。 如图1所示为本发明实施例的火灾探测系统的结构示意图，所述火突探测 系统包括
监视模块101,用于获取预设防护区域的火灾监视信息，所述预设防护区 域在所述监视模块101的监视范围之内，所述监视模块101包括可变视场摄像 机1011;
所谓可变视场摄像机，就是可以调整拍摄角度和拍摄焦距的摄像机，与固 定视场摄像机对应，固定视场摄像机只能采用固定角度和固定焦距获取图像；
预处理模块102,与所述监视模块101连接，用于对所述火灾监视信息进 行分析处理，获取所述预设防护区域中的疑似火灾发生区域；
控制模块103，与所述预处理模块102和所述可变视场摄像机1011连接， 用于控制所述可变视场摄像机1011获取所述疑似火灾发生区域的近景图像；
火灾判断模块104,与所述可变视场摄像机1011连接，用于根据所述疑 似火灾发生区域的近景图像，判断所述预设防护区域是否发生火灾，并获取一判断结果；
第一报警模块105，与所述火灾判断模块104连接，用于在所述判断结果 指示所述预设防护区域发生火灾时，输出报警信息。
所述可变视场摄像机1011为球型摄像机或配带云台的枪式摄像机，所述 可变^f见场摄^^机1011可以采用频谱响应范围在400-1200nm (纳米)的CCD 或CMOS( Complementary Metal Oxide Semiconductor,互4卜金属氧4b物半导体) 图像传感器，并可以匹配相应的滤光片获取彩色图像或近红外图像，所述可变 视场摄^fl^几1011可以根据不同的环境选取不同的滤光片，例如，在白天选取 彩色滤光片获取彩色图像，在夜晚选取近红外滤光片获取近红外图像；优选的， 所述可变视场摄像机1011可以为可自动切换滤光片的双可变摄像机，自动根 据当前实际环境的特点，确定需要获取图像的类型，例如在雨天时，主要以获 取近红外图像为主，因为近红外图像受雨天的影响较小。另外，为了可以获取 预设防护区域任意角度的图像，所述可变视场摄像机1011可以在360度范围 内任意转动。
上述火灾判断模块104对所述疑似火灾发生区域的近景图像进行分析时， 可以根据所述近景图像中的火焰或烟雾特征，例如亮度变化AB、闪烁频率 Freq、运动特征Move、背景模糊特征AG、火焰面积变化特征AA、相关系数 AI、饱和度变化AS等，来计算预设防护区域的火灾发生概率PF -F(AB， AV， △A, Freq, Move…)，并判断所述火灾发生概率是否达到或超过预设阈值 ThAlarm，以此来判断所述预设防护区域是否发生火灾。
上述第一报警模块105可以通过输出报警信息，以启动信号灯或启动警笛 等方式进行4艮警。
通过上述实施例提供的系统，可以调整可变视场摄像机，获取疑似火灾发 生区域的近景图像，从而实现远距离的火灾探测。
上述系统中，所述监视模块101可以仅包括可变视场摄像机1011,在初 始监视阶段，由所述可变视场摄像机1011获取预设防护区域的初始监视图像， 在获取到的初始监视图像中发现疑似火灾时，控制所述可变视场摄像机1011 获取疑似火灾发生区域的近景图像，从而来判断是否发生火灾。
上述系统中，可以根据预设防护区域的大小，选择设置一台或多台可变视场摄像机1011来获取预设防护区域的图像，以保证所述设防护区域位于所述
监视模块101的监视范围之内。当预设防护区域的覆盖角度较小时，上述系统 可以仅采用一台可变视场摄像机1011,实现预设防护区域的火灾探测，其实 现方式可以为以下两种
第一种实现方式为在初始监视阶段，将所述可变视场摄像机1011的焦 距调整为第一焦距，所述第一焦距为较小的数值，以保证所述可变视场摄像机 1011具有较大的视场覆盖角度，覆盖所述预设防护区域；所述可变视场摄像 机1011获取预设防护区域的初始监视图像，所述预处理模块102根据所述初 始监视图像，分析出存在疑似火灾发生时，确定疑似火灾发生区域；所述控制 模块103则根据所述疑似火突发生区域，控制所述可变视场摄像机1011转动 到火灾发生区域的视场，并将焦距调整到第二焦距，以获取所述疑似火灾发生 区域的近景图像，所述第二焦距大于所述第一焦距；所述火灾判断模块104 根据所述可变视场摄像机1011获取到的疑似火灾发生区域的近景图像，判断 是否发生火突；所述第一报警模块105在所述预设防护区域发生火灾时，输出 报警信息。
第二种实现方式为在初始监视阶段，根据预设防护区域探测距离的远近， 将所述可变视场摄像机1011的焦距设置为第一焦距，所述第一焦距需要保证 所述可变视场摄像机1011获取到的初始监视图像中，可以识别出火灾可见特 征信息；并设置所述变视场摄像机1011的转动速度，使得所述可变视场摄像 机1011在预设转动速度下按照预设频率周期性转动或非周期性转动，以获取 预设防护区域各个角度位置的初始监视图像；所述预处理模块102根据所述初 始监视图像，分析出存在疑似火灾发生时，确定疑似火灾发生区域；所述控制 模块103则根据所述疑似火灾发生区域，控制所述可变视场摄像机1011转动 到火灾发生区域的视场，并将焦距调整到第二焦距，以获取所述疑似火灾发生 区域的近景图像，所述第二焦距大于所述第一焦距；所述火灾判断模块104 根据所述可变视场摄像机1011获取到的疑似火灾发生区域的近景图像，判断 是否发生火灾；所述第一报警模块105在所述预设防护区域发生火灾时，输出 报警信息。
通常情况下， 一台可变视场摄像机1011无法满足大型空间的火灾探测，在进行大型空间的火灾#:测时，上述系统可以采用多台可变-见场招K象才几ioii， 以使得预设防护区域在所述可变视场摄像机1011的监视范围之内，然而，可 变视场摄像机1011的成本较高，系统采用多台可变一见场摄像机1011时，会极 大的增加系统的成本，因此，可以采用其他火灾监^见设备结合所述可变视场摄 像机1011，获取预设防护区域的火灾监视信息，在获取到疑似火灾发生区域 时，再使用可变视场摄像机1011获取所述疑似火灾发生区域的近景图像。
如图2所示为本发明实施例的火灾探测系统的另 一结构示意图，在上述实 施例的基础上，所述监视模块1011还包括
至少一个固定视场摄像机1012，用于获取所述预设防护区域的初始监视 图像；
所述预设防护区域在所述固定视场摄像机1012的3见场覆盖范围之内，所 述火灾监视信息为所述固定视场摄像机获取到的所述预设防护区域的初始监 视图像。
所述固定视场摄像机1012也可以采用频语响应范围在400-1200nm的 CCD或CMOS图^象传感器，并可以匹配相应的滤光片以获取彩色或近红外图 像。
上述预处理模块102可以对所述固定视场摄像机1012获取到的预设防护 区域的图像进行分析处理，具体的，可以对图像中的亮度AB、梯度AG、紋理 AV、闪烁频率Freq等火焰或烟雾特征的细微变化进行分析，此时，不需要有 绝对的可靠性，重点在于及时快速地发现疑似火灾发生区域。
上述火灾判断模块104对所述可变视场摄像机1011获取的疑似火灾发生 区域的近景图像进行分析识别，判断是否发生火灾。
另外，为了可以减少系统的成本，可以将所述可变视场摄像机1011设定 一个初始覆盖角度和初始焦距，替代一个或多个固定视场摄像机1012覆盖预 设防护区域中的某一固定的视场，从而减少固定视场摄像机1012的使用量， 此时，所述预设防护区域在所述固定视场摄像机1012和所述可变视场摄像机 1011的视场覆盖范围之内，所述火灾监视信息为所述固定视场摄像机1012和 所述可变视场摄像机1011获取到的所述预设防护区域的初始监视图像。
为了更加准确的判断是否发生火灾，所述火灾判断模块104除了对所述可变视场摄像机1011获取的疑似火灾发生区域的近景图像进行分析之外，还可 以对所述固定视场摄像机1012获取的初始监视图像进行分析，来判断是否发 生火灾。
此时，所述火灾判断模块还与所述固定视场摄像机连接，所述火灾判断模 块进一步用于根据所述固定视场摄像机和所述可变视场摄像机获取的所述预 设防护区域的初始监视图像以及所述疑似火灾发生区域的近景图像，判断所述 预设防护区域是否发生火灾，并获取一判断结果。
在上述系统中包括多个固定视场摄像机1012时，所述多个固定视场摄像 机1012和所述可变视场摄像机1011的布局，对所述预设防护区域的探测距离 和覆盖角度有很大的影响，通常情况下，所述固定视场摄像机1012布局成扇 面、半球面或球面，如图3所示为本发明实施例的可变视场摄像机和固定视场 摄像机的布局示意图。
下面对如何选取系统中的固定视场摄像机1012和可变视场摄像机1011进 4亍详细i兌明。
假设一个固定^L场摄像才几1012的垂直i见场角为A,水平3见场角为^.，则 n个固定视场摄像机1012的垂直覆盖角度为
&=/(<A，D")
水平覆盖角度为
=/(^1，^"..^)
假设化为第m个固定视场摄像机1012需要探测的最大距离，^为在所 述探测距离上要探测的目标物体的最小高度，Sm为探测需要的目标物体的最 小成像尺寸，那么该固定视场摄像机1012的镜头焦距为
假设亿M为可变视场摄像机1011需要探测的最大距离，、in为在最大探测 距离上要探测的目标物体的最小高度，^为探测需要的目标物体的最小成像 尺寸，所述可变视场摄像机1011的最大放大倍数的镜头焦距为
"1 max "mm min""^"^max
下面参考上述图3中的固定视场摄像机1012和可变视场摄像机1011的布 局，对系统中需要的固定视场摄像机1012和可变视场摄像机1011的个数和焦
15距进行计算。
假设预设防护区域的最大探测距离为200m,水平视场覆盖角度为360度， 垂直视场覆盖角度为70度，且期望固定视场摄像机1012获取到的疑似火灾发 生区域的目标物体的垂直高度为1.8m，所述固定视场摄像机1012的成像比例 为1.5°/。，在所述固定视场摄像机1012的CCD为1/3"时，所述固定视场摄像 机1012的焦距为
mm m m
=(1.5% * 4.8) /1.8 * 200 = 8mw
其中，4.8为成像尺寸为1/3"的CCD的宽度，所述宽度与所述固定视场摄 像机1012的成像比例的乘积等于探测需要的最小成像尺寸&;
而焦距为8mm的镜头的视场角为水平32度，垂直23度，因此则可以计 算出系统中需要的固定视场摄像机1012的个数，即，实现360度的水平覆盖 需要360/32-12台固定视场摄像机1012,实现70度的垂直覆盖需要70/23-3 层固定视场摄像机1012,即，系统中共需要12 x 3 = 36台固定视场摄像机1012 才能覆盖整个预:没防护区域；
由上述描述可知，可变视场摄像机1011可以替代一个或多个固定视场摄 像机1012，获取预设防护区域的火突监视信息，因此，可以将垂直视场的第 三层的监视视场由可变视场摄像机1011实现覆盖，即系统中仅需要24只固定 视场摄像机1012即可。当然，随着摄像机的角度向下偏转，探测距离实际会 缩短，如果垂直视场的第一层摄像机可以实现200m探测距离，那么垂直视场 的第二层摄像机则可能仅能探测100m的距离，这样垂直视场的第二层摄像机 的焦距则可以为4mm，由于摄像机焦距的减小，其覆盖角度则可以增大，即 水平覆盖角度变为63度，垂直覆盖角度则变为42度，因此，此时，垂直视场 的第二层只需要6台镜头焦距为4mm的固定视场摄像机1012即可。
综上所述，通过合理的摄像机的布局，可以在保证监视视场覆盖预设防护 场所的同时，减少了系统的成本。
另外，对于可变视场摄像机1011,如果期望的成像比例为10%，则所述 可变视场摄像机1011的焦距为
<formula>formula see original document page 16</formula>=(10% * 4.8) /1.8 * 200 = 54ww 因此，系统可以选择变焦范围为4mm 55mm的可变视场摄像机1011。 上述控制模块103根据所述疑似火灾发生区域的信息，控制所述可变视场 摄像机1011转动到发现疑似火灾图像的固定视场摄像机1012的监视视场，然 后再控制所述可变视场摄像机1011调整焦距，获取所述疑似火灾发生区域的 近景图像，在执行上述操作之前，还需要获知所述可变视场摄像机1011和每 一个固定视场摄像机1012视场覆盖范围或局部视场覆盖范围匹配一致时的转 动角度，以及所述可变视场摄像机的初始焦距放大倍数，如图2所示，所述系 统还包括
第一存储模块106，与所述控制模块103连接，用于存储所述可变视场摄 像机1011与每一固定视场摄像机1012视场覆盖范围或局部视场覆盖范围匹配 一致时的转动角度，以及所述可变视场摄像机1011的初始焦距》文大倍数；
所述控制模块103进一步用于根据所述可变视场摄像机1011的转动角度 和初始焦距放大倍数，控制所述可变视场摄像机1011获取所述疑似火灾发生 区域的近景图像。
另外，在所述控制模块103根据所述可变视场摄像机1011的转动角度和 初始焦距放大倍数，控制所述可变视场摄像机1011取所述疑似火灾发生区域 的近景图像后，所述可变视场摄像机1011获取到的所述疑似火灾发生区域的 近景图像中的目标物体可能并不符合预设尺寸的要求，难以对火灾特征进行识 别，因此，此时，所述火灾探测系统还包括
判断模块107，与所述可变视场摄像机1011和所述控制模块103连接， 用于判断所述可变视场摄像机1011获取的所述疑似火灾发生区域的近景图像 中的目标物体是否符合预设尺寸；
所述控制模块103进一步用于在所述目标物体不符合所述预设尺寸时，调 整所述可变视场摄像机1011的焦距放大倍数，直至所述疑似火灾发生区域的 近景图像中的目标物体符合预设尺寸为止。
在存储所述可变视场摄像机1011与每一固定视场摄像机1012视场覆盖范 围或局部视场覆盖范围匹配一致时的转动角度，以及所述可变视场摄像机1011 的初始焦距放大倍数之前，还需要对可变视场摄像机1011与固定视场摄像机1012的监朝W见场进行匹配，可以按照以下步骤对可变3见场才聂像机1011与固定 -现场摄<象才几1012的监^b现场进行匹配
第一步通过调节可变视场摄像机1011的转动角度(俯仰角度、水平角 度)和焦距，使其图像视场与某一固定视场摄像机1012的视场基本一致；
第二步在可变视场摄像机1011和固定视场摄像机1012的视场图像中自
动生成一系列--对应的调校点，当调校点位置存在偏差时，进行视场修正，
直到所有对应的调校点在两视场图像中的位置基本一致；
第三步在固定视场摄像机1012的视场图像中，选取若千特征点，此时， 在可变视场摄像机1011的视场图像上自动生成对应的特征点，如果特征点位 置不准确，则将特征点的位置修正到准确的位置上；
第四步调整可变视场摄像机1011，使其图像的中心调整到固定视场摄 像机1012的视场图像的某一个特征点上，之后在可变视场摄像机1011的视场 图像上点出该特征点对应的点，进而完成扫描范围调校；
第五步验证匹配结果，根据预设防护区域的大小和期望获取的近景图像 的大小，选择可变视场摄像机1011的焦距的放大倍数，之后可以点击固定视 场摄像机1012的视场图像中的任意特征点，检查可变视场摄像机1011是否能 够正确地转动到对应的角度，并获得对应特征点清晰的近景图像；
第六步如果视场匹配好，则进行下一个固定视场摄像机1012的匹配； 否则重复以上步骤，进行二次匹配。
另夕卜，对可变视场摄像机1011与固定视场摄像机1012的图像视场进行匹 配的方法也可以为
首先，将固定视场摄像机1012的视场图像划分为n个等分的防护小分区， 并进行编号，例如第K个固定视场摄像机1012的第j个防护小分区为KJ,调 整可变视场摄像机1011转动和调整焦距，使得所述可变视场摄像机1011获取 到的放大的近景图像与第KJ个防护小分区一一对应，而可变视场摄像机1011 的此时的转动角度和焦距放大倍数就与所述KJ防护小分区对应，针对每一个 防护小分区都有一组可变视场摄像机1011的调定参数，实际运行时，系统即 可以快速控制实现近景图像的获取。而对于发生在防护小分区边界上的疑似火 突，控制系统可以通过简单的差值算法，确定应该选择的所述可变视场摄像机的转动角度和焦距放大倍数。
另夕卜，由于所述可变视场摄像机1011在获取疑似火突发生区域的图像时， 可能会受到环境的影响，从而影响火灾的判断，因此，所述火灾判断模块104 包括
气象/环境参数传感器108，用于获取所述预设防护区域的气象或环境参数 信息；所述气象或环境参数信息主要包括风速、气温、湿度等； 所述火灾判断模块104包括
图像预处理单元1041,与所述气象/环境参数传感器、所述固定视场摄像 机和所述可变视场摄像机连接，用于根据所述预设防护区域的气象或环境参数 信息，对所述固定视场摄像机和所述可变视场摄像机获取的所述预设防护区域 的初始监视图像以及所述疑似火灾发生区域的近景图像进行4卜偿和修正，得到 处理后的图像；
火灾判断单元1042,用于根据所述处理后的图^f象，判断所述预设防护区 域是否发生火灾，并获取一判断结果。
由于处理后的疑似火灾发生区域的近景图像考虑环境参数的影响，因此， 可以大大提高了系统防误报警和漏报警的能力，使系统更加可靠。
通过上述实施例提供的系统，可以釆用可变视场摄像机和固定视场摄像机 结合的方式，对预设防护区域的火灾进行监控和探测，在保证预设防护区域的 覆盖视场的基础上，又降低了系统的成本。
另夕卜，上述监视模块101中也可以采用其他火灾探测器替代所述固定视场 摄像机1012,与所述可变视场摄像机1011结合进行火突的探测，如图4所示 为本发明实施例的火灾探测系统的又一结构示意图，在上述图1所示的实施例 的基础上，所述监^L模块1011还包括
至少一个火突探测器1013，用于探测所述预设防护区域的疑似火突特征 信息，所述预设防护区域在所述火灾探测器1013的探测范围之内，所述火突 监视信息为所述火灾探测器1013探测到的所述预设防护区域的疑似火灾特征 信息。
所述火灾探测器1013可以为响应热源温度高于IO(TC的红外传感器，也 可以为基于温度、辐射、光等探测原理的传感器或无线传感器网络，或者卫星上的探测器等。所述火突探测器1013获取到的疑似火灾特征信息，用于联动 可变视场摄像机1011转动和调整焦距，进而获取清晰的疑似火灾发生区域的 近景图像。
当然，为了节省所述火灾探测器1013的个数，所述可变视场摄像机可以 替代一个或多个火灾探测器1013,探测预设防护区域的火灾信息，此时，所 述预设防护区域在所述火灾探测器1013和所述可变3见场摄像机1011的探测范 围之内，所述火灾监视信息为所述火灾探测器1013探测到的所述预设防护区 域的疑似火突特征信息和所述可变视场摄像机1011获取到的所述预设防护区 域的初始监视图像。
为了可以使得所述可变视场摄像机1011快速转动到发现疑似火灾的火灾 探测器的探测范围，所述系统还包括
第二存储模块109，用于存储所述可变视场摄像机1011和每个火灾探测 器1013的探测范围一致时的转动角度，以及所述可变视场摄像机1011的初始 焦距放大倍数；
所述控制模块103进一步用于根据所述可变视场摄像机1011的转动角度 和初始焦距放大倍数，控制所述可变视场摄像机1011获取所述疑似火灾发生 区域的近景图像。
同图2中的实施例，所述火灾探测系统还包括
判断模块107,与所述可变视场摄<14几1011和所述控制模块103连接， 用于判断所述可变视场摄^4几1011获取的所述疑似火灾发生区域的近景图像 中的目标物体是否符合预设尺寸；
所述控制模块103进一步用于在所述目标物体不符合所述预设尺寸时，调 整所述可变视场摄像机1011的焦距放大倍数，直至所述疑似火灾发生区域的 近景图像中的目标物体符合预设尺寸为止。
通过上述实施例提供的系统，可以采用可变视场摄像机和其他火灾探测器 结合的方式，对预设防护区域的火灾进行监控和探测，在保证预设防护区域的 覆盖视场的基础上，又降低了系统的成本。
上述图1所示的实施例的系统中，可以将所述监—见模块101设置于预设防 护区域的火突监控现场，所述预处理模块12、所述控制模块103、所述火灾判断模块104和所述第一报警模块105设置于远程，此时，所述系统还需要具有 一通信模块，设置于火灾监控现场，通过有线或无线网络，将所述监视模块 IOI获取到的预设防护区域的火灾监视信息等，发送给远程的其他模块，或者 向所述监视模块101发送远程的控制信息；此时，由于需要传输的数据量可能 较大，因此，对网络的带宽要求较高，另外，系统的实时性也很难保证。
基于实时性的考虑，可以将所述监视模块101、所述预处理模块12、所述 控制模块103、所述火灾判断模块104和所述第一报警模块105均设置于一区 域探测子系统100中，所述区域探测子系统IOO位于所述预设防护区域的火灾 监控现场。
在大型空间的火灾探测时，可以将需要探测的大型空间分成若干个预设防 护区域，每一预设防护区域对应一个区域j罙测子系统100。另外，为了可以对 多个区域探测子系统100进行管理，可以在远程设置一个中央监控管理子系
统，对多个区域:探测子系统IOO进行统一管理。
如图5所示为本发明实施例的火灾探测系统的再一结构示意图，在上述第 图1所示的实施例的基础上，所述系统还可以包括
中央监控管理子系统200,与至少一个区域4果测子系统100连接；
所述区域^:测子系统IOO还包括
第一通信模块IIO,与所述第一报警模块105、所述监视模块101和所述 火灾判断模块104连接，用于在所述第一报警模块105输出报警信息时，将所 述火突监视信息、所述疑似火突发生位置的近景图像和所述火灾判断模块104 的判断结果发送给所述中央监控管理子系统200;
所述中央监控管理子系统200包括
第二通信模块201,与所述第一通信模块IIO连接，用于接收所述区域监 控子系统IO发送的所述火灾监视信息、所述疑似火灾发生位置的近景图像和 所述火灾判断模块104的判断结果；
二次判断模块202，与所述第二通信模块201连接，用于对所述火灾监视 信息、所述疑似火灾发生位置的近景图像进行分析，并与所述预设防护区域的 历史图像进行比对，并结合所述火灾判断模块104的判断结果，二次判断所述 预设防护区域是否发生火突；第二报警模块203,与所述二次判断模块202连接，用于在所述二次判断 模块22判断出所述预设防护区域发生火灾时，输出报警信息。
可以理解的是，上述区域探测子系统100中的功能模块在工作时，都需要 进行供电，因此，所述区域探测子系统IOO还包括
供电模块lll,所述供电模块可以由太阳能发电装置、燃料电池供电装置 双路互备组合而成，或者由主备切换电源装置和蓄电池双路互备组合而成。
通过上述实施例提供的系统，中央监控管理子系统启动二次图像识别和火 灾判断功能，提高了系统的可靠性。
所述第二通信模块201和所述第一通信模块IIO之间可以采用基于CDMA (Code Division Multiple Access,码分多址移动通信)的点对点无线通信系统， 或者其它方式的无线通信系统，对于有条件的场所，也可采用有线通信系统， 例如局域或广域网等。
所述中央监控管理子系统200还包括
数据库204，与所述二次判断模块202连接，用于存储所述预设防护区域 的历史图像。
为了方便远程的管理，所述区域探测子系统100在获取到疑似火灾信息 后，可以将所有固定视场摄像机1012获取到的图像进行裁减和拼接，得到预 设防护区域的全景图像，并发送给中央监控管理子系统200。
所述中央监控管理子系统200可以对区域探测子系统100发送的报警信息 进行整理、存储，启动GIS地图显示装置，显示火灾监控现场的全景图像和 火灾发生区域的近景图像，还可以启动数字图像刻录装置对火灾图像的进行刻 录保存等，另外，还可以向其它监控报警系统发送报警信息和火灾图像等。
通过上述实施例提供的系统，可以对多个预设防护区域的区域探测子系统 进行统一管理，实现了分布式智能火灾探测。
如图6所示为本发明实施例的火灾探测方法的流程示意图，所述火灾探测 方法包括以下步骤
步骤61，获取预设防护区域的火灾监视信息；
步骤62,对所述火灾监视信息进行分析处理，获取所述预设防护区域中 的疑似火灾发生区域；步骤63，控制可变视场摄像机获取所述疑似火灾发生区域的近景图像； 步骤64,根据所述疑似火突发生区域的近景图像，判断所述预设防护区
域是否发生火灾，并获取一判断结果；
步骤65，在所述判断结果指示所述预设防护区域发生火灾时，输出报警信息。
所述火灾监视信息为所述可变视场摄像机获取的所述预设防护区域的初 始监视图像。
所述火灾监视信息为至少一个固定视场摄像机和所述可变视场摄像机获 取的所述预设防护区域的初始监视图像。 上述步骤63之前还包括
对所述可变视场摄像机和所述固定视场摄像机获取到的视场图像中的对 应特征点或特征目标进行——匹配，获取所述可变视场摄像机与所述固定视场 摄像机的视场覆盖范围或局部视场覆盖范围匹配一致时的转动角度，以及所述 可变视场摄像机的初始焦距放大倍数；
此时，上述步骤63具体为
根据所述可变视场摄像机的转动角度和初始焦距放大倍数，控制所述可变 视场摄像机获取所述疑似火灾发生区域的近景图像。
所述火突监视信息为至少 一个火突探测器探测到的所述预设防护区域的 疑似火灾特征信息和所述可变视场摄像机获取的所述预设防护区域的初始监 视图像。
通过上述实施例提供的方法，可以调整可变视场摄像机，获取疑似火灾发 生区域的近景图像，从而实现远距离的火突探测。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应^f见为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种火灾探测系统，其特征在于，包括监视模块，用于获取预设防护区域的火灾监视信息，所述监视模块包括可变视场摄像机；预处理模块，与所述监视模块连接，用于对所述火灾监视信息进行分析处理，获取所述预设防护区域中的疑似火灾发生区域；控制模块，与所述预处理模块和所述可变视场摄像机连接，用于控制所述可变视场摄像机获取所述疑似火灾发生区域的近景图像；火灾判断模块，与所述可变视场摄像机连接，用于根据所述疑似火灾发生区域的近景图像，判断所述预设防护区域是否发生火灾，并获取一判断结果；第一报警模块，与所述火灾判断模块连接，用于在所述判断结果指示所述预设防护区域发生火灾时，输出报警信息。
2. 根据权利要求1所述的火灾探测系统，其特征在于，所述监视模块仅 包括所述可变视场摄像机，所述火灾监视信息为所述可变视场摄像机获取的所 述预设防护区域的初始监视图像。
3. 根据权利要求1所述的火灾探测系统，其特征在于，所述监视模块还 包括至少一个固定视场摄像机，所述固定视场摄像机用于获取所述预设防护区 域的初始监视图像，所述火突监视信息为所述固定视场摄像机和所述可变视场 摄像机获取的所述预设防护区域的初始监视图像。
4. 根据权利要求3所述的火灾探测系统，其特征在于，还包括 第一存储模块，与所述控制模块连接，用于存储所述可变视场摄像机与所述固定视场摄像机的视场覆盖范围或局部视场覆盖范围匹配一致时的转动角 度，以及所述可变视场摄像机的初始焦距放大倍数；所述控制模块进一步用于根据所述可变视场摄像机的转动角度和初始焦 距放大倍数，控制所述可变视场摄像机获取所述疑似火灾发生区域的近景图 像。
5. 根据权利要求3所述的火灾探测系统，其特征在于所述火灾判断模块与所述固定视场摄像机连接，所述火灾判断模块进一步 用于根据所述固定视场摄像机和所述可变视场摄像机获取的所述预设防护区 域的初始监视图像以及所述疑似火灾发生区域的近景图像，判断所述预设防护 区域是否发生火灾，并获取一判断结果。
6. 根据权利要求5所述的火灾探测系统，其特征在于，还包括 气象/环境参数传感器，用于获取所述预设防护区域的气象或环境参数信息；所述火灾判断模块包括图像预处理单元，与所述气象/环境参数传感器、所述固定视场摄像机和 所述可变视场摄像机连接，用于根据所述预设防护区域的气象或环境参数信 息，对所述固定视场摄像机和所述可变视场摄像机获取的所述预设防护区域的 初始监视图像以及所述疑似火灾发生区域的近景图像进行补偿和修正，得到处 理后的图像；火灾判断单元，与所述图像预处理单元连接，用于根据所述处理后的图像， 判断所述预设防护区域是否发生火灾，并获取一判断结果。
7. 根据权利要求1所述的火灾探测系统，其特征在于，所述监视模块还 包括至少一个火突探测器，所述火灾探测器用于探测所述预设防护区域的疑似 火灾特征信息，所述火灾监—见信息为所述火灾探测器〗果测到的所述预设防护区 域的疑似火灾特征信息和所述可变视场摄像机获取到所述预设防护区域的初 始监视图像。
8. 根据权利要求7所述的火灾探测系统，其特征在于，还包括 第二存储模块，用于存储所述可变视场摄像机与所述火灾探测器的探测范围 一致时的转动角度，以及所述可变视场摄像机的初始焦距放大倍数；所述控制模块进一步用于根据所述可变视场摄像机的转动角度和初始焦 距放大倍数，控制所述可变视场摄像机获取所述疑似火灾发生区域的近景图 像。
9. 根据权利要求4或8所述的火灾探测系统，其特征在于，还包括 判断模块，与所述可变视场摄像机和所述控制^t莫块连接，用于判断所述可变视场摄像机获取的所述疑似火灾发生区域的近景图像中的目标物体是否符合预设尺寸；所述控制模块进一步用于在所述目标物体不符合所述预设尺寸时，调整所 述可变视场摄像机的焦距放大倍数。
10. 根据权利要求1所述的火灾探测系统，其特征在于，所述监视模块、 所述预处理模块、所述控制模块、所述火灾判断模块和所述第一报警模块设置 于区域探测子系统中，所述区域探测子系统位于所述预设防护区域中。
11. 根据权利要求10所述的火灾探测系统，其特征在于，所述区域探测 子系统还包括供电模块，所述供电模块由太阳能发电装置、燃料电池供电装置双路互备 组合而成，或者由主备切换电源装置和蓄电池双路互备组合而成。
12. 根据权利要求IO所述的火灾探测系统，其特征在于，还包括 中央监控管理子系统，与所述区域探测子系统连接；所述区域探测子系统还包括第一通信模块，与所述第一报警模块、所述监视模块和所述火灾判断模块 连接，用于在所述第一报警模块输出报警信息时，将所述火灾监视信息、所述 疑似火灾发生位置的近景图像和所述火灾判断模块的判断结果发送给所迷中 央监控管理子系统；所述中央监控管理子系统包括第二通信模块，与所述第一通信模块连接，用于接收所述区域监控子系统 发送的所述火突监视信息、所迷疑似火灾发生位置的近景图像和所述火灾判断 模块的判断结果；二次判断模块，与所述第二通信模块连接，用于对所述火灾监视信息、所 述疑似火灾发生位置的近景图像进行分析，并与所述预设防护区域的历史图像 进行比对，并结合所述火灾判断模块的判断结果，二次判断所述预设防护区域 是否发生火灾;第二报警模块，与所述二次判断模块连接，用于在所述二次判断模块判断 出所述预设防护区域发生火灾时，输出报警信息。
13. 根据权利要求12所述的火灾探测系统，其特征在于，所述中央监控管理子系统还包括数据库，与所述二次判断模块连接，用于存储所述预设防护区域的历史图像。
14. 一种火突探测方法，其特征在于，包括以下步骤 获取预设防护区域的火突监视信息；对所述火灾监视信息进行分析处理，获取所述预设防护区域中的疑似火灾 发生区域；控制可变视场摄像机获取所述疑似火灾发生区域的近景图像； 根据所述疑似火灾发生区域的近景图像，判断所述预设防护区域是否发生 火灾，并获取一判断结果；在所述判断结果指示所述预设防护区域发生火灾时，输出报警信息。
15. 根据权利要求14所述的火突探测方法，其特征在于，所述火灾监视 信息为所述可变视场摄像机获取的所述预设防护区域的初始监视图像。
16. 根据权利要求14所述的火灾探测方法，其特征在于，所述火灾监视 信息为至少一个固定视场摄像机和所述可变视场摄像机获取的所述预设防护 区域的初始监视图像。
17. 根据权利要求16所述的火灾探测方法，其特征在于，所述控制可变 视场摄像机获取所述疑似火灾发生区域的近景图像之前还包括对所述可变视场摄像机和所述固定视场摄像机获取到的视场图像中的对应特征点或特征目标进行--匹配，获取所述可变视场摄像机与所述固定视场摄像机的视场覆盖范围或局部视场覆盖范围匹配一致时的转动角度，以及所述 可变视场摄像机的初始焦距》文大倍数；所述控制可变视场摄像机获取所述疑似火灾发生区域的近景图像具体为 根据所述可变视场摄像机的转动角度和初始焦距放大倍数，控制所述可变 视场摄像机获取所述疑似火灾发生区域的近景图像。
18. 根据权利要求14所述的火突探测方法，其特征在于，所述火灾监视 信息为至少一个火灾探测器探测到的所述预设防护区域的疑似火灾特征信息 和所述可变视场摄像机获取的所述预设防护区域的初始监视图像。
全文摘要
本发明提供一种火灾探测系统及方法，该系统包括监视模块，用于获取预设防护区域的火灾监视信息，所述监视模块包括可变视场摄像机；预处理模块，与监视模块连接，用于对所述火灾监视信息进行分析处理，获取预设防护区域中的疑似火灾发生区域；控制模块，与预处理模块和可变视场摄像机连接，用于控制所述可变视场摄像机获取所述疑似火灾发生区域的近景图像；火灾判断模块，与可变视场摄像机连接，用于根据所述疑似火灾发生区域的近景图像，判断预设防护区域是否发生火灾，并获取一判断结果；第一报警模块，与火灾判断模块连接，用于在所述判断结果指示预设防护区域发生火灾时，输出报警信息。本发明可自动获取火灾发生区域的近景图像。
文档编号G08B17/00GK101527073SQ200910077769
公开日2009年9月9日 申请日期2009年2月17日 优先权日2009年2月17日
发明者丁国锋 申请人:丁国锋