计算方法如式（2)，bJ+ 算方法如式（3)，
[0049] 式⑵和式（3)中，μ JP of是引导图像I在窗口内的均值和方差，p为输入的红 外图像，瓦为窗口中P的均值。
[0050] 作为步骤四的一种方案，所述步骤四中对红外数字视频亮度信号进行插值放大处 理，其方法如下：
[0051] 红外数字视频亮度信号的插值放大系数由可见光的焦距决定。在对红外数字视频 亮度信号插值放大之前，需要预先在可见光相机的多个焦点上对红外相机的图像进行标定 处理，得到对应可见光焦距的红外插值放大系数，将此放大系数存储在FPGA中。在使用时， 可见光相机在监控过程中可能需要变焦，根据可见光相机的焦距，选择红外数字视频亮度 信号的插值放大系数，然后对插值放大后的红外数字视频亮度信号进行裁剪，使其红外数 字视频亮度信号的分辨率保持在1920*1080的同时，与可见光相机视场大小一致。
[0052] 作为步骤四的一种方案，所述步骤四中对1080P红外数字视频亮度信号进行报警 设置处理，其方法如下：
[0053] 设定一个阈值，当红外数字视频信号中灰度的最大值和最小值之差超过该阈值 时，发出报警指令到FPGA串口。
[0054] 步骤五：如果仅使用红外相机或可见光相机，则直接对1080P红外或可见光数字 视频亮度信号进行DA转换，输出相应的模拟视频信号和串口指令至视频编码模块c。
[0055] 如果同时使用红外相机或可见光相机则执行步骤六至步骤九；
[0056] 步骤六：对1080P红外和可见光数字视频亮度信号进行融合，获得一路融合数字 视频信号。
[0057] 作为步骤六的一种方案，进行视频信号融合的计算方法如式（4)-(6)所示，
[0058] Yfus= a ! · IR+bi · VIS (4)
[0059] Ufus= a 2 · VIS-b2 · IR (5)
[0060] Vfus= a 3 · IR-b3 · VIS (6)
[0061] 式（4)-(6)中，IR为1080P红外数字视频亮度信号，VIS为可见光数字视频亮度 信号，apbji = 1，2,3)为融合系数，为经验值；Yfus，Ufus，Vfus*别为融合后数字视频信号的 Y，U，V分量。
[0062] 步骤七：对融合后的数字视频信号进行色彩传递，获得和参考图像色彩一致的数 字视频信号。
[0063] 作为一种步骤七的一种方案，进行色彩传递的计算方法如式（7)-(9)所示，
[0067] 式（7)-(9)中，stdYraf，stdUraf，StdV raf为预存的参考图像Y，U，V分量的标准差， μ Yraf，μ Uraf，μ Vraf为参考图像Y，U，V分量的均值，stdY fus，StdUfus, StdVfus为融合数字视 频信号Y，U，V分量的标准差，yYfus，yUfus，以￥^为融合数字视频信号￥，1]，￥分量的均值， Yt_，Utran，Vtran分别为色彩传递后融合数字视频信号的Y，U，V分量。
[0068] 步骤八：对色彩传递后的融合数字视频信号中的V分量进行增强。
[0069] 作为步骤八的一种方案，所述步骤八中进行V通道增强的计算方法如式（10)所 示，
[0071] 式（10)中，k为增强系数，根据所需要增强的强度来选取，Venhan为增强后的V分 量。
[0072] 步骤九：对增强后的融合数字视频信号进行DA准换，输出融合模拟视频信号和串 口指令至视频编码模块c。
[0073] (3)视频编码模块c将单路模拟视频信号或融合模拟视频信号转换成网络视频信 号，网络视频信号和串口指令以无线方式传输到监控中心；
[0074] (4)无线传输模块d接收网络视频信号和串口指令，并将其转换成有线网络视频 信号，并发送至中央处理器e，由中央处理器e解码网络视频信号并在屏幕显示墙f上显示， 供人眼观察，中央处理器e同时接收串口指令以报警。
[0075] 当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变 形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于双波段融合理论的森林防火监控系统，其特征在于，包括：多个监控点和 监控中心； 每个监控点包括：可见光相机（al)、红外相机（a2)、自然感彩色图像融合模块（b)、视 频编码器（c); 监控中心包括：无线传输模块（d)、中央处理器（e)和屏幕显示墙（f); 可见光相机（al)监控森林情况产生可见光模拟视频信号，红外相机（a2)监控森林情 况产生红外模拟视频信号，可见光模拟视频信号和红外模拟视频信号经过自然感彩色图像 融合模块（b)的融合处理，输出融合数字视频信号到视频编码器（c)，视频编码器（C)将模 拟视频信号转换成网络视频信号，以无线方式传输到无线传输模块（d);无线传输模块（d) 接收到无线网络信号将其转换成有线网络信号，再由中央处理器（e)解码后在屏幕显示墙 (f)上显示，供人眼观察； 其中，自然感彩色图像融合模块（b)的工作内容包括： 步骤一：对输入的可见光模拟视频信号和红外模拟视频信号均进行AD转换，分别获得 红外数字视频信号和可见光数字视频信号； 步骤二：分别提取红外数字视频信号和可见光数字视频信号中的亮度部分，得到红外 数字视频亮度信号和可见光数字视频亮度信号； 步骤三：对红外数字视频亮度信号和可见光数字视频亮度信号分别在两个同步动态 随机存取存储器SDRAM内进行图像缓冲，并对缓冲的红外数字视频亮度信号进行引导滤波 处理，滤波后再进行双线性插值放大处理后获得1080P红外数字视频亮度信号； 步骤四：利用式（1)-(3)对缓冲的1080P红外数字视频亮度信号和可见光数字视频亮 度信号进行融合处理获得融合数字视频信号： Yfus=B1 ?IR+bi?VIS (1) Ufus=a2.VIS-b2.IR (2) Vfus=a3*IR-b3*VIS (3) 其中，IR为1080P红外数字视频亮度信号，VIS为可见光数字视频亮度信号(i= 1，2, 3)为融合系数，Yfus、Ufus、Vfus分别为融合后图像的Y、U、V分量； 步骤五：利用式（4)-(6)对融合数字视频信号进行色彩传递，获得与设定的参考图像 色彩一致的融合数字视频信号：其中，StdYraf、stdUraf、StdVraf为设定的参考图像Y、U、V分量的标准差，yYraf、yUraf、yVraf为参考图像Y、U、V分量的均值，stdYfus、stdUfus、StdVfus为融合数字视频信号Y、U、V 分量的标准差，yYfus、yUfus、yVfusS融合数字视频信号的Y、U、V分量的均值，YtMn、U&an、 Vtran分别为色彩传递后融合数字视频信号的Y、U、V分量； 步骤六：利用式（7)对色彩传递后的融合数字视频信号进行V通道增强获得最终的融 合数字视频信号，然后将该融合数字视频信号经DA转换后输出：上式中，k为增强系数，根据所需要增强的强度来选取，Venhan为增强后融合数字视频信 号的V分量。2. 如权利要求1所述的基于双波段融合理论的森林防火监控系统，其特征在于， 可见光相机采用1080P透雾CXD相机。3. 如权利要求1所述的基于双波段融合理论的森林防火监控系统，其特征在于， 红外相机采用非制冷焦平面探测器，其像元数为336*256,响应波段为8~12um。4. 如权利要求1所述的基于双波段融合理论的森林防火监控系统，其特征在于， 自然感彩色图像融合模块（b)，是以FPGA为核心的高速数字信号处理系统。5. 如权利要求1所述的基于双波段融合理论的森林防火监控系统，其特征在于， 使用过程中，根据可见光相机的焦距，调节红外图像，使其与可见光图像的视场和像 元数一样。
【专利摘要】本发明提供一种基于双波段融合理论的森林防火监控系统包括监控中心和多个监控点，每个监控点包括：可见光相机a1和红外相机a2、自然感彩色图像融合模块b、视频编码模块c；基站包括：无线传输模块d、中央处理器e和屏幕显示墙f；本发明充分利用可见光相机和红外相机各自的优点，结合双波段融合理论，实现对森林覆盖区域全天候、实时、高效的监控。
【IPC分类】G08B17/12
【公开号】CN105046869
【申请号】CN201510390943
【发明人】金伟其, 张旭, 陈骥, 李家琨, 李力
【申请人】北京理工大学, 云南北方驰宏光电有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月6日