森林火災(zāi)探測(cè)器關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的快速發(fā)展、城市化進(jìn)程的加快以及人口的迅速增長(zhǎng)，高大空間建筑物迅速增加成為未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，隨之而來(lái)的大空間火災(zāi)防治問(wèn)題也成為關(guān)注焦點(diǎn)。特別是近幾年來(lái)，我國(guó)對(duì)森林防火越來(lái)越重視，以往的以人工操作為主、自動(dòng)化程度低、監(jiān)測(cè)與通信手段落后的森林防火模式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足現(xiàn)代森林防火的需要。傳統(tǒng)的火災(zāi)探測(cè)技術(shù)無(wú)法有效地解決森林等大空間的火災(zāi)探測(cè)問(wèn)題，而在一些國(guó)家廣泛使用的遙感技術(shù)，由于投入成本較高而難以在小面積區(qū)域性林區(qū)大范圍普及

2、，因此基于圖像的火災(zāi)探測(cè)技術(shù)作為一種新型、有效的探測(cè)技術(shù)，必將具有廣闊的應(yīng)用前景和使用價(jià)值。 本文分析了森林火災(zāi)管理過(guò)程，從森林火災(zāi)的預(yù)防、救援、救災(zāi)、災(zāi)后重建等環(huán)節(jié)入手，將森林防火管理過(guò)程分為4個(gè)相互銜接的循環(huán)階段：緩解、準(zhǔn)備、響應(yīng)與恢復(fù)。研究了每個(gè)階段中森林防火的關(guān)鍵點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了不同階段的森林防火模型，提出了一個(gè)相對(duì)完善的森林防火體系。 本文深入研究了熱紅外探測(cè)圖形型火災(zāi)檢測(cè)技術(shù)，并根據(jù)這一技術(shù)設(shè)計(jì)了被動(dòng)式紅

3、外雷達(dá)森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)方法，為早期監(jiān)測(cè)小面積的火災(zāi)提供了可能。 本文對(duì)火災(zāi)的快速判別進(jìn)行了深入的研究。首先，根據(jù)早期火災(zāi)火焰的圖像特征和CCD的工作原理，提出了以監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)背景的平均亮度為反饋調(diào)節(jié)CCD攝像機(jī)曝光時(shí)間的方法，以實(shí)現(xiàn)火災(zāi)圖像的快速增強(qiáng)；并以當(dāng)前攝像機(jī)視角下的背景圖像為參考，采用差影法實(shí)現(xiàn)火災(zāi)隱患區(qū)域的快速裁剪。其次，將“晶體結(jié)晶”理論引入圖像分割中，提出了基于熱力學(xué)原理的圖像分割算法。算法結(jié)合火災(zāi)火焰圖像的先驗(yàn)知識(shí)，可以

4、快速、準(zhǔn)確地提取火焰目標(biāo)區(qū)域。第三，提出了利用“面積判據(jù)”和“尖角判據(jù)”綜合判據(jù)，判別火災(zāi)的算法及方案：用“面積判據(jù)”進(jìn)行火災(zāi)預(yù)報(bào)警的粗略判斷，以提高警惕，在預(yù)報(bào)警的基礎(chǔ)上再用“尖角判據(jù)”精確識(shí)別，準(zhǔn)確判斷是否發(fā)生火災(zāi)。 對(duì)火焰跟蹤技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。首先介紹了一般圖像跟蹤理論框架，給出了火焰跟蹤的難點(diǎn)和對(duì)策，有效地實(shí)現(xiàn)了火焰的跟蹤。在火焰疑似區(qū)域跟蹤的基礎(chǔ)上，提取火焰動(dòng)態(tài)特征序列，進(jìn)行動(dòng)態(tài)特征分析。對(duì)高度、面積、亮度等單特征

5、量，先進(jìn)行變化特征二值化，有效排除干擾，然后進(jìn)行離散Fourier變換進(jìn)行頻譜能量分析，形成量化判據(jù)。對(duì)邊緣特征，考察臨近若干幀的最大變化，對(duì)變化特征進(jìn)行定性和定量分析，形成邊緣特征判據(jù)量化結(jié)果。在各特征判據(jù)量化的基礎(chǔ)上利用概率更新函數(shù)進(jìn)行特征融合，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)判定概率化。 研究了基于GIS的視頻定位并設(shè)計(jì)了云臺(tái)的單片機(jī)控制系統(tǒng)。探討了視頻定位的研究目標(biāo)，設(shè)計(jì)了定位的UML活動(dòng)圖，把數(shù)字化云臺(tái)與地形地貌相結(jié)合，對(duì)火點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位，同