林火穩(wěn)像與識別定位算法研究.pdf

1、隨著近年來信息技術，數(shù)字技術的長足發(fā)展，森林防火的技術手段出現(xiàn)了質的飛躍。模擬監(jiān)控設備漸漸被數(shù)字監(jiān)控設備取代，無線擴頻通信技術和寬帶網絡視頻監(jiān)控技術的運用，地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，數(shù)字云臺技術的開發(fā)，為林火自動識別定位問題的解決奠定了堅實的基礎。林火識別定位技術隨著傳統(tǒng)林業(yè)向數(shù)字林業(yè)、智能林業(yè)過渡，而逐漸形成智能的數(shù)字監(jiān)控方法。無線傳感網絡、機器視覺、物聯(lián)網等新技術的應用，又為火點準確定位提供了有力的理論依據(jù)。同時結合視頻監(jiān)控、巡航拍攝、衛(wèi)

2、星遙感的新一代監(jiān)控策略可以對森林火災進行全方位的監(jiān)控。
　　本研究依托國家公益性行業(yè)專項項目“基于物聯(lián)網監(jiān)測技術及在林業(yè)上的應用”(201104037)確定了研究題目，旨在研究基于TRIZ（發(fā)明問題的解決理論）理論和灰度投影的林火穩(wěn)像與識別定位的相關算法，并將其應用在視頻防抖、煙霧識別以及林火定位等林業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中。本文的主要研究內容及創(chuàng)新點包括以下幾個方面:
　　(1)通過對課題內容的了解選擇了必要的相關理論與算法進行了

3、學習與分析，深刻的理解了TRIZ理論及其主要體系，并通過實驗模擬和演示了基于灰度投影的電子穩(wěn)像算法、BP神經網絡算法以及邊緣檢測算法，在整個過程中逐步理解算法核心內容，保證了在后期研究中可以靈活運用以及改進現(xiàn)有算法。
　　(2)針對運動物體出現(xiàn)在圖像中會影響其灰度投影的變化趨勢的事實，提出了一種基于裁剪與補償?shù)幕叶韧队胺€(wěn)像算法。首先對問題通過TRIZ理論的功能成分分析法進行了分析，在通過技術矛盾與創(chuàng)新原理解決創(chuàng)新思路，最終根據(jù)創(chuàng)新

4、原理找到適合于該問題的解決方案。然后通過圖像物體運動區(qū)域檢索算法確定在圖像中所占據(jù)的像素范圍，根據(jù)所獲得的范圍結果對圖像進行分割，將原始圖像中相應部分提取出并對分割后圖像進行補償，從而得到相對與原圖無運動物體的效果，進而達到去除運動物體對灰度投影影響的效果。最后通過實驗證明，該方法能夠很好的解決灰度投影穩(wěn)像算法在有運動物體出現(xiàn)時出現(xiàn)“錯穩(wěn)”現(xiàn)象的問題。
　　(3)在對灰度投影穩(wěn)像算法進行研究和改進后，將算法運用到林火監(jiān)控系統(tǒng)中進行

5、實際應用，發(fā)現(xiàn)算法計算結果中仍存在“錯穩(wěn)”現(xiàn)象。此時依然通過TRIZ理論的分析工具對其進行分析，并通過求解工具找到了適合的創(chuàng)新原理。根據(jù)創(chuàng)新原理選擇BP神經網絡及HSI顏色模型對圖像進行分類，對不同類型的圖像通過不同灰度賦值模型進行重新賦值，經處理后的灰度投影曲線能夠很好的反映圖像中的主要內容，進而提高了穩(wěn)像算法的精準度。實驗證明該方法具有較好的處理效果。
　　(4)林火圖像穩(wěn)定傳輸?shù)幕A上，提出了一種基于灰度位平面的智能林火煙霧

6、識別算法。首先運用TRIZ理論的物理矛盾分離原理將問題轉化為圖像顯示問題，其次根據(jù)創(chuàng)新原理對問題進行進一步分析，給出圖像細節(jié)分類的創(chuàng)新思路。運用灰度位平面概念將圖像按照不同位層進行分離，分離結果表明在不同層次上煙霧與背景之間存在著不同的關系，最后結合位平面給出煙霧識別算法，并對真實煙霧進行了模擬。實驗證明該方法比常規(guī)HSI模型算法的計算時間更快。
　　(5)傳輸圖像達到穩(wěn)定和準確識別林火煙霧的基礎上，對基于單目視頻的林火定位算法進

7、行了研究，對基于單目視頻的林火定位方法存在無法定位不可視區(qū)域內火點位置的問題進行分析，提出了一種基于DEM和林火煙霧模型的林火火點定位方法。通過TRIZ理論的系統(tǒng)進化法則對單目視頻系統(tǒng)進行了分析，并提出了系統(tǒng)進化的方案。利用改進的系統(tǒng)以及煙霧模型，通過煙霧擴散分析對不可視區(qū)域內火點的位置進行估計。實驗證明，該方法可以對單目視頻不可視區(qū)域內的火點位置進行估計。
　　最后，根據(jù)研究的內容進行了總結并給出了論文的不足，同時提出了進一步的