[发明专利]基于烟火智能识别的森林火灾实时监测方法

说明书

技术领域

本发明通过烟火的智能识别对森林火灾进行监测并报警，适用于林业防火指挥决策。

背景技术

在林区监控点的瞭望塔上架设红外低照度全天候长焦距摄像机，不间断地旋转拍摄，把 周围的森林图像经过无线网络传至网络视频服务中心；监控指挥中心通过Intranet可以登 录视频服务中心实时监视各监控点森林火灾情况，由智能图像处理、林火识别报警软件进 行烟火自动识别，同时接收云台的状态信息，根据获得的摄像机位置及其它相关信息计算 火警目标位置，当监测到火灾并由操作员进一步确认后，指挥中心向消防中心发出报警信 息，并进行相应地扑救指挥工作。烟火智能识别报警模块在系统中起着重要的作用

发明内容

本发明要解决的问题是在通过与前方监控摄像头进行数据传输，实时获取监控图像，通过 由网络摄像机传过来的视频帧进行实时图像分析，取定视域内是否存在火情以及火情发生 的位置及区域。这些算法由最新的数字图像处理、数字图像模式识别技术组成，基于火焰 烟雾的行为特征，如：颜色、颜色分布、形状、轮廓、纹理等，进行并行处理，最后将结 果传输给模糊神经网络，根据各个算法的权重，得出是否有烟火发生的最终评估，步骤如下：

(1)数字视频解码，采集来自监测前端传来的视频信息，通过视频采集驱动将视频信息转换 成指定的图像，以便进行烟火图像的识别；

(2)云台码流采集，云台码流是通过主控室PC机的串口设备管理器接入端(RS-232)传入 的，云台码流采集模块依据事先约定的码流编码规则，对云台当前的动作信息进行解析， 判断云台当前的水平旋转方向、垂直旋转方向以及预制位的信息；

(3)烟火智能图像识别，烟火图像识别模块是林火识别报警系统实现火灾探测的关键，根据 火焰烟雾的行为特征，如：颜色、颜色分布、形状、轮廓、纹理等，利用森林背景图像与 火灾、烟雾图像在光谱特征、空间几何特征上的差异，运用图像处理方法和复杂的识别算 法，对林区图像进行分析，判断林区图像上是否有疑似火点；

(4)云台控制，用户可以通过对云台的控制来实现镜头的景深、焦距以及光圈的调节，还可 以通过云台的上下左右调节来获取不同角度的图像。火灾发生时，林火报警模块发出报警 信息，同时云台控制模块向林火监测于系统发送锁定云台的动作指令，从而控制云台固定 范围(或定点)扫描；

(5)林火定位，当监测到烟火后，系统锁定云台，由当前瞭望塔的高度、云台的方位、摄像 机的焦距等相关信息，依据公式算出发生森林火灾的位置。

具体实施方式

A、基于颜色的预判算法

通常森林大部分时间处于无火源的状态，故可对从视频流截取的并转换为BMP格式的 图像先进行简单的判断。本系统采用基于颜色的算法检测图像的状态：不论在什么情况下， 由于火焰的外焰高温部分是绝对高温，并且火焰本身的亮度大多集中在红色，火的颜色总 是表现为红色的，故在火的算法中，我们首先对图像进行了的一次预判：即判断该图像是 否有红色的信息，若没有红色的区域，就根本不用执行其它火的算法，这样就大大加快了 识别效率。其算法为：

Pi(x，y)∈[R1，R2]

其中，Pi(x，y)为待处理的图像像素的RGB值，[R1，R2]为实验确定后的表现为火的 红色阀值。当Pi(x，y)∈[R1，R2]时，则判定有疑似火源，取用红色通道，舍弃其他两个 通道的颜色，而单独对红色通道进行识别处理，并将该区域从背景中分离出来[]。接着进 入下面对各种林火行为特征的算法判断。当Pi(x,y)∉[R1,R2]]]>时，则判定无火，于是判 断该图像是否出现烟。

B、基于烟火颜色分布的算法