[发明专利]一种图像型火灾探测器的火焰快速定位方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理，特别涉及图像型火灾探测器的火焰快速定位方法及装置。

背景技术

图像型火灾探测器是利用图像处理算法、人工智能分析等方式，对图像中的火焰进行识别报警的专用设备。因为所有的火焰检测分析工作都是基于图像进行的，对于出现在图像中的火焰的轮廓、形状、位置等进行分析所使用的度量基础单位是像素，并且火焰的位置也是以CCD平面所在的二维坐标系来描述。

但是在实际的应用环境中，火焰发生的位置应当是三维空间中的一个点，因此如何通过预先标定的手段，将火焰在图像中的像素坐标，快速转换为实际场景中的真实坐标值，对于在火灾现场实现火焰的快速定位，从而积极联动其他自动灭火设备以抑制火情，具有重大的使用价值。

在特种火灾探测器的国家标准（GB15631-2008）中，也明确对图像型火灾探测器的定位精度提出了要求，即图像型火灾探测器在实现报警功能的同时，还应当能够对火焰的真实位置坐标进行输出显示。国家标准中的真实位置坐标指的是火焰在水平平面中的二维坐标，对火焰的高度没有要求，即假定火焰是在地表附近燃烧的。

为了实现从图像坐标系（也称参考坐标系）到空间坐标系（真实坐标系）的转换方法，通常会借鉴在相机标定的技术和方法。申请号为200910253340.4的中国专利中使用点对和平行线求解图像坐标系与地面世界坐标系中各对应点的坐标换算关系；申请号为200710051485.7的中国专利中利用三维直接线性变换求解标定参数，从而得到坐标系的换算方法。但上述方法大多是利用图像透视变换原理，通过预先标定的点对，来求解三维真实空间坐标系上的点投影到CCD平面二维坐标系时，二者的变换矩阵的值。求解过程需要进行大量的线性代数计算，并且涉及到矩阵的广义逆计算，整个过程计算量大，对标定参数敏感，要求事先进行精确的预标定工作。

综上所述，目前迫切需要提出一种快速的图像型火灾探测器的火焰定位方法及装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于实现专为图像型火灾探测器设计的火焰快速定位方法。

为达到上述目的，按照本发明的第一个方面，提供了一种图像型火灾探测器的火焰快速定位方法，该方法包括：

第一步骤，根据参考点的图像坐标和空间坐标，获取目标点在y方向上图像坐标对应的空间坐标； 

第二步骤，根据参考点的图像坐标和空间坐标，获取目标点在x方向上图像坐标对应的空间坐标；

第三步骤，根据获取的目标点分别在y方向、x方向上图像坐标对应的空间坐标，输出空间坐标。

所述第一步骤进一步包括：

步骤a：设定b₀的初始值为h_r/2，h_r为图像的像素高度，参考点的图像坐标为(x₁,y₁)、(x₂,y₂) …(x_m,y_m)，其对应的空间坐标为(X₁,Y₂)、(X₂,Y₂)…(X_m,Y_m)，m为参考点的个数，m∈[4，6]；

步骤b：根据b₀分别获取k、c，其公式如下：

并根据获取的k、c，获取b，其公式如下：

步骤c：计算b与b₀的差值diff_b，即diff_b= |b-b₀|，如果diff_b＞T_b，则对b₀进行调整，并转入步骤b，如果diff_b≤T_b，则输出b、k、c，并转入步骤d；其中对b₀进行调整具体如下：如果b＞b₀，则b₀= b₀+1，如果b＜b₀，则b₀= b₀-1；T_b∈[2mm，20mm]；

步骤d：根据b、k、c，获取在y方向上图像坐标对应的空间坐标，其公式如下：

其中，y_j为目标点在y方向上的图像坐标，Y_j为目标点在y方向上的空间坐标。