[发明专利]一种基于机器视觉的智能化消防炮系统及工作方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的智能化消防炮系统及工作方法，涉及消防领域，能够在灭火作业中对火场进行智能跟踪瞄准，快速、精准地将灭火水剂输送至着火区域，实时跟踪火场位置变化，持续跟踪灭火。本发明包括视觉伺服机构以及消防炮；视觉伺服机构包括红外相机、自然光相机以及机构支架；视觉伺服机构通过机构支架安装于消防炮上方；消防炮包含消防炮头、进水管以及第一步进电机和第二步进电机；第一步进电机安装于消防炮下方调整消防炮水平角度；第二步进电机安装于消防炮中部位置调整消防炮头俯仰角度。本发明实现在灭火作业过程中对火场的瞄准跟踪，快速、精准地将灭火水剂输送至着火区域，实时跟踪火场位置变化，持续跟踪灭火。

技术领域

本发明涉及消防领域，尤其涉及一种基于机器视觉的智能化消防炮系统及工作方法。

背景技术

伴随智能化技术的兴起，消防炮也在朝着智能化的方向发展。现役消防炮多为手动操作方式，存在灭火效率低、对于专业经验要求高。消防人员需要长时间的学习和练习，才能熟练掌握消防炮的使用，在灭火作业中充分发挥消防炮的作用，需要较高的学习成本，在灭火作业中也需要消防人员全称参与火场的识别、瞄准，工作量较大。

发明内容

本发明提供一种基于机器视觉的智能化消防炮系统及工作方法，能够在灭火作业中对火场进行智能跟踪瞄准，快速、精准地将灭火水剂输送至着火区域，实时跟踪火场位置变化，持续跟踪灭火。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于机器视觉的智能化消防炮系统，包括：红外相机、自然光相机、机构支架、消防炮头、第一步进电机、第二步进电机、进水管、消防炮及中心控制器。

消防炮底部连接进水管，消防炮的下方安装第一步进电机，第一步进电机带动消防炮做偏航运动。消防炮的顶部安装弯管，弯管上安装消防炮头，消防炮头上安装第二步进电机，第二步进电机带动消防炮头做俯仰运动。

弯管上还安装机构支架，机构支架上安装红外相机和自然光相机，红外相机的光轴和消防炮瞄准方向位于同一竖直平面，并且平行；自然光相机位于消防炮头的后上方侧边位置。

红外相机、自然光相机连接中心控制器，中心控制器连接并控制第一步进电机、第二步进电机。

本发明还提供一种基于机器视觉的智能化消防炮系统的工作方法，适用于的一种基于机器视觉的智能化消防炮系统，包括：

红外相机采集火场红外图像，自然光相机采集消防炮头的射流轨迹近场图像，并发送至中心控制器；

中心控制器解析火场红外图像中的火场中心点，并计算火场中心点与火场红外图像几何中心点在水平方向的偏差，中心控制器控制第一步进电机调整消防炮的水平位置，直至火场中心点与火场红外图像几何中心点位于同一竖直方向；

中心控制器解析射流轨迹近场图像的几何特征，并计算射流轨迹近场图像的几何特征与射流轨迹模型的偏差，中心控制器控制第二步进电机调整消防炮的俯仰角度，直至射流轨迹近场图像的几何特征完全匹配射流轨迹模型。

进一步的，火场中心点的解析方法为：中心控制器遍历火场红外图像找寻最高温度点的像素位置，将该位置标记为火场中心点的像素位置。

进一步的，射流轨迹近场图像的几何特征的解析方法为：中心控制器采用图像处理方法解析所述射流轨迹近场图像中射流轨迹的入射角度值。

具体包括：

采用高斯背景减除方法剔除射流轨迹近场图像除射流轨迹以外的背景噪声；

射流轨迹近场图像并计算获取图像中每一列为射流轨迹的像素点坐标均值；

利用像素点坐标均值，采用数值拟合方法获取射流轨迹方程；

迹在图像中起始像素点的位置代入射流轨迹方程计算获取射流轨迹的入射角度值。