[发明专利]一种用于无人驾驶船舶的智能监控灭火方法

摘要

本发明基于无人驾驶船舶的背景下提出一种智能火灾检测模块和智能评估模块并在此基础上结合发明了一种针对无人驾驶船的智能灭火方法，这项发明从类人脑角度对出现火灾时应对火灾的措施进行分析，将人工智能算法和视觉检测技术很好的结合，设计出基于双目视觉和智能检测算法的点对点火灾监控，和火灾智能评估模块，以及智能灭火措施来实现对船舶火灾的实时监测。本发明的提出诣在满足无人驾驶船舶的要求，在方法上实现无人驾驶船舶的智能化，包括智能检测，智能评估，以及采取智能性地采取灭火措施。遂本文设计一种基于视觉方面可以代替人工实现智能检测、智能评估以及逐级采取智能灭火措施的智能监控方法。

主权项

1.一种用于无人驾驶船舶的一种智能监控灭火方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：双目视觉实现火焰检测步骤1：船舶火灾易发生点的数据统计；通过现有技术并参考书本对易发生火灾点的统计得出常见火灾发生点为机械舱室、供给舱室、居住舱室和甲板储藏舱室；步骤2：数据集制作；拍摄火灾视频，通过OpenCV进行帧提取获取图片，并从网页爬取船舶火灾的图片，并通过数据增强中的镜像、旋转等方式对图片进行处理最终获取尽可能多的火焰图片；步骤3：目标检测算法模型进行训练；对MSSD目标检测算法在caffe环境下采用训练集和测试集所占比列为0.95:0.5的方式进行训练，最终实现对火焰检测的精确度值为0.986；步骤4：对易发生火灾点安装标定好的双目视觉摄像头和灭火喷头，通过双目摄像头定位原理和目标检测算法的结合获取火灾三维坐标实现火灾实时有效的定位；双目视觉摄像头从不同视角采集火焰图像，其中摄像机的焦距都是f,两摄像机的光轴之间的距离为b,O_l和O_r分别为左右摄像头的光心，摄像头坐标系的三维坐标为P(x_c,y_c,z_c)，点P在双目视觉左右像平面的投影中心坐标分别为P(x_l,y_l)和P(x_r,y_r)，由像似三角形得到：x_l＝fx_c/z_cx_r＝f(x_c‑b)/z_cy_l＝y_r＝fy_c/z_c另视差d＝x_r‑x_l,则得到空间点P在摄像机坐标系中的三维坐标：x_c＝bx_l/dy_c＝by_l/d＝by_r/dz_c＝bf/d则P(x_c,y_c,z_c)即为火焰中心点在摄像头坐标系的三维坐标；依据摄像头坐标系安装灭火碰头其坐标位置为P(x_d,y_d,z_d)，由此可计算出两者之间的距离：d_x＝x_c‑x_dd_y＝y_c‑y_dd_z＝z_c‑z_d(x_min,y_min,x_max,y_max)为目标检测算法火焰位置信息输出，(x_min,y_min)为检测框的左上角坐标，(x_max,y_max)为检测框的右下角坐标，然后通过可计算出在像素为300*300的图像中火焰检测框的中心坐标(x₀,y₀)，(x₁,y₁)针对双目视觉摄像头中视频监控画面像素值1920*1080，即可计算出在像素为1920*1080的图像中其位置坐标为(6.4*x₀,3.6*y₀)，(6.4*x₁,3.6*y₁)，则可得点P在双目视觉左右像平面的投影中心坐标P(x_l,y_l)和P(x_r,y_r)对应为：然后利用双目视觉原理由P(x_l,y_l)和P(x_r,y_r)计算出火焰相对摄像机坐标系的三维坐标P(x_c,y_c,z_c)；步骤5：由中央处理器将目标监测算法、双目视觉摄像头和灭火喷头进行数据连接实现易发生火灾监测点的点对点监测；步骤二：智能评估步骤6：预先划定火灾等级标准，制定Fire_IOU智能评估算法标准,标准设定如下：A_fire＝6.4(x_max‑x_min)*3.6(y_max‑y_min)A_zong＝1920*1080即:A_fire为目标检测算法输出在1920*1080像素下火焰的检测框面积；A_zong为像素点为1920*1080的检测画面总面积；其中火灾等级判别标准为：Fire_IOU<1/8为早期可控火灾1/8<Fire_IOU<2/3为中期可控火灾2/3<Fire_IOU为后期不可控火灾步骤7：智能评估算法对监测结果计算，获取评估计算结果判断火灾等级；步骤8：评估结果反馈给中央处理器；步骤三：智能灭火步骤9；针对智能评估火灾等级预先设定相应的灭火措施；当双目视觉摄像头检测到火灾时智能评估模块将进行Fire_IOU的计算，当其值小于1/8时中央处理器将采取点对点喷嘴灭火，当其值大于1/8且小于2/3时采用辅助灭火方式，当火灾不可控时即采取关闭通风口措施；步骤10：双目视觉实现实时监测并将结果反馈智能评估和灭火模块实现控制。