專利名稱：林火識別方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及森林防火技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種林火識別方法與系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著造林事業(yè)的不斷發(fā)展，林地面積、林業(yè)蓄積量逐年增加，防火工作成為首要任務(wù)。森林火災(zāi)是世界性的林業(yè)重要災(zāi)害之一，年年都有一定數(shù)量的發(fā)生，造成森林資源的重大損失和全球性的環(huán)境污染。森林火災(zāi)具有突發(fā)性、災(zāi)害發(fā)生的隨機(jī)性、短時間內(nèi)能造成巨大損失的特點(diǎn)。因此一旦有火警發(fā)生，就必須以極快的速度采取撲救措施，而撲救是否及時，決策是否得當(dāng)，重要原因都取決于對林火行為的發(fā)現(xiàn)是否及時，分析是否準(zhǔn)確合理，決策措施是否得當(dāng)。然而，目前森林火險的發(fā)現(xiàn)還依賴于人工瞭望，造成林火發(fā)現(xiàn)不及時、著火點(diǎn)位置判斷不準(zhǔn)確等問題，不利于預(yù)警與救災(zāi)，給森林資源造成極大損害。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述情況，本發(fā)明提出了一種林火識別方法與系統(tǒng)，以提高林火識別的時效性和準(zhǔn)確性。一種林火識別方法，包括步驟:獲取森林監(jiān)測視頻，從中提取每一幀圖像；對提取的圖像進(jìn)行火焰檢測，所述火焰檢測包括如下步驟:將圖像轉(zhuǎn)到HIS空間，統(tǒng)計每個像素的H值，將H值小于等于30的像素標(biāo)記為紅色像素；將圖像劃分為預(yù)定大小的圖像塊；統(tǒng)計每個圖像塊中紅色像素的數(shù)目，若超過預(yù)定數(shù)目，則將該圖像塊標(biāo)記為有疑似火焰；對標(biāo)記為有疑似火焰的圖像塊中的像素的像素值進(jìn)行統(tǒng)計，比較與前一幀圖像中對應(yīng)像素的像素值的差值，若差值超過閾值，則將該像素標(biāo)記為閃爍像素，若標(biāo)記為有疑似火焰的圖像塊中閃爍像素的個數(shù)小于閾值，則判定該圖像塊中沒有火焰，去除該圖像塊有疑似火焰的標(biāo)記；將連續(xù)預(yù)定次數(shù)被標(biāo)記為有疑似火焰的圖像塊判定為有火焰。—種林火識別系統(tǒng),包括:圖像獲取單元，用于獲取森林監(jiān)測視頻，從中提取每一幀圖像；火焰檢測單元，用于對提取的圖像進(jìn)行火焰檢測，所述火焰檢測單元包括:顏色檢測模塊，用于將圖像轉(zhuǎn)到HIS空間，統(tǒng)計每個像素的H值，將H值小于等于30的像素標(biāo)記為紅色像素；
圖像分塊模塊，用于將圖像劃分為預(yù)定大小的圖像塊；色彩判斷模塊，用于統(tǒng)計每個圖像塊中紅色像素的數(shù)目，若超過預(yù)定數(shù)目，則將該圖像塊標(biāo)記為有疑似火焰；閃爍頻率統(tǒng)計模塊，用于對標(biāo)記為有疑似火焰的圖像塊中的像素的像素值進(jìn)行統(tǒng)計，比較與前一幀圖像中對應(yīng)像素的像素值的差值，若差值超過閾值，則將該像素標(biāo)記為閃爍像素，若標(biāo)記為有疑似火焰的圖像塊中閃爍像素的個數(shù)小于閾值，則判定該圖像塊中沒有火焰，去除該圖像塊有疑似火焰的標(biāo)記；火焰判定模塊，用于將連續(xù)預(yù)定次數(shù)被標(biāo)記為有疑似火焰的圖像塊判定為有火焰。本發(fā)明林火識別方法與系統(tǒng)，對林區(qū)監(jiān)測圖像進(jìn)行分析，提取圖像特征，判斷是否符合發(fā)生火情時的特點(diǎn)，若符合則判定為有火焰，實(shí)現(xiàn)了林火識別的目的。避免了原始人工瞭望觀察火情的局限，實(shí)現(xiàn)了林區(qū)管理數(shù)字化、科學(xué)化，大大減少了林業(yè)部門的費(fèi)用支出和管理成本，提高了林區(qū)企業(yè)的效應(yīng)。


圖1為本發(fā)明林火識別方法的流程示意圖；圖2為本發(fā)明林火識別方法中煙霧檢測的流程示意圖；圖3為本發(fā)明林火識別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明林火識別系統(tǒng)中煙霧檢測單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明對林區(qū)圖像進(jìn)行分析，找出可能的火點(diǎn)，再發(fā)給工作人員進(jìn)行確認(rèn)并進(jìn)行相應(yīng)處理，下面結(jié)合附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明。本發(fā)明林火識別方法，如圖1所示，包括步驟:步驟S101、獲取森林監(jiān)測視頻，從中提取每一幀圖像。攝像機(jī)、鏡頭系統(tǒng)和云臺等安裝在鐵塔上，攝像機(jī)在云臺的控制下對森林進(jìn)行監(jiān)測，錄制視頻，本步驟從獲取的視頻中提取圖像，從而按照后續(xù)步驟對圖像進(jìn)行分析，進(jìn)行林火識別。步驟S102、對提取出的每幀圖像進(jìn)行分析，檢測是否存在火焰。步驟S102具體包括如下步驟:步驟S1021、顏色檢測。將圖像轉(zhuǎn)到HIS空間，火焰通常為紅色，而紅色轉(zhuǎn)到HIS空間后H值小于等于30，故將H值滿足此條件的像素標(biāo)記為紅色。步驟S1022、圖像分塊。將圖像劃分為預(yù)定大小的圖像塊，如分為10*10大小的圖
像塊；步驟S1023、色彩判斷。統(tǒng)計每個圖像塊中紅色像素的數(shù)目，若紅色像素占大多數(shù)，則將該圖像塊標(biāo)記為有疑似火焰；步驟S1024、統(tǒng)計閃爍頻率。由于火焰存在閃爍，故其像素值是不穩(wěn)定的，與前一幀圖像比較，像素值差異較大。據(jù)此，對標(biāo)記為有疑似火焰的圖像塊中的像素的像素值進(jìn)行統(tǒng)計，比較與前一幀圖像中對應(yīng)像素的像素值的差值，若差值超過閾值，則將該像素標(biāo)記為閃爍像素，若標(biāo)記為有疑似火焰的圖像塊中閃爍像素的個數(shù)小于閾值，則判定該圖像塊中沒有火焰，去除該圖像塊有疑似火焰的標(biāo)記；步驟S1025、將連續(xù)預(yù)定次數(shù)被標(biāo)記為有疑似火焰的圖像塊判定為有火焰?？芍?，本方法利用火焰的顏色及變化特點(diǎn)，對圖像進(jìn)行分析，判斷是否符合發(fā)生火情時的特點(diǎn)，從而對林火進(jìn)行識別。以上步驟是對明火進(jìn)行識別，實(shí)際情況中，火災(zāi)現(xiàn)場除了明火還伴有煙霧，若能識別出煙霧也說明可能有火災(zāi)發(fā)生。因此，作為一個優(yōu)選的實(shí)施例，本方法還可以對圖像中的煙霧進(jìn)行檢測，煙霧檢測可以在火焰檢測之前或之后進(jìn)行，如圖2所示，其包括以下步驟:步驟S1031、背景建模。利用C0DEB00K算法，根據(jù)預(yù)定幀圖像，如前20-30幀圖像，建立背景模型，此處的背景為非煙霧的森林背景。步驟S1032、變化檢測。對于所述預(yù)定幀圖像后面的每幀圖像，用每個像素的R、G、B值與所述背景模型中相應(yīng)像素的R、G、B值進(jìn)行比對，若差值超過閾值則將該像素標(biāo)記為前景，否則標(biāo)記為背景。步驟S1033、區(qū)域提取。生成一幅標(biāo)記圖像，所述標(biāo)記圖像的前景像素灰度值為255，背景像素灰度值為0，對所述標(biāo)記圖像進(jìn)行中值濾波去掉孤立點(diǎn)，提取每個前景區(qū)域，作為目標(biāo)區(qū)域，并計算其面積和圓形度，去掉面積或圓形度小于閾值的目標(biāo)區(qū)域，對于剩余的每個目標(biāo)區(qū)域，若其像素的R、G、B值中任意兩個值的差值小于閾值，則將該像素判定為灰色像素，而林火煙霧一般為灰色，故統(tǒng)計每個目標(biāo)區(qū)域內(nèi)灰色像素的數(shù)目，并與目標(biāo)區(qū)域面積進(jìn)行比較然后計算該目標(biāo)區(qū)域?yàn)闊熿F的權(quán)值。步驟S1034、跟蹤區(qū)域。跟蹤每個目標(biāo)區(qū)域，并與前一幀圖像相應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行比較，若兩目標(biāo)區(qū)域有重疊，根據(jù)重疊區(qū)域的比例計算一個面積權(quán)值累加到該目標(biāo)區(qū)域的煙霧權(quán)值上，考慮到煙霧一般呈擴(kuò)散和上升狀態(tài)，根據(jù)前后兩幀圖像對應(yīng)目標(biāo)區(qū)域的面積和高度計算一個權(quán)值再次累加到后幀圖像目標(biāo)區(qū)域的煙霧權(quán)值上。步驟S1035、若目標(biāo)區(qū)域的煙霧權(quán)值大于閾值，則說明該區(qū)域可能為煙霧，將該目標(biāo)區(qū)域標(biāo)記為可能有煙霧，考慮到煙霧的連續(xù)性，若目標(biāo)區(qū)域連續(xù)預(yù)定次數(shù)被標(biāo)記為可能有煙霧，則判定該目標(biāo)區(qū)域?yàn)闊熿F。作為一個優(yōu)選的實(shí)施例，本方法還可以對提取的圖像先進(jìn)行預(yù)處理再進(jìn)行火焰檢測和煙霧檢測，以排除干擾。所述預(yù)處理的過程包括:利用高斯函數(shù)對獲取的圖像進(jìn)行平滑去噪；以第一幀圖像為基礎(chǔ)，利用直方圖規(guī)定化對圖像的色彩和亮度進(jìn)行調(diào)整；利用圖像金字塔在預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)對圖像進(jìn)行抖動改正。采用以上步驟，識別出火焰或煙霧后，作為一個優(yōu)選的實(shí)施例，還可以包括以下步驟:圖像塊被判定為有火焰或目標(biāo)區(qū)域被判定為煙霧后，發(fā)出報警；將判定為有火焰的圖像塊和被判定為煙霧的目標(biāo)區(qū)域在圖像中標(biāo)識出來，給出確認(rèn)提示；若未接到確認(rèn)命令，則解除報警，若接到確認(rèn)命令，則向云臺控制模塊發(fā)出鎖定云臺的指令，所述云臺控制模塊為錄制所述森林監(jiān)測視頻的云臺的控制模塊。通過圖像分析識別出可疑火點(diǎn)和煙霧后，還給出提示，提示監(jiān)測人員確認(rèn)是否是火點(diǎn)和煙霧，以進(jìn)一步提高林火識別的準(zhǔn)確性。監(jiān)測人員目視確認(rèn)林火“是”或“否”;如果接到“是”，就向云臺控制模塊發(fā)送鎖定云臺的指令；如果接到“否”，則解除報警，返回到單幀圖像處理的開始階段，循環(huán)進(jìn)行圖像識別。如果經(jīng)過人工交互識別后確認(rèn)為“是”林火，通過帶實(shí)時角度信息回傳的云臺，結(jié)合GIS工作站，將每個火情點(diǎn)的地理位置準(zhǔn)確的顯示在三維電子地圖上，云臺工作時實(shí)時將攝像機(jī)的水平及俯仰角度回傳至防火指揮中心，送入GIS系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時解算，利用數(shù)據(jù)庫中的DEM和ArcGIS的空間分析功能通過軟件來實(shí)現(xiàn)定位，當(dāng)云臺的視線和DEM相交時，根據(jù)水平及俯仰角度和監(jiān)控點(diǎn)的已知位置就可將發(fā)生火情的確切位置在GIS上顯示出來。同時還顯示著火點(diǎn)的三維地形地貌，林火類型。預(yù)留讀取火災(zāi)現(xiàn)場移動氣象站數(shù)據(jù)，以及通往火場的主要道路及通行能力，防火隔離帶的位置及阻火能力，距著火點(diǎn)最近的消防隊(duì)伍的具體位置及趕赴火場所需要的時間等重要指揮信息。本發(fā)明林火識別系統(tǒng)，如圖3所示，包括:圖像獲取單元，用于獲取森林監(jiān)測視頻，從中提取每一幀圖像；火焰檢測單元，用于對提取的圖像進(jìn)行火焰檢測，所述火焰檢測單元包括:顏色檢測模塊，用于將圖像轉(zhuǎn)到HIS空間，統(tǒng)計每個像素的H值，將H值小于等于30的像素標(biāo)記為紅色像素；圖像分塊模塊，用于將圖像劃分為預(yù)定大小的圖像塊；色彩判斷模塊，用于統(tǒng)計每個圖像塊中紅色像素的數(shù)目，若超過預(yù)定數(shù)目，則將該圖像塊標(biāo)記為有疑似火焰；閃爍頻率統(tǒng)計模塊，用于對標(biāo)記為有疑似火焰的圖像塊中的像素的像素值進(jìn)行統(tǒng)計，比較與前一幀圖像中對應(yīng)像素的像素值的差值，若差值超過閾值，則將該像素標(biāo)記為閃爍像素，若標(biāo)記為有疑似火焰的圖像塊中閃爍像素的個數(shù)小于閾值，則判定該圖像塊中沒有火焰，去除該圖像塊有疑似火焰的標(biāo)記；火焰判定模塊，用于將連續(xù)預(yù)定次數(shù)被標(biāo)記為有疑似火焰的圖像塊判定為有火焰。作為一個優(yōu)選的實(shí)施例，如圖4所示，本系統(tǒng)還可以包括煙霧檢測單元，用于對提取的圖像進(jìn)行煙霧檢測，所述煙霧檢測單元包括:背景建模模塊，用于利用C0DEB00K算法，根據(jù)預(yù)定幀圖像建立背景模型；變化檢測模塊，用于對于所述預(yù)定幀圖像之后的每幀圖像，用每個像素的R、G、B值與所述背景模型中相應(yīng)像素的R、G、B值進(jìn)行比對，若差值超過閾值則將該像素標(biāo)記為前景，否則標(biāo)記為背景；區(qū)域提取模塊，用于生成一幅標(biāo)記圖像，所述標(biāo)記圖像的前景像素灰度值為255，背景像素灰度值為0，對所述標(biāo)記圖像進(jìn)行中值濾波去掉孤立點(diǎn)，提取每個前景區(qū)域，作為目標(biāo)區(qū)域，并計算其面積和圓形度，去掉面積或圓形度小于閾值的目標(biāo)區(qū)域，對于剩余的每個目標(biāo)區(qū)域，若其像素的R、G、B值中任意兩個值的差值小于閾值，則將該像素判定為灰色像素，統(tǒng)計目標(biāo)區(qū)域中灰色像素的數(shù)目，并與該目標(biāo)區(qū)域的面積比較得出該目標(biāo)區(qū)域?yàn)闊熿F的權(quán)值；區(qū)域跟蹤模塊，用于跟蹤每個目標(biāo)區(qū)域，并與前一幀圖像相應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行比較，若兩目標(biāo)區(qū)域有重疊，根據(jù)重疊區(qū)域的比例計算一個面積權(quán)值累加到該目標(biāo)區(qū)域的煙霧權(quán)值上，根據(jù)前后兩幀圖像對應(yīng)目標(biāo)區(qū)域的面積和高度計算一個權(quán)值再次累加到后幀圖像目標(biāo)區(qū)域的煙霧權(quán)值上；煙霧判定模塊，用于在目標(biāo)區(qū)域的煙霧權(quán)值大于閾值時，將該目標(biāo)區(qū)域標(biāo)記為可能有煙霧，在目標(biāo)區(qū)域連續(xù)預(yù)定次數(shù)被標(biāo)記為可能有煙霧時，判定該目標(biāo)區(qū)域?yàn)闊熿F。作為一個優(yōu)選的實(shí)施例，本系統(tǒng)還可以包括預(yù)處理單元，用于對提取的圖像先進(jìn)行預(yù)處理再進(jìn)行火焰檢測和煙霧檢測，所述預(yù)處理單元包括:去噪模塊，用于利用高斯函數(shù)對獲取的圖像進(jìn)行平滑去噪；色亮度調(diào)整模塊，用于以第一幀圖像為基礎(chǔ)，利用直方圖規(guī)定化對圖像的色彩和売度進(jìn)行調(diào)整；抖動改正模塊，用于利用圖像金字塔在預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)對圖像進(jìn)行抖動改正。作為一個優(yōu)選的實(shí)施例，本系統(tǒng)還可以包括:報警模塊，用于在圖像塊被判定為有火焰或目標(biāo)區(qū)域被判定為煙霧后，發(fā)出報
m.1=I ，人工交互模塊，用于將判定為有火焰的圖像塊和被判定為煙霧的目標(biāo)區(qū)域在圖像中標(biāo)識出來，給出確認(rèn)提示；確認(rèn)命令處理模塊，用于在未接到確認(rèn)命令時，解除報警，在接到確認(rèn)命令后，向云臺控制模塊發(fā)出鎖定云臺的指令，所述云臺控制模塊為錄制所述森林監(jiān)測視頻的云臺的控制模塊。作為一個優(yōu)選的實(shí)施例，本系統(tǒng)還可以包括:著火點(diǎn)位置確定模塊，用于在所述確認(rèn)命令處理模塊發(fā)出鎖定云臺的指令后，獲取云臺攝像機(jī)的水平及俯仰角度，利用GIS系統(tǒng)的空間分析功能，確定著火點(diǎn)的確切位置，并在GIS系統(tǒng)的三維地圖上顯示出來；救災(zāi)方案顯示模塊，用于在GIS系統(tǒng)的三維地圖上還顯示著火點(diǎn)的三維地形地貌、林火類型、氣象站數(shù)據(jù)，以及通往著火點(diǎn)的主要道路及通行能力、防火隔離帶的位置及阻火能力、距著火點(diǎn)最近的消防隊(duì)伍的具體位置及趕赴著火點(diǎn)所需要的時間。本系統(tǒng)是基于圖像分析的林火識別系統(tǒng)，由以上實(shí)施例可知，本系統(tǒng)除了可以自動對林火進(jìn)行識別外，還可以進(jìn)行預(yù)警、交互、火點(diǎn)定位及后續(xù)處理。相比人工瞭望的方法，本系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)火情，準(zhǔn)確定位著火點(diǎn)，并給出相應(yīng)解決方案，實(shí)現(xiàn)了林區(qū)管理數(shù)字化、科學(xué)化，大大減少了林業(yè)部門的費(fèi)用支出和管理成本，提高了林區(qū)企業(yè)的效應(yīng)。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種林火識別方法，其特征在于，包括步驟: 獲取森林監(jiān)測視頻，從中提取每一幀圖像； 對提取的圖像進(jìn)行火焰檢測， 所述火焰檢測包括如下步驟: 將圖像轉(zhuǎn)到HIS空間，統(tǒng)計每個像素的H值，將H值小于等于30的像素標(biāo)記為紅色像素； 將圖像劃分為預(yù)定大小的圖像塊； 統(tǒng)計每個圖像塊中紅色像素的數(shù)目，若超過預(yù)定數(shù)目，則將該圖像塊標(biāo)記為有疑似火焰； 對標(biāo)記為有疑似火焰的圖像塊中的像素的像素值進(jìn)行統(tǒng)計，比較與前一幀圖像中對應(yīng)像素的像素值的差值，若差值超過閾值，則將該像素標(biāo)記為閃爍像素，若標(biāo)記為有疑似火焰的圖像塊中閃爍像素的個數(shù)小于閾值，則判定該圖像塊中沒有火焰，去除該圖像塊有疑似火焰的標(biāo)記； 將連續(xù)預(yù)定次數(shù)被標(biāo)記為有疑似火焰的圖像塊判定為有火焰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的林火識別方法，其特征在于，還包括步驟:對提取的圖像進(jìn)行煙霧檢測， 所述煙霧檢測包括如下步驟: 利用CODEBOOK算法，根據(jù)預(yù)定幀圖像建立背景模型； 對于所述預(yù)定幀圖像之后的每幀圖像，用每個像素的R、G、B值與所述背景模型中相應(yīng)像素的R、G、B值進(jìn)行比對，若差值超過閾值則將該像素標(biāo)記為前景，否則標(biāo)記為背景；生成一幅標(biāo)記圖像，所述標(biāo)記圖像的前景像素灰度值為255，背景像素灰度值為0，對所述標(biāo)記圖像進(jìn)行中值濾波去掉孤立點(diǎn)，提取每個前景區(qū)域，作為目標(biāo)區(qū)域，計算目標(biāo)區(qū)域的面積和圓形度，去掉面積或圓形度小于閾值的目標(biāo)區(qū)域，對于剩余的每個目標(biāo)區(qū)域，若其像素的R、G、B值中任意兩個值的差值小于閾值，則將該像素判定為灰色像素，統(tǒng)計目標(biāo)區(qū)域中灰色像素的數(shù)目，并與該目標(biāo)區(qū)域的面積比較得出該目標(biāo)區(qū)域?yàn)闊熿F的權(quán)值； 跟蹤每個目標(biāo)區(qū)域，并與前一幀圖像相應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行比較，若兩目標(biāo)區(qū)域有重疊，根據(jù)重疊區(qū)域的比例計算一個權(quán)值累加到該目標(biāo)區(qū)域的煙霧權(quán)值上，根據(jù)前后兩幀圖像對應(yīng)目標(biāo)區(qū)域的面積和高度計算一個權(quán)值再次累加到后幀圖像目標(biāo)區(qū)域的煙霧權(quán)值上； 若目標(biāo)區(qū)域的煙霧權(quán)值大于閾值，則將該目標(biāo)區(qū)域標(biāo)記為可能有煙霧，若目標(biāo)區(qū)域連續(xù)預(yù)定次數(shù)被標(biāo)記為可能有煙霧，則判定該目標(biāo)區(qū)域?yàn)闊熿F。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的林火識別方法，其特征在于，對提取的圖像先進(jìn)行預(yù)處理再進(jìn)行火焰檢測和煙霧檢測，所述預(yù)處理的過程包括: 利用高斯函數(shù)對獲取的圖像進(jìn)行平滑去噪； 以第一幀圖像為基礎(chǔ)，利用直方圖規(guī)定化對圖像的色彩和亮度進(jìn)行調(diào)整； 利用圖像金字塔在預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)對圖像進(jìn)行抖動改正。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的林火識別方法，其特征在于，還包括步驟: 圖像塊被判定為有火焰或目標(biāo)區(qū)域被判定為煙霧后，發(fā)出報警； 將判定為有火焰的圖像塊和被判定為煙霧的目標(biāo)區(qū)域在圖像中標(biāo)識出來，給出確認(rèn)提示；若未接到確認(rèn)命令，則解除報警，若接到確認(rèn)命令，則向云臺控制模塊發(fā)出鎖定云臺的指令，所述云臺控制模塊為錄制所述森林監(jiān)測視頻的云臺的控制模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的林火識別方法，其特征在于，發(fā)出鎖定云臺的指令后，獲取云臺上攝像機(jī)的水平及俯仰角度，利用GIS系統(tǒng)的空間分析功能，確定著火點(diǎn)的確切位置，并在GIS系統(tǒng)的三維地圖上顯示出來， 在GIS系統(tǒng)的三維地圖上還顯示著火點(diǎn)的三維地形地貌、林火類型、氣象站數(shù)據(jù)，以及通往著火點(diǎn)的主要道路及通行能力、防火隔離帶的位置及阻火能力、距著火點(diǎn)最近的消防隊(duì)伍的具體位置及趕赴著火點(diǎn)所需要的時間。
6.—種林火識別系統(tǒng),其特征在于,包括: 圖像獲取單元，用于獲取森林監(jiān)測視頻，從中提取每一幀圖像； 火焰檢測單元，用于對提取的圖像進(jìn)行火焰檢測， 所述火焰檢測單元包括: 顏色檢測模塊，用于將圖像轉(zhuǎn)到HIS空間，統(tǒng)計每個像素的H值，將H值小于等于30的像素標(biāo)記為紅色像素； 圖像分塊模塊，用于將圖像劃分為預(yù)定大小的圖像塊； 色彩判斷模塊，用于統(tǒng)計每個圖像塊中紅色像素的數(shù)目，若超過預(yù)定數(shù)目，則將該圖像塊標(biāo)記為有疑似火焰； 閃爍頻率統(tǒng)計模塊，用于對標(biāo)記為有疑似火焰的圖像塊中的像素的像素值進(jìn)行統(tǒng)計，比較與前一幀圖像中對應(yīng)像素的像素值的差值，若差值超過閾值，則將該像素標(biāo)記為閃爍像素，若標(biāo)記為有疑似火焰的圖像`塊中閃爍像素的個數(shù)小于閾值，則判定該圖像塊中沒有火焰，去除該圖像塊有疑似火焰的標(biāo)記； 火焰判定模塊，用于將連續(xù)預(yù)定次數(shù)被標(biāo)記為有疑似火焰的圖像塊判定為有火焰。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的林火識別系統(tǒng)，其特征在于，還包括煙霧檢測單元，用于對提取的圖像進(jìn)行煙霧檢測， 所述煙霧檢測單元包括: 背景建模模塊，用于利用CODEBOOK算法，根據(jù)預(yù)定幀圖像建立背景模型； 變化檢測模塊，用于對于所述預(yù)定幀圖像之后的每幀圖像，用每個像素的R、G、B值與所述背景模型中相應(yīng)像素的R、G、B值進(jìn)行比對，若差值超過閾值則將該像素標(biāo)記為前景，否則標(biāo)記為背景； 區(qū)域提取模塊，用于生成一幅標(biāo)記圖像，所述標(biāo)記圖像的前景像素灰度值為255，背景像素灰度值為0，對所述標(biāo)記圖像進(jìn)行中值濾波去掉孤立點(diǎn)，提取每個前景區(qū)域，作為目標(biāo)區(qū)域，計算目標(biāo)區(qū)域的面積和圓形度，去掉面積或圓形度小于閾值的目標(biāo)區(qū)域，對于剩余的每個目標(biāo)區(qū)域，若其像素的R、G、B值中任意兩個值的差值小于閾值，則將該像素判定為灰色像素，統(tǒng)計目標(biāo)區(qū)域中灰色像素的數(shù)目，并與該目標(biāo)區(qū)域的面積比較得出該目標(biāo)區(qū)域?yàn)闊熿F的權(quán)值； 區(qū)域跟蹤模塊，用于跟蹤每個目標(biāo)區(qū)域，并與前一幀圖像相應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行比較，若兩目標(biāo)區(qū)域有重疊，根據(jù)重疊區(qū)域的比例計算一個權(quán)值累加到該目標(biāo)區(qū)域的煙霧權(quán)值上，根據(jù)前后兩幀圖像對應(yīng)目標(biāo)區(qū)域的面積和高度計算一個權(quán)值再次累加到后幀圖像目標(biāo)區(qū)域的煙霧權(quán)值上；煙霧判定模塊，用于在目標(biāo)區(qū)域的煙霧權(quán)值大于閾值時，將該目標(biāo)區(qū)域標(biāo)記為可能有煙霧，在目標(biāo)區(qū)域連續(xù)預(yù)定次數(shù)被標(biāo)記為可能有煙霧時，判定該目標(biāo)區(qū)域?yàn)闊熿F。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的林火識別系統(tǒng)，其特征在于，還包括預(yù)處理單元，用于對提取的圖像先進(jìn)行預(yù)處理再進(jìn)行火焰檢測和煙霧檢測，所述預(yù)處理單元包括: 去噪模塊，用于利用高斯函數(shù)對獲取的圖像進(jìn)行平滑去噪； 色亮度調(diào)整模塊，用于以第一幀圖像為基礎(chǔ)，利用直方圖規(guī)定化對圖像的色彩和亮度進(jìn)行調(diào)整； 抖動改正模塊，用于利用圖像金字塔在預(yù)設(shè)的閾值范圍內(nèi)對圖像進(jìn)行抖動改正。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的林火識別系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 報警模塊，用于在圖像塊被判定為有火焰或目標(biāo)區(qū)域被判定為煙霧后，發(fā)出報警； 人工交互模塊，用于將判定為有火焰的圖像塊和被判定為煙霧的目標(biāo)區(qū)域在圖像中標(biāo)識出來，給出確認(rèn)提示； 確認(rèn)命令處理模塊，用于在未接到確認(rèn)命令時，解除報警，在接到確認(rèn)命令后，向云臺控制模塊發(fā)出鎖定云臺的指令，所述云臺控制模塊為錄制所述森林監(jiān)測視頻的云臺的控制模塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的林火識別系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 著火點(diǎn)位置確定模塊，用于在所述確認(rèn)命令處理模塊發(fā)出鎖定云臺的指令后，獲取云臺上攝像機(jī)的水平及俯仰角度，利用GIS系統(tǒng)的空間分析功能，確定著火點(diǎn)的確切位置，并在GIS系統(tǒng)的三維地 圖上顯示出來， 救災(zāi)方案顯示模塊，用于在GIS系統(tǒng)的三維地圖上還顯示著火點(diǎn)的三維地形地貌、林火類型、氣象站數(shù)據(jù)，以及通往著火點(diǎn)的主要道路及通行能力、防火隔離帶的位置及阻火能力、距著火點(diǎn)最近的消防隊(duì)伍的具體位置及趕赴著火點(diǎn)所需要的時間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種林火識別方法與系統(tǒng)，對林區(qū)監(jiān)測圖像進(jìn)行分析，提取圖像特征，判斷是否符合發(fā)生火情時的特點(diǎn)，若符合則判定為有疑似火點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了林火識別的目的，并可以進(jìn)行報警，監(jiān)測人員還可以通過目視辨別有疑似火點(diǎn)的圖像，確認(rèn)該區(qū)域是否發(fā)生了森林火災(zāi)。本方法與系統(tǒng)具有林火自動識別功能，還可以對火情自動報警，結(jié)合GIS系統(tǒng)，對著火點(diǎn)精確定位，清晰成像，避免了原始人工了望觀察火情的局限，實(shí)現(xiàn)了林區(qū)管理數(shù)字化、科學(xué)化，大大減少了林業(yè)部門的費(fèi)用支出和管理成本，提高了林區(qū)企業(yè)的效應(yīng)。
文檔編號G08B17/00GK103106766SQ20131001381
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月14日
發(fā)明者杜江, 楊德明 申請人:廣東賽能科技有限公司