CN111564017B - 一种森林火灾智能预警装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种森林火灾智能预警装置,包括:巡逻装置、监管平台和多个设置在森林里的图像采集装置;巡逻装置用于根据其采集的森林图像进行火灾检测,当检测到存在火灾时,将森林图像信息通过通信模块发送到监管平台;监管平台用于对由图像采集装置发送的森林图像信息进行火灾检测,并根据由至少两个由不同的图像采集装置或巡逻装置采集并检测到存在火灾的森林图像信息对火灾位置进行定位,获取发生火灾的定位信息并发送到巡逻装置,由巡逻装置到达火灾发生点进行灭火扑救。本申请巡逻装置能够第一时间到达火灾现场,并对火灾进行扑救,有效抑制森林火灾的蔓延。
Description
技术领域
本发明涉及森林火灾预警技术领域,特别是一种森林火灾智能预警装置。
背景技术
目前,森林防火越来越受到人们和国家森林防火指挥部的重视。由于森林覆盖面积大,地势复杂,如果森林火灾产生初期没有被及时发现并扑救,将快速蔓延并严重破坏森林资源,多年的造林护林成果将毁于一旦,严重破坏生态环境,造成极大的经济损失,更为严重的是会造成救援人员的伤亡。
发明内容
针对上述问题,本发明旨在提供一种森林火灾智能预警装置。
本发明的目的采用以下技术方案来实现:
提出一种森林火灾智能预警装置,包括:巡逻装置、监管平台和多个设置在森林里的图像采集装置;
巡逻装置包括移动模块、图像采集模块、处理模块、通信模块和灭火模块;
移动模块用于驱动巡逻装置在指定区域巡逻;
图像采集模块用于获取森林图像信息,其中森林图像信息包括森林图像、图像采集的定位信息和采集角度信息;
处理模块用于根据采集的森林图像进行火灾检测,当检测到存在火灾时,将森林图像信息通过通信模块发送到监管平台;
多个图像采集装置以设定的位置和拍摄角度进行设置,用于获取森林图像信息并发发送到监管平台;
监管平台用于对由图像采集装置发送的森林图像信息进行火灾检测,并根据由至少两个由不同的图像采集装置或巡逻装置采集并检测到存在火灾的森林图像信息对火灾位置进行定位,获取发生火灾的定位信息并发送到巡逻装置;
巡逻装置还包括,当通信模块接收到由监管平台发送的火灾定位信息后,移动到发生火灾的位置,通过灭火模块对着火点进行扑救。
在一种实施方式中,巡查装置的图像采集模块为智能摄像机,包括OPENMV智能摄像头。
在一种实施方式中,图像采集装置为智能摄像机,包括OPENMV智能摄像机。
在一种实施方式中,灭火模块包括灭火器。
在一种实施方式中,监管平台包括数据收发模块、火灾检测模块和火灾定位模块;
数据收发模块分别与巡逻装置和图像采集装置通信连接,通过无线网络与巡逻装置和图像采集装置实现数据的接收和发送;
火灾检测模块用于对接收的森林图像进行火灾检测;
火灾定位模块,用于根据至少两个由不同的图像采集装置或巡逻装置采集并检测到存在火灾的森林图像信息,计算火灾发生的具体定位。
在一种实施方式中,巡逻装置的移动模块还包括超声波传感器;
巡逻装置在移动过程中基于超声波传感器反馈的信息进行自动避障控制。
在一种实施方式中,巡逻装置还包括:当巡逻装置移动至着火点附近时,其根据图像采集模块获取的图像检测着火点的位置,并调节灭火模块的角度正对着火点,对着火点进行灭火。
在一种实施方式中,火灾检测模块对接收的森林图像进行火灾检测,包括:
采用训练好的火灾检测网络模型对接收的森林图像进行火灾检测。
在一种实施方式中,火灾定位模块包括:
针对检测到存在火灾的森林图像,获取该森林图像转化到Lab颜色空间,分别获取像素点的Lab分量;其中L表示亮度信息,a和b表示两个颜色通道,其中a表示从洋红色至绿色的范围,b表示从黄色至蓝色的范围;
根据像素点的LAB分量进行二值化处理,其中采用的二值化函数为:
式中,E(x,y)表示像素点(x,y)的二值化结果,L(x,y)、a(x,y)、b(x,y)分别表示像素点(x,y)在Lab颜色空间中的L、a、b分量;
根据二值化结果E(x,y)=1的像素点的坐标位置获取火焰区域的中心位置;
根据火焰区域的中心位置在图像中距离图像中心的左右偏移位置,计算该火焰区域相对图像采集中心角度的偏移量,并根据该角度的偏移量,结合该图像采集的定位信息,在二维森林坐标系中以该图像采集的定位坐标为起点,沿该角度的偏移量作为延长角度标记标定直线;
重复上述操作,根据其他检测到存在火灾的森林图像获取对应标定直线;
根据多个标定直线于二维森林坐标系中的交点的坐标作为火灾发生的具体定位信息。
本发明的有益效果为:
针对现有技术中,对森林防火检测***关注点主要在森林火灾检测***的研究,本申请预警装置,将森林火灾检测和扑救进行智能结合应用,通过在巡逻装置中搭载智能摄像头作为巡逻装置在森林中进行移动巡逻对火灾的监测装置,根据设定的火灾检测模型对采集的森林图像进行检测,当检测到火灾发生时,将图像信息、定位信息、拍摄角度信息等发送到检测平台。同时检测平台结合固定设置在森林中不同位置、不同朝向的图像采集装置获取的森林图像进行森林火灾检测,并且根据多个于不同位置不同朝向获取的森林图像对火灾点进行准确定位,有助于为救援队伍提供信息第一时间到达火灾现场进行扑救。
同时,在获取火灾点的准确定位后,将定位信息发送到巡逻装置,由巡逻装置根据自身定位信息与火灾点的定位信息自动寻路至火灾点,通过其上的灭火器对火灾点进行灭火,巡逻装置能够第一时间到达火灾现场,并对火灾进行扑救,有效抑制森林火灾的蔓延。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明,但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制,对于本领域的普通技术人员,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明智能预警装置的框架结构图;
图2为本发明巡逻装置的框架结构图;
图3为本发明监管平台的框架结构图;
图4为本发明一种实施方式中火灾定位方法示意图。
附图标记:
巡逻装置1、监管平台2、图像采集装置3、移动模块11、图像采集模块12、处理模块13、通信模块14、灭火模块15、数据收发模块21、火灾检测模块22、火灾定位模块23
具体实施方式
结合以下应用场景对本发明作进一步描述。
参见图1、图2,其示出一种森林火灾智能预警装置,包括:巡逻装置1、监管平台2和多个设置在森林里的图像采集装置3;
巡逻装置1包括移动模块11、图像采集模块12、处理模块13、通信模块14和灭火模块15;
移动模块11用于驱动巡逻装置1在指定区域巡逻;
图像采集模块12用于获取森林图像信息,其中森林图像信息包括森林图像、图像采集的定位信息和采集角度信息;
处理模块13用于根据采集的森林图像进行火灾检测,当检测到存在火灾时,将森林图像信息通过通信模块14发送到监管平台2;
多个图像采集装置3以设定的位置和拍摄角度进行设置,用于获取森林图像信息并发发送到监管平台2;
监管平台2用于对由图像采集装置3发送的森林图像信息进行火灾检测,并根据由至少两个由不同的图像采集装置3或巡逻装置1采集并检测到存在火灾的森林图像信息对火灾位置进行定位,获取发生火灾的定位信息并发送到巡逻装置1;
巡逻装置1还包括,当通信模块14接收到由监管平台2发送的火灾定位信息后,移动到发生火灾的位置,通过灭火模块15对着火点进行扑救。
在一种实施方式中,巡查装置的图像采集模块12为智能摄像机,包括OPENMV智能摄像头。
在一种实施方式中,图像采集装置3为智能摄像机或图像传感器,包括OPENMV智能摄像机。
在一种实施方式中,灭火模块15包括灭火器。
在一种实施方式中,图像采集的定位信息由巡逻装置1或图像采集装置3中设置的定位单元提供,该定位信息可表示为二维森林坐标系中的坐标;采集角度信息由巡逻装置1或图像采集装置3中设置在摄像机镜头中的方位传感器提供,表示镜头中心正对的角度,或者镜头拍摄角度所包含的角度。
在一种实施方式中,参见图3,监管平台2包括数据收发模块21、火灾检测模块22和火灾定位模块23;
数据收发模块21分别与巡逻装置1和图像采集装置3通信连接,通过无线网络与巡逻装置1和图像采集装置3实现数据的接收和发送;
火灾检测模块22用于对接收的森林图像进行火灾检测;
火灾定位模块23,用于根据至少两个由不同的图像采集装置3或巡逻装置1采集并检测到存在火灾的森林图像信息,计算火灾发生的具体定位。
在一种实施方式中,巡逻装置1的移动模块11还包括超声波传感器,超声波传感器可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能,同时子带温度传感器对测距结果进行校正;
巡逻装置1在移动过程中基于超声波传感器反馈的信息进行自动避障控制。
在一种实施方式中,巡逻装置1还包括:当巡逻装置1移动至着火点附近时,其根据图像采集模块12获取的图像检测着火点的位置,并调节灭火模块15的角度正对着火点,对着火点进行灭火。
当巡逻装置1移动至距离火源点小于设定的阈值距离时,根据图像采集模块12获取的图像对小车的朝向进行调节,使得灭火模块15正对着火点,并自动启动灭火模块15对着火点进行灭火扑救。
在一种实施方式中,火灾检测模块22对接收的森林图像进行火灾检测,包括:
采用训练好的火灾检测网络模型对接收的森林图像进行火灾检测。
在一种实施方式中,巡逻装置的处理模块对森林图像进行火灾检测的方法与监管平台对图像采集装置采集的森林图像进行火灾检测的方法相同;同时也可以根据需要采用不相同的火灾检测算法。
在一种实施方式中,火灾定位模块23包括:
针对检测到存在火灾的森林图像,获取该森林图像转化到Lab颜色空间,分别获取像素点的Lab分量;其中L表示亮度信息,a和b表示两个颜色通道,其中a表示从洋红色至绿色的范围,b表示从黄色至蓝色的范围;
根据像素点的Lab分量进行二值化处理,其中采用的二值化函数为:
式中,E(x,y)表示像素点(x,y)的二值化结果,L(x,y)、a(x,y)、b(x,y)分别表示像素点(x,y)在Lab颜色空间中的L、a、b分量;
根据二值化结果E(x,y)=1的像素点的坐标位置获取火焰区域的中心位置;其中,根据二值化结果,可以通过计算所有E(x,y)=1的像素点位置的质心位置获得,同时在计算中心位置时,也可以加入相应的去噪处理提出噪声像素点以提高火焰区域中心位置计算的精确度;
根据火焰区域的中心位置在图像中距离图像中心的左右偏移位置,计算该火焰区域相对图像采集中心角度的偏移量,并根据该角度的偏移量,结合该图像采集的定位信息,在二维森林坐标系中以该图像采集的定位坐标为起点,沿该角度的偏移量作为延长角度标记标定直线;
重复上述操作,根据其他检测到存在火灾的森林图像获取对应标定直线;
根据多个标定直线于二维森林坐标系中的交点的坐标作为火灾发生的具体定位信息。
上述实施方式中,提出了一种通过设定的Lab分量阈值对图像中的火焰区域中心位置进行标定的方法,该方法中能够根据火焰在Lab图像中的特性,准确筛选出火焰区域,为后续的火灾发生位置定位奠定了基础。
参见图4,下面以基于三幅检测到火灾发生的森林图像为例,说明火灾定位的方法;
假设三幅图像对应的获取位置分别为(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3),
在其中一幅森林图像中,获取火灾区域的中心位置距离图像左右两侧的边缘分别为d1和d2,设摄像机与火灾区域中心位置的连线将摄像机的水平可视角度分为了α和β两个角,根据正弦定理,可得
其中α+β=θ,θ为摄像机的水平可视总角度,可得下式:
在二维森林坐标系中,以该图像采集定位的坐标为起点,沿中心角度偏移量的方向做标定直线,并计算该标定直线的方程,通过不同位置采集的图像对同一火灾发生位置检测结果,计算得到多条拍摄位置与火灾发生位置连线的方程;通过求解方程组,求出多条标定直线的交点,能够准确获取火灾发生位置的定位信息。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当分析,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (3)
1.一种森林火灾智能预警装置,其特征在于,包括:巡逻装置、监管平台和多个设置在森林里的图像采集装置;
所述巡逻装置包括移动模块、图像采集模块、处理模块、通信模块和灭火模块;
所述移动模块用于驱动所述巡逻装置在指定区域巡逻;
所述图像采集模块用于获取森林图像信息,其中所述森林图像信息包括森林图像、图像采集的定位信息和采集角度信息;
所述处理模块用于根据采集的森林图像进行火灾检测,当检测到存在火灾时,将森林图像信息通过通信模块发送到监管平台;
所述多个图像采集装置以设定的位置和拍摄角度进行设置,用于获取森林图像信息并发发送到监管平台;
所述监管平台用于对由图像采集装置发送的森林图像信息进行火灾检测,并根据至少两个检测到存在火灾的森林图像信息对火灾位置进行定位,获取发生火灾的定位信息并发送到巡逻装置,其中所述至少两个检测到存在火灾的森林图像信息由不同的图像采集装置或巡逻装置获取;
所述巡逻装置还包括,当通信模块接收到由监管平台发送的火灾定位信息后,移动到发生火灾的位置,通过灭火模块对着火点进行扑救;
其中,所述监管平台包括数据收发模块、火灾检测模块和火灾定位模块;
所述数据收发模块分别与所述巡逻装置和图像采集装置通信连接;
所述火灾检测模块用于对接收的森林图像进行火灾检测;
所述火灾定位模块,用于根据至少两个检测到存在火灾的森林图像信息,计算火灾发生的具体定位,其中所述至少两个检测到存在火灾的森林图像信息由不同的图像采集装置或巡逻装置获取;
所述火灾检测模块对接收的森林图像进行火灾检测,包括:
采用训练好的火灾检测网络模型对接收的森林图像进行火灾检测;
所述火灾定位模块包括:
针对检测到存在火灾的森林图像,获取该森林图像转化到Lab颜色空间,分别获取像素点的Lab分量;其中L表示亮度信息,a和b表示两个颜色通道,其中a表示从洋红色至绿色的范围,b表示从黄色至蓝色的范围;
根据像素点的LAB分量进行二值化处理,其中采用的二值化函数为:
式中,E(x,y)表示像素点(x,y)的二值化结果,L(x,y)、a(x,y)、b(x,y)分别表示像素点(x,y)在Lab颜色空间中的L、a、b分量;
根据二值化结果E(x,y)=1的像素点的坐标位置获取火焰区域的中心位置;
根据火焰区域的中心位置在图像中距离图像中心的左右偏移位置,计算该火焰区域相对图像采集中心角度的偏移量,并根据该角度的偏移量,结合该图像采集的定位信息,在二维森林坐标系中以该图像采集的定位坐标为起点,沿该角度的偏移量作为延长角度标记标定直线;
重复上述操作,根据其他检测到存在火灾的森林图像获取对应标定直线;
根据多个所述标定直线于二维森林坐标系中的交点的坐标作为火灾发生的具体定位信息。
2.根据权利要求1所述的一种森林火灾智能预警装置,其特征在于,所述巡逻装置的移动模块还包括超声波传感器;
巡逻装置在移动过程中基于超声波传感器反馈的信息进行自动避障控制。
3.根据权利要求1所述的一种森林火灾智能预警装置,其特征在于,所述巡逻装置还包括:当巡逻装置移动至着火点附近时,其根据图像采集模块获取的图像检测着火点的位置,并调节灭火模块的角度正对着火点,对着火点进行灭火。
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