基于圖像處理的森林火災(zāi)檢測文獻(xiàn)綜述(共5頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上本科畢業(yè)論文(設(shè)計)文獻(xiàn)綜述學(xué)生姓名 文慧學(xué)號專業(yè)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化班級機(jī)械09-4指導(dǎo)教師鄭嫦娥基于紅外圖像處理的森林火災(zāi)識別方法研究1國內(nèi)外現(xiàn)狀 國內(nèi)外很多公司、科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)院校都對圖像型火災(zāi)探測技術(shù)進(jìn)行過大量的研究。Bosque 公司的 BSDS 系統(tǒng)采用紅外和普通攝像機(jī)進(jìn)行雙波段監(jiān)控，在準(zhǔn)確識別森林火災(zāi)的同時還可以區(qū)別其它現(xiàn)象的干擾，誤報率較低。在大空間火災(zāi)監(jiān)控方面有 ISLI 公司和 Magnox Electric 公司聯(lián)合開發(fā)的用于電站火災(zāi)監(jiān)控的 VSD8 系統(tǒng)。該系統(tǒng)以視頻運(yùn)動檢測軟件為主體，使用各種濾波器技術(shù)，并與人工智能相結(jié)合，進(jìn)行電站內(nèi)的火災(zāi)

2、監(jiān)控。國內(nèi)相關(guān)單位對于圖像型火災(zāi)探測技術(shù)也進(jìn)行了深入的研究。其中，中國科技大學(xué)的火災(zāi)科學(xué)國家重點(diǎn)實驗室的研究處于國際領(lǐng)先的地位。依托火災(zāi)科學(xué)重點(diǎn)實驗室的科大立安公司已經(jīng)研制出雙波段火災(zāi)探測器 LIAN-DC，并通過相關(guān)反面的驗收，投入實際應(yīng)用。同時，上海交通大學(xué)，西安交通大學(xué)都曾在火災(zāi)探測方面進(jìn)行過積極的研究，并在工程實踐中提出過一些算法，其探測手段主要集中在使用紅外型攝像機(jī)，探測系統(tǒng)的抗干擾性還有待提高。迄今為止，國內(nèi)外圖像型火災(zāi)探測系統(tǒng)還存在誤報率高，自動滅火算法誤差大等問題。還有待提出更多更好的探測算法以及算法的實現(xiàn)方法。2常用的探測系統(tǒng)國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)和各大公司開發(fā)的眾多火災(zāi)探測系統(tǒng)基于

3、各種火災(zāi)識別模式，常見的是感煙探測系統(tǒng)、感溫探測系統(tǒng)、火焰探測系統(tǒng)、氣體探測系統(tǒng)和復(fù)合式探測系統(tǒng)等， 感煙探測系統(tǒng)占有量最高，約70%80%。2.1感煙探測系統(tǒng)感煙式火災(zāi)探測器主要是利用煙霧傳感器探測火災(zāi)中產(chǎn)生的煙霧氣溶膠， 如中國科技大學(xué)提出高靈敏度紅外圖像式煙霧相對濃度測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用利用發(fā)射紅外光，使紅外光穿過煙霧，并用CCD接收紅外光的方法來檢測煙霧濃度。北京林業(yè)大學(xué)的郭煒強(qiáng)也對基于運(yùn)動特征的林火煙霧圖像檢測技術(shù)進(jìn)行研究，感煙是探測系統(tǒng)在國內(nèi)國外研究較多，研究較為成熟。2.2感溫探測系統(tǒng)感溫式煙霧探測器主要是利用一個點(diǎn)型或線纜型的溫度傳感器來探測傳感器周圍溫度的變化或升溫速率。其結(jié)

4、構(gòu)有點(diǎn)型和線纜型，當(dāng)前廣泛使用的是點(diǎn)型電子感溫火災(zāi)探測器和線纜型易熔金屬或記憶金屬感溫火災(zāi)探測器。如美國的智能微塵監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)通過直升機(jī)飛播溫度傳感器來了解火災(zāi)情況；德國發(fā)明的防火機(jī)器昆蟲通過紅外線和生物傳感技術(shù)監(jiān)視森林里的溫度來判斷是否發(fā)生火災(zāi)。2.3感光探測系統(tǒng)（火焰探測系統(tǒng)）感光式火災(zāi)探測器主要是探測火災(zāi)中火焰輻射光波的特性。通常有紅外光探測器和紫外光探測器。（優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)）？2.4氣體探測系統(tǒng)可燃?xì)怏w探測器采用各種光敏元件或傳感器來探測火災(zāi)初期產(chǎn)生的煙氣中某些氣體的濃度或氣體成分，一般的結(jié)構(gòu)為點(diǎn)型。當(dāng)前用于火災(zāi)探測的可燃?xì)怏w探測器主要采用催化燃燒式或者電化學(xué)式探測原理。如葡萄牙的“F3”森林火

5、災(zāi)探測系統(tǒng)則是在探測到煙霧后對大氣進(jìn)行化學(xué)分析然后發(fā)出警報。2.5復(fù)合式探測系統(tǒng)有些場合會綜合使用兩種或者兩種以上的探測方法，或者是同一種方法兩種或兩種以上靈敏度的探測器來提高探測能力和性能。如煙溫復(fù)合式火災(zāi)探測器，雙靈敏度感煙輸出式火災(zāi)探測器。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，森林防火工作正日益走向智能化、系統(tǒng)化、綜合化。因此本畢業(yè)設(shè)計將綜合研究感煙和感溫探測系統(tǒng)，以實現(xiàn)降低火災(zāi)探測系統(tǒng)的誤報率。3林火識別的算法研究目前的紅外熱成像儀林火識別主要依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計者的主觀經(jīng)驗對熱圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，現(xiàn)主要的林火識別算法包括閾值判定法、鄰域閾值判定法和均值對比判定法。3. 1 閾值判定法在紅外熱成像中，溫度越高的

6、區(qū)域圖像的像元值就越大，表現(xiàn)在圖像上就越亮。因此需要根據(jù)試驗，事先設(shè)置紅外熱像儀的著火點(diǎn)的閾值，當(dāng)像元取值高于這一閾值時系統(tǒng)便認(rèn)為發(fā)現(xiàn)著火點(diǎn)。將該閾值設(shè)定為F，則著火點(diǎn)的集合可表示為:Fire = a( i，j) a( i，j ) F，1im，1jn ( 2)3. 2 鄰域閾值判定法該方法仍然需要事先設(shè)置紅外熱像儀的著火點(diǎn)閾值F，當(dāng)像元取值高于這一閾值時，需要該像元取值及該像元周邊八鄰域( 考慮到誤差及紅外熱像儀處于不斷掃描過程中，均值判定法一般不考慮圖像邊緣點(diǎn)的取值，故像元均包含八鄰域) 的取值求平均，若該平均值仍然大于著火點(diǎn)閾值F，則認(rèn)為發(fā)現(xiàn)著火點(diǎn)。設(shè)像元取值及像元周邊八鄰域取值之和為Su

7、m，其算法為:Sum = i + 1x = i 1a( x，j 1) + i + 1x = i 1a( x，j) +i + 1x = i 1a( x，j + 1) ，1 i m，1 j n ( 3)則著火點(diǎn)的集合可以表示為:Fire = a( i，j) a( i，j) F Sum/9 F，1 i m，1 j n 3. 3 均值對比判定法該方法是在均值判定法的基礎(chǔ)之上，求取全圖所有像元取值的平均值A(chǔ)ve，再設(shè)定一個閾值T，當(dāng)像元及周邊八鄰域像元取值的平均值大于Ave + T時，認(rèn)為發(fā)現(xiàn)著火點(diǎn)。全圖所有像元取值的平均值可表示為:Ave = m，ni = 1，j = 1a( i，j ) /m 

8、15; n ( 5)120閾值判定法通過判定單一像元點(diǎn)取值計算火點(diǎn)，靈敏性最高，但也容易受野外個別奇異點(diǎn)干擾; 鄰域閾值判定法提取火點(diǎn)抗干擾能力比閾值判定法有所增強(qiáng)，但能準(zhǔn)確判定火點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離會有所縮短; 均值對比判定法提取火點(diǎn)的時候，可以通過求取均值來排除大多數(shù)干擾，但其監(jiān)測距離最短。為此我們將深入研究監(jiān)測距離長抗干擾能力又比較強(qiáng)的森林火災(zāi)識別算法，以實現(xiàn)算法的最優(yōu)化。4基于紅外圖像分析的圖像處理方法4.1濾波法 平均濾波法處理背景噪音。4.2圖像分割 。4.3閥值確定。5實驗分析的方法林火自動識別算法的參數(shù)設(shè)置受外界環(huán)境的影響較大，必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況進(jìn)行測試和調(diào)整，國內(nèi)已有相當(dāng)多的可以可靠獲取算法參數(shù)的驗證火災(zāi)系統(tǒng)可靠度的方法。本畢業(yè)設(shè)計