紅外圖像型火災(zāi)探測(cè)技術(shù)3課件

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

火災(zāi)是失控的燃燒，火災(zāi)的危害不言而喻。項(xiàng)目簡(jiǎn)介1火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍2上海商學(xué)院宿舍區(qū)起火4名女大學(xué)生跳樓身亡火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍上海商學(xué)院宿舍區(qū)起火4名女大學(xué)生跳樓身亡火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍3火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍4火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍5火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍6森林大火實(shí)拍森林大火實(shí)拍7森林大火實(shí)拍森林大火實(shí)拍8森林大火實(shí)拍森林大火實(shí)拍9森林大火實(shí)拍森林大火實(shí)拍10第一條任何單位和個(gè)人都有維護(hù)消防安全、保護(hù)消防設(shè)施、預(yù)防火災(zāi)、報(bào)告火警的義務(wù)。任何單位和成年人都有參加有組織的滅火工作的義務(wù)。第二條各級(jí)人民政府應(yīng)當(dāng)組織開展經(jīng)常性的消防宣傳教育，提高公民的消防安全意識(shí)。機(jī)關(guān)、團(tuán)體、企業(yè)、事業(yè)等單位，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)本單位人員的消防宣傳教育第三條國(guó)家鼓勵(lì)、支持消防科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新，推廣使用先進(jìn)的消防和應(yīng)急救援技術(shù)、設(shè)備；鼓勵(lì)、支持社會(huì)力量開展消防公益活動(dòng)。對(duì)在消防工作中有突出貢獻(xiàn)的單位和個(gè)人，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定給予表彰和獎(jiǎng)勵(lì)?！ぁぁぁぁぁ?guó)家新消防法幾大重要條例第一條任何單位和個(gè)人都有維護(hù)消防安全、保護(hù)消防設(shè)施、預(yù)防火11針對(duì)傳統(tǒng)火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)存在的缺陷,本項(xiàng)目提出了一種基于雙目視覺的圖像處理的火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。運(yùn)用DirectShow進(jìn)行抓圖，然后進(jìn)行火災(zāi)圖像處理算法處理，其結(jié)果與通過實(shí)驗(yàn)得到的閾值相比較，判斷是否發(fā)生火災(zāi)以及火災(zāi)的等級(jí)。一旦發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患，則立即啟動(dòng)語(yǔ)音報(bào)警、擴(kuò)展的GSM電話報(bào)警以及遠(yuǎn)程監(jiān)控。針對(duì)傳統(tǒng)火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)存在的缺陷,本項(xiàng)目12背景介紹

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各種高層的建筑群體不斷涌現(xiàn)，如體育館、博物館、大型展覽館、大型商場(chǎng)、影劇院、候機(jī)廳等大空間場(chǎng)所越來越多。而現(xiàn)有的火災(zāi)探測(cè)技術(shù)在大空間場(chǎng)合的應(yīng)用其問題就突顯出來。因此，研究一種新型快速、準(zhǔn)確的火災(zāi)早期探測(cè)并及時(shí)可靠報(bào)警的火災(zāi)探測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)，有著重要的實(shí)際意義。背景介紹隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，13火災(zāi)探測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)主要是基于傳感器的檢測(cè)。傳感器用于對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)變化進(jìn)行檢測(cè)，提取實(shí)時(shí)參數(shù)，其性能優(yōu)劣直接會(huì)影響火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警的準(zhǔn)確度和可靠性。傳統(tǒng)探測(cè)器如感煙、感溫、感光探測(cè)器，它們分別利用火焰的煙霧、溫度、光的特性來對(duì)火災(zāi)進(jìn)行探測(cè)?；馂?zāi)探測(cè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀目前國(guó)內(nèi)的火災(zāi)自動(dòng)14現(xiàn)有火災(zāi)檢測(cè)技術(shù)的缺陷

火災(zāi)危險(xiǎn)的場(chǎng)所往往不能使用感煙、感溫傳感器，因?yàn)槌跗诨鸬臒岷蜔熾y以到達(dá)空間很高的場(chǎng)所，如劇場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)等，這類探測(cè)器因此難以滿足早期探測(cè)并預(yù)報(bào)此類建筑火災(zāi)的要求。由于上述建筑的特殊性，普通的點(diǎn)型感煙、感溫火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)無法迅速采集火災(zāi)發(fā)出的煙溫變化信息?，F(xiàn)有火災(zāi)檢測(cè)技術(shù)的缺陷火災(zāi)危險(xiǎn)的場(chǎng)所往15系統(tǒng)方案提出

本系統(tǒng)提出了一種新型火災(zāi)探測(cè)方法，即運(yùn)用雙目視覺識(shí)別原理，在火災(zāi)監(jiān)控地點(diǎn),采集實(shí)時(shí)火災(zāi)的圖像，獲取燃燒初期所發(fā)出的火災(zāi)圖像進(jìn)行圖像識(shí)別處理，由于只有特定波長(zhǎng)的光波可以通過紅外攝像頭，因而基本消除了背景亮度和環(huán)境溫度等外界因素干擾。系統(tǒng)方案提出本系統(tǒng)提出了一種新型火災(zāi)探16報(bào)警方式采用本地語(yǔ)音報(bào)警以及擴(kuò)展的GSM模塊自動(dòng)電話報(bào)警，同時(shí)以GSM網(wǎng)絡(luò)和Internet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程火情的監(jiān)視。系統(tǒng)可記錄報(bào)警信息，供給管理人員調(diào)用查看。報(bào)警方式采用本地語(yǔ)音報(bào)警以及擴(kuò)展的GSM模17系統(tǒng)總體框圖

系統(tǒng)總體框圖18DirectShow介紹

DirectShow是Microsoft公司推出的流媒體開發(fā)包，使用它可以在支持WDM驅(qū)動(dòng)的各種監(jiān)控卡上采集數(shù)據(jù)，因此，使用DirectShow可以開發(fā)通用的視頻監(jiān)控程序。DirectShow支持ASF、MPGE、AVI、MP3、WAV等多種媒體格式，使得它很容易實(shí)現(xiàn)媒體數(shù)據(jù)的采集、回放。在開發(fā)視頻應(yīng)用程序時(shí)，可以為視頻捕捉窗口設(shè)計(jì)一些回調(diào)函數(shù)，這樣，當(dāng)視頻應(yīng)用程序的某些狀態(tài)改變時(shí)，可以在回調(diào)函數(shù)中進(jìn)行處理。本系統(tǒng)通過回調(diào)函數(shù)，主要實(shí)現(xiàn)如下功能：當(dāng)前一次拷貝到系統(tǒng)內(nèi)存中的圖像處理完成后，自動(dòng)將采集下一次視頻圖像到內(nèi)存中。

DirectShow介紹Direct19采集程序?qū)崿F(xiàn)

圖像采集原理就是預(yù)先STDMETHODIMP設(shè)置一個(gè)緩存BufferCB，把攝像頭所拍攝到的圖像先讀取到緩沖區(qū)中，再拷貝到內(nèi)存，隨后SetEvent（）啟動(dòng)調(diào)用處理圖像的線程函數(shù)進(jìn)行處理。

采集程序?qū)崿F(xiàn)圖像采集原理就是預(yù)先ST20視頻采集與圖像捕捉流程

視頻采集與圖像捕捉流程21火災(zāi)初期紅外圖像的特征

紅外圖像的灰度分布，實(shí)際上對(duì)應(yīng)于火災(zāi)和背景的溫度和發(fā)射率的分布。紅外圖像中最簡(jiǎn)單的模型是二值圖像，即目標(biāo)比近鄰背景暗和亮的兩種情況。

火災(zāi)初期紅外圖像的特征紅外圖像的灰度分22雙波段原理及實(shí)現(xiàn)

紅外圖像反應(yīng)的是某一溫度下光譜的輻射度。隨著火災(zāi)溫度的變化,其發(fā)出的紅外光波長(zhǎng)也在不斷變化,在圖中即峰值在不斷變化,這就使透過紅外濾光片的圖像像素值在不斷變化。在確定的溫度下，雖然距離改變，通過濾光片而得到的峰值兩側(cè)的像素值(圖中兩個(gè)陰影部分的面積)在變，但在圖中，兩個(gè)面積之比的比值總是小于1。若溫度下降，曲線右移，其比值仍然小于1，如果溫度升高，則曲線會(huì)向左偏移。此時(shí)兩圖所得到的像素值將會(huì)變大。但比值卻一直小于1。直到溫度增大到某個(gè)閾值，則兩個(gè)像素比值將會(huì)大于1。這就是雙波段原理，我們可以此用于火災(zāi)的檢測(cè)。雙波段原理及實(shí)現(xiàn)紅外圖像反應(yīng)的是某一溫度下光譜23

通過計(jì)算機(jī)分析圖像，得到兩幅圖的像素值，像素值相比得到一個(gè)待判定的數(shù)值，再將其和給定的閾值相比較，如果大于閾值，則進(jìn)行報(bào)警處理。像素比較通過計(jì)算機(jī)分析圖像，得到兩幅圖的像素值，像24A：面積變化

對(duì)每幅圖片分別設(shè)置面積變化的閾值，設(shè)置面積變量areachange為后一時(shí)刻與前一時(shí)刻圖像像素的差值,如果兩幅圖片變量都超過閾值，說明出現(xiàn)火情，采取報(bào)警操作。A：面積變化對(duì)每幅圖片分別設(shè)置面積變化25B：邊緣抖動(dòng)通過對(duì)其中一攝像頭所采集的一幅圖像進(jìn)行灰度級(jí)的分析，來判斷火焰的外焰較內(nèi)焰和焰心部分像素值的大小，如果目標(biāo)圖像邊緣的像素值大于內(nèi)焰和焰心，則判斷為火災(zāi)。B：邊緣抖動(dòng)通過對(duì)其中一攝像頭所采集的一26圖像調(diào)整及環(huán)境閾值的設(shè)定視頻流調(diào)節(jié)。圖像調(diào)整及環(huán)境閾值的設(shè)定視頻流調(diào)節(jié)。27圖像調(diào)整及環(huán)境閾值的設(shè)定畫質(zhì)調(diào)節(jié)。圖像調(diào)整及環(huán)境閾值的設(shè)定畫質(zhì)調(diào)節(jié)。28圖像調(diào)整及環(huán)境閾值的設(shè)定閾值設(shè)定。

通過實(shí)驗(yàn)得到等級(jí)閾值，系統(tǒng)以此判定火災(zāi)等級(jí)。這些記錄作為燃燒信息一起寫入歷史記錄即報(bào)警記錄數(shù)據(jù)庫(kù)。圖像調(diào)整及環(huán)境閾值的設(shè)定閾值設(shè)定。29圖像調(diào)整及環(huán)境閾值的設(shè)定環(huán)境閾值設(shè)定。在不同的環(huán)境下，對(duì)火情報(bào)警的要求不一樣。例如，油庫(kù)中禁止抽煙，但在某些地點(diǎn)，火焰面積擴(kuò)大到一定程度后系統(tǒng)才會(huì)報(bào)警。圖像調(diào)整及環(huán)境閾值的設(shè)定環(huán)境閾值設(shè)定。30報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)框圖

EC5-1719CLDNA平臺(tái)語(yǔ)音報(bào)警（音箱廣播）GSM模塊Internet網(wǎng)絡(luò)其他監(jiān)視終端監(jiān)控服務(wù)中心管理員GSM網(wǎng)絡(luò)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)框圖EC5-1719CLDNA平臺(tái)語(yǔ)音報(bào)警31GSM報(bào)警子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別到火情時(shí)，通過GSM模塊來實(shí)施報(bào)警。通過此模塊能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)報(bào)警，即以撥打管理員手機(jī)和發(fā)送消息的方式來報(bào)警。GSM報(bào)警子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別到火情時(shí)，32

GSM模塊采用的是Siemens公司的TC35，TC35是Siemens公司推出的新一代無線通信GSM模塊，模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊(ASIC)、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成?？梢钥焖侔踩煽康貙?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語(yǔ)音傳輸、短消息服務(wù)(ShortMessageService)和傳真。GSM模塊采用的是Siemens公司的TC33GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)

GSM報(bào)警能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程無線信息的傳輸,比傳統(tǒng)的本地報(bào)警方式有了很大進(jìn)步。在這個(gè)傳輸子系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了三項(xiàng)子功能，即向管理員手機(jī)撥號(hào)報(bào)警，向管理員手機(jī)發(fā)信息報(bào)警，用戶與遠(yuǎn)程監(jiān)視端通過GSM構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)GSM報(bào)警能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)34報(bào)警手機(jī)號(hào)碼設(shè)置

設(shè)置管理員的手機(jī)號(hào)碼。報(bào)警手機(jī)號(hào)碼設(shè)置設(shè)置管理員的手機(jī)號(hào)碼。35Internet網(wǎng)絡(luò)報(bào)警系統(tǒng)Internet有許多成熟的編程接口，最通用的一種是叫做Socket的接口。本網(wǎng)絡(luò)程序中使用CSocket類來編程，CSocket類是MFC類庫(kù)中的成員。Internet網(wǎng)絡(luò)報(bào)警系統(tǒng)Internet有許多成熟的編程36火災(zāi)警報(bào)記錄系統(tǒng)所記錄的信息為火災(zāi)時(shí)間。記錄將按火災(zāi)檢測(cè)到的時(shí)間順序保存在記事本中。當(dāng)保存的信息容量超過設(shè)定的閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)覆蓋最早的記錄，添加新的記錄?；馂?zāi)警報(bào)記錄系統(tǒng)所記錄的信息為火災(zāi)時(shí)間37與現(xiàn)有消防滅火設(shè)備聯(lián)動(dòng)本機(jī)通訊接口采用CAN總線或RS-485串口，除用于火災(zāi)發(fā)生后的各類現(xiàn)場(chǎng)語(yǔ)音報(bào)警、遠(yuǎn)程INTERNET報(bào)警、GSM短信電話報(bào)警等，還具備與現(xiàn)有消防滅火設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制，通訊接口根據(jù)圖像處理和控制單元預(yù)設(shè)火情等級(jí)的需要，會(huì)給出指令控制滅火設(shè)備的啟動(dòng)。與現(xiàn)有消防滅火設(shè)備聯(lián)動(dòng)本機(jī)通訊接口采用C38火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行語(yǔ)音疏導(dǎo)廣播將監(jiān)控場(chǎng)合的圖像以“井”字型方式劃分為多個(gè)區(qū)域坐標(biāo)，在圖像處理單元中，通過軟件識(shí)別算法，來判斷是哪個(gè)區(qū)域坐標(biāo)發(fā)生火災(zāi)，一旦判定某個(gè)區(qū)域發(fā)生火災(zāi)，則通過該區(qū)域?qū)?yīng)的程序，經(jīng)圖像處理和控制單元中的聲卡，播放事先錄制的語(yǔ)音疏導(dǎo)廣播，進(jìn)行有序的人員疏導(dǎo)，以免火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)混亂而發(fā)生更為嚴(yán)重的災(zāi)害?；馂?zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行語(yǔ)音疏導(dǎo)廣播將監(jiān)控場(chǎng)合的圖像39系統(tǒng)監(jiān)控界面

無火災(zāi)跡象的效果圖系統(tǒng)監(jiān)控界面無火災(zāi)跡象的效果圖40有火災(zāi)跡象的效果圖有火災(zāi)跡象的效果圖41遠(yuǎn)程服務(wù)器上顯示監(jiān)測(cè)點(diǎn)GSM模塊號(hào)碼并接收?qǐng)?bào)警信息

遠(yuǎn)程服務(wù)器上顯示監(jiān)測(cè)點(diǎn)GSM模塊號(hào)碼并接收?qǐng)?bào)警信息42遠(yuǎn)程監(jiān)視器的Internet連接（接