[發明專利]雙目攝像火災探測與定位裝置及其火災定位方法

有效

• 申請號: 201110238242.0
• 申請日: 2011-08-18
• 公開（公告）號: CN102298818A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 張永明;袁偉;方俊;王進軍
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G08B17/00
• 分類號: G08B17/00;H04N5/232
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 趙烏蘭;陳進

1.一種雙目攝像火災探測與定位裝置，包括同屬于雙目攝像單元的兩臺參數相同的攝像頭和透明防護外殼，兩臺攝像頭設置在透明防護外殼內，兩臺攝像頭分別通過信號傳輸線路與中轉控制器相連接，中轉控制器通過信號傳輸線路與監控中心的計算機相連接；其特征在于：所述雙目攝像單元的透明防護外殼內還設置有實現兩臺攝像頭在水平面上分別左右平動的單目平動調節裝置，以及實現兩臺攝像頭分別在水平面內轉動的單目水平角度調節裝置和由紅外對射器組成的紅外測距裝置；所述單目平動調節裝置包括固裝在透明防護外殼內壁底面上的兩根左右方向的平行軌道，兩臺轉動主軸均水平設置的步進電機通過安裝在轉動主軸上的轉動滾輪，分別支撐在平行軌道上并獨立左右平移；所述單目水平角度調節裝置包括有兩臺步進電機，其轉動主軸均垂直設置，兩臺攝像頭機殼的上端分別固定在兩臺步進電機的轉動主軸上，在兩臺攝像頭機殼下表面設置有伸出軸，它與設置在單目平動調節裝置中的兩臺步進電機機殼上表面的轉軸套配合，使攝像頭在左右平移的同時，并能在單目水平角度調節裝置中的步進電機的帶動下轉動；所述紅外測距裝置的發射器和接受器分別安裝在單目平動調節裝置中的兩臺步進電機機殼的相對側面上；在透明防護外殼的外壁上還設置有實現雙目攝像單元在豎直平面內轉動的雙目豎直角度調節裝置，該雙目豎直角度調節裝置包括轉動主軸成水平設置的步進電機和與建筑物頂壁固接的支撐桿，其步進電機機殼外側固接在支撐桿的下端，步進電機的轉動主軸與設置在透明防護外殼殼壁上的水平支撐軸固接成整體，使雙目攝像單元在豎直平面內轉動；每臺步進電機、紅外對射器的傳輸信號通過中轉控制器與監控中心計算機連通。

2.如權利要求1所述的雙目攝像火災探測與定位裝置，其特征在于，該裝置中還設置了使雙目攝像單元在水平面內轉動的雙目水平角度調節裝置：在建筑物頂壁設置有轉動主軸垂直的步進電機，步進電機向下伸出的轉動主軸與雙目豎直角度調節裝置的支撐桿固連成整體，使雙目攝像單元能水平轉動；雙目水平角度調節裝置中的步進電機的傳輸信號通過中轉控制器與監控中心計算機連通。

3.如權利要求1或2所述的雙目攝像火災探測與定位裝置，其特征在于，所述雙目豎直角度調節裝置的支撐桿是一根或兩根。

4.如權利要求1所述的雙目攝像火災探測與定位裝置，其特征在于，所述透明防護外殼內加裝一根與固裝在透明防護外殼內壁底面上的兩根軌道平行的導軌，它與固裝在單目水平角度調節裝置的兩臺步進電機機殼上表面的頂座的通孔配合，使步進電機能沿導軌左右平動。

5.基于上述裝置的火災定位方法，它包括首先根據雙目攝像火災探測與定位裝置在同一時刻獲取的兩幅圖像，利用現有技術中的視頻火災探測算法檢測現場是否存在火焰或煙霧，其特征在于，檢測到存在火災災情后，監控中心給出信號控制警燈報警的同時，還通過中轉控制器進行以下步驟：

(1)基線盲區檢測：從監控中心輸出調控信號，轉動雙目水平角度調節裝置的步進電機，使每臺攝像頭的拍攝視角與基線盲區不重合；

(2)尋找火源根部：利用每臺攝像頭拍攝的火災圖像計算其中的火源根部圖像坐標：使用幀差法提取圖像中火焰或煙霧的邊緣輪廓，取邊緣輪廓的底線的坐標中心作為火源根部的圖像坐標(x，y)；

(3)主動聚焦：對于每臺攝像頭，將其中的火源根部圖像坐標(x，y)與圖像的中心坐標(x₀，y₀)作比較，計算攝像頭的偏移量(Δx，Δy)＝(x，y)-(x₀，y₀)，根據攝像頭的偏移量發出調控信號，轉動雙目豎直角度調節裝置的步進電機和單目水平角度調節裝置的兩臺步進電機，帶動兩臺攝像頭分別轉動，然后重復步驟(1)、(2)、(3)，直至每臺攝像頭拍攝到的火災圖像的火源根部圖像坐標與圖像中心坐標重合，完成聚焦過程；

(4)獲取單目攝像頭的偏轉角度：主動聚焦完成后，根據兩臺單目水平角度調節裝置的步進電機的初始角度和轉動的角度，獲取兩臺攝像頭的水平偏轉角度α、β；

(5)自適應調整：根據偏轉角度α、β，計算兩臺攝像頭之間的夾角ψ＝180-α-β，根據ψ的大小發出調控信號，移動單目平動調節裝置的兩臺步進電機，帶動兩臺攝像頭移動，從而改變兩臺攝像頭的間距，然后重復步驟(1)、(2)、(3)、(4)、(5)，直至夾角滿足5.00°＜ψ＜175.00°；

(6)獲取雙目攝像單元的偏轉夾角和攝像頭間距：利用紅外測距裝置測量兩臺攝像頭的間距d；記錄雙目水平角度調節裝置的步進電機和雙目豎直角度調節裝置的步進電機的初始角度和轉動的角度，獲取雙目水平角度調節裝置的步進電機和雙目豎直角度調節裝置的步進電機的最終偏轉角度，進而得到雙目攝像單元的水平偏轉角度和豎直偏轉角度θ；

(7)監控中心計算火源三維坐標：根據以下公式，計算火源三維坐標；

(8)監控中心根據雙目攝像火災探測與定位裝置定位出的火源根部坐標，發出滅火指令。