[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于雙目識(shí)別與電子鼻網(wǎng)絡(luò)氣體檢測(cè)的融合定位技術(shù)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410263757.X
• 申請(qǐng)日: 2014-06-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104007240A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏善碧;姚聰;林哲明;陸震宇;倪政;唐建
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N33/00
• 分類(lèi)號(hào): G01N33/00;G01C11/08;G06F19/00;G06T7/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氣體泄漏源定位檢測(cè)領(lǐng)域，涉及一種基于改進(jìn)的自適應(yīng)加權(quán)融合算法，將嗅覺(jué)定位和視覺(jué)定位相結(jié)合以得出更加準(zhǔn)確的氣源位置信息的方法。?

背景技術(shù)

現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展使人們工作生活中可能接觸到的有害氣體種類(lèi)、數(shù)量日益增多。有害氣體一旦發(fā)生泄漏事故又不能得到快速定位與處理的話，不但對(duì)周?chē)h(huán)境和設(shè)備等造成巨大危害，也對(duì)人類(lèi)的安全與健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。目前，氣體源定位方法主要有基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的氣體泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，研究方法主要是基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)強(qiáng)度，大量分布于不同監(jiān)控區(qū)域的傳感器節(jié)點(diǎn)能夠測(cè)量出節(jié)點(diǎn)自身所處位置環(huán)境的氣體濃度信息。通過(guò)融合這些傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)量的信息可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分類(lèi)并判斷，從而快速定位氣味源位置。?

但是，基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的氣味源定位也面臨一些問(wèn)題：?

(1)基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的氣味源預(yù)估定位算法對(duì)煙羽分布模型依賴(lài)性較大，模型的變化往往會(huì)帶來(lái)較大的定位誤差；?

(2)光靠嗅覺(jué)感知而無(wú)其他感知系統(tǒng)進(jìn)行二次確認(rèn)，在一些場(chǎng)合及特定環(huán)境下定位精度低，不能得到更加精確的測(cè)量值；?

隨著傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛運(yùn)用，人們對(duì)它的可靠性指標(biāo)要求越來(lái)越高，并且對(duì)某些特殊領(lǐng)域如火源報(bào)警，精度要求則更高。從而要求人們引入新的技術(shù)和方法，進(jìn)一步提高無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的可靠性。?

而近年來(lái)，立體視覺(jué)逐漸成為計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的一個(gè)研究廣泛的關(guān)鍵性問(wèn)題，它的目標(biāo)是通過(guò)單個(gè)或兩個(gè)以上的攝像機(jī)來(lái)獲取拍攝物體的深度信息，將其使用在氣體監(jiān)控區(qū)域，可以為氣體泄漏源位置的二次確認(rèn)提供可能性。雙目立體視覺(jué)是其中的一種重要形式，它利用成像設(shè)備從左右兩個(gè)不同角度獲取被測(cè)物體的兩幅圖像，計(jì)算兩幅圖像之間對(duì)應(yīng)點(diǎn)的位置偏差，獲得視差圖(Disparity?Map)，然后根據(jù)視差圖來(lái)構(gòu)建物體的三維幾何信息。雙目視覺(jué)的精度比單目高，而效率則比多目高。它的主要步驟是通過(guò)兩臺(tái)攝像機(jī)從不同角度拍攝同一物體，根據(jù)兩張圖像重構(gòu)出問(wèn)題的三維信息。雙目視覺(jué)技術(shù)首先計(jì)算兩幅二維圖像之間的點(diǎn)對(duì)匹配關(guān)系，將兩幅圖像上對(duì)應(yīng)空間中同一個(gè)點(diǎn)的像點(diǎn)匹配起來(lái)，隨后建立世界坐標(biāo)和圖像坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換矩陣，即相機(jī)的內(nèi)外參數(shù)，這也是相機(jī)標(biāo)定的任務(wù)。最后綜合以上所有的信息，計(jì)?算出物體的三維信息。?

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種將雙目識(shí)別與電子鼻網(wǎng)絡(luò)氣體檢測(cè)相結(jié)合的融合定位技術(shù)，該方法結(jié)合了視覺(jué)傳感器提供的豐富的環(huán)境信息，對(duì)氣體泄漏源的三維坐標(biāo)進(jìn)行再確認(rèn)，兼顧每個(gè)傳感器的局部估計(jì),按照一定的原則給每個(gè)傳感器定制加權(quán)因子,最后加權(quán)綜合所有的局部估計(jì)得到全局系統(tǒng)估計(jì)，提高了定位精度。并利用無(wú)線通信模塊，將數(shù)據(jù)的采集和處理分開(kāi)，用數(shù)據(jù)處理能力更強(qiáng)的處理器執(zhí)行復(fù)雜的算法，進(jìn)一步解決計(jì)算量大的問(wèn)題，提高實(shí)時(shí)性。?

基于雙目識(shí)別與電子鼻網(wǎng)絡(luò)氣體檢測(cè)的融合定位系統(tǒng)，包括以下模塊：氣體濃度采集模塊(電子鼻節(jié)點(diǎn))；氣體位置融合模塊；傳感器圖像采集模塊(雙攝像頭)；圖像對(duì)準(zhǔn)融合模塊；無(wú)線通信模塊；中心計(jì)算機(jī)；存儲(chǔ)模塊；顯示模塊；數(shù)據(jù)庫(kù)，其中中心計(jì)算機(jī)與存儲(chǔ)模塊、無(wú)線通信模塊、顯示模塊相連。?

基于雙目識(shí)別與電子鼻網(wǎng)絡(luò)氣體檢測(cè)的融合定位技術(shù)，它包含以下步驟：?

步驟一：將已經(jīng)獲取的嗅覺(jué)定位信息與視覺(jué)定位信息通過(guò)無(wú)線通信模塊傳送給中心計(jì)算機(jī)融合模塊；?

步驟二：基于預(yù)設(shè)的參數(shù)，對(duì)無(wú)線傳感器融合得到的位置信息與雙目視覺(jué)圖像融合得到的位置信息進(jìn)行比較判斷，若誤差較小則以前者為準(zhǔn)，即取多傳感器中性能最優(yōu)(誤差協(xié)方差最小)的傳感器直接作為系統(tǒng)全局估計(jì)；?

步驟三：若誤差較大，根據(jù)視覺(jué)和嗅覺(jué)兩種傳感器的局部估計(jì)和相應(yīng)的誤差協(xié)方差矩陣，得出總均方誤差關(guān)于各加權(quán)因子的多元二次函數(shù),根據(jù)多元函數(shù)求極值理論,可求出總均方誤差最小時(shí)所對(duì)應(yīng)的加權(quán)因子，建立新的加權(quán)融合算法模型,即最優(yōu)自適應(yīng)加權(quán)融合算法模型；?

步驟四：利用改進(jìn)后的自適應(yīng)加權(quán)融合算法，對(duì)無(wú)線傳感器融合得到的定位信息與雙目視覺(jué)圖像融合得到的定位信息進(jìn)行再融合，得到全局系統(tǒng)估計(jì)的位置信息；?

步驟五：將最終的位置信息通過(guò)中心計(jì)算機(jī)傳送到顯示屏進(jìn)行顯示，以便用戶及時(shí)采取應(yīng)急措施，并在存儲(chǔ)模塊將位置信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)，以便后期的搜索與整理。?