[發明專利]小型無人直升機的火災檢測與跟蹤方法

有效

• 申請號: 201710447372.2
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107316012B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 裴海龍;劉雨曦;徐燕翔
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46;G06K9/62;G06T7/292;G06F16/29;G08B17/12;G08B17/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

本發明公開了一種小型無人直升機的火災檢測與跟蹤方法，包括以下步驟：系統初始化、開啟地面站系統以及GIS平臺，采集彩色圖像和紅外圖像；根據顏色找出彩色圖像中的可疑區域，根據灰度找出紅外圖像中的可疑區域；提取彩色圖像中可疑區域的顏色，灰度共生矩陣特征；提取紅外圖像中可疑區域圓形度，面積變化率特征；經過離線訓練后使用SVM的分類決策判定是否是火災；機載處理器計算紅外圖像中火點坐標并發送給云臺，云臺實時跟蹤火點；云臺的慣性測量單元獲取紅外攝像頭的姿態角；地面站結合小型無人直升機的經緯度、高度、偏航角信息和姿態角計算出火點的精確經緯度定位信息；最終GIS平臺把火點的精確定位在地圖上標出。

技術領域

本發明涉及無人機火災檢測預警技術領域，具體涉及一種小型無人直升機的火災檢測與跟蹤方法。

背景技術

我國是世界上自然災害最為嚴重的國家之一。災害種類多、分布地域廣、發生頻率高、造成損失重。對于突發性災害，特別是火災和山洪等有限范圍、突發性強、危害大且難以快速大面積地面搜尋和探測的災害，進行早期探測預警是十分關鍵的減災手段。目前國內預警系統基本上是采取定點觀測的手段和方法，如常規的森林防火瞭望哨等，但由于地形和成本的因素，觀測預警網絡難以覆蓋所有的區域而造成預警延誤。衛星遙感災害監測是近年發展起來的一種新方法，但由于衛星高度高(數百公里)且軌道固定，運行周期長(以天、星期來計算)，衛星遙感缺乏全天候觀測能力，尤其缺乏全天時全天候高分辨率觀測能力；空間覆蓋能力不能滿足災害區域性監測需求，數據獲取實效性亟待提高；監測周期(時間分辨率)尚不能滿足災害應急階段的監測需求，在目前綜合應用多星資源情況下也不能滿足這一指標。

我國2007年發布的《國家綜合防災減災規劃(2011-2015年)》明確指出，“加強自然災害監測預警預報能力建設”，“逐步完善各類自然災害的監測預警預報網絡系統”，提出了對“自然災害立體監測體系”的迫切需求。然而，由于經濟和技術等條件的制約，目前立體監測仍難以實時大范圍精確實現，低成本的小型無人直升機超低空移動觀測平臺是解決這一關鍵問題的可行途徑。

國內目前已開始利用高空的氣象衛星等遙感技術應用于災害的預警和監測，但由于缺少相關的小型飛行平臺，還沒有開展基于低空自主移動網絡平臺的精確實時的立體預警體系構建。而國外，特別是歐洲發達國家正進行大量投入，實施該方向的研究與應用。例如歐盟就曾組織在多個國家和組織間聯合進行COMET的研究計劃，先后作出大量的投入，其成果已接近實用。之后歐盟又新近推出了更為實用的AWARE計劃，由德國、西班牙、比利時和挪威等國的大學和研究機構聯合研究開發火警自動識別技術。在加拿大和奧地利也已開始利用小型無人機進行森林火災等災難的預警。

災害預警目前正朝著網絡化和空、天、地一體化的方向發展。基于小型無人機的森林火災預警系統已在加拿大、匈牙利等國運行，其與現有觀測預警網絡的相互有效補充，為自主移動網絡式災害預警系統構建取得了理論與實際應用經驗?？铡⑻臁⒌厝S立體多信源多分尺度信息互動協調、網絡化、智能化、無人值守已成為未來災難監測預警技術的發展趨勢。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中的上述缺陷，提供一種小型無人直升機的火災檢測與跟蹤方法，該方法通過小型無人直升機的機載彩色攝像頭采集的圖像和紅外攝像頭采集的圖像進行特征融合、SVM判定火災，使用云臺對火點進行實時跟蹤，同時地面站結合云臺慣性測量單元(Inertial Measurement Unit，IMU)獲取的紅外攝像頭姿態角度(俯仰角和滾轉角)和小型無人直升機的經緯度、高度、偏航角信息計算火點精確經緯度定位信息，并在GIS平臺把火點的精確定位在地圖上標出。

本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到：

一種小型無人直升機的火災檢測與跟蹤方法，所述方法包括下列步驟：

S1、小型無人直升機的火災檢測與跟蹤系統初始化以及開啟地面站系統以及GIS平臺；