[發明專利]一種高效的森林火災探測系統

有效

• 申請號: 201710687683.6
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107248252B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 張旭;祝辰;李軒;張郁丹;潘金文
• 申請（專利權）人: 盈創星空（北京）科技有限公司
• 主分類號: G08B17/00
• 分類號: G08B17/00;G08B17/12
• 代理公司: 成都魚爪智云知識產權代理有限公司 51308
• 代理人: 趙晨宇

1.一種高效的森林火災探測系統，其特征是，包括圖像采集模塊、圖像預處理模塊、圖像分割模塊、火災識別模塊和自動預警模塊，所述圖像采集模塊通過一個紅外攝像機對森林進行全天候監控,采集森林的紅外圖像,所述圖像預處理模塊用于對采集得到的原始紅外圖像進行濾波處理和圖像增強,去除圖像中的噪聲干擾并且增強圖像的對比度,所述圖像分割模塊用于在處理后的圖像中分割出火焰區域和背景區域,所述火災識別模塊用于提取所述火焰區域的特征參數,采用多特征融合識別火焰,從而判斷是否有火災發生,所述自動預警模塊用于在判斷有火災發生時即進行預警，所述圖像分割模塊包括閾值尋找單元和閾值分割單元，所述閾值尋找單元采用改進的粒子群優化算法尋找圖像的分割閾值，從而使得分割后的圖像的總熵最大，具體包括：

(1)改進粒子群的速度和位置更新公式，用于通過改進粒子的速度和位置更新公式，從而提高粒子群算法的搜索效率，具體為：

s_ks(r+1)＝V_ks(r+1)*t_r+s_ks(r)

式中，t_r是粒子飛行所用的時間，s_ks(r+1)為粒子k的第s維在r+1次迭代時的位置，s_ks(r)為粒子k的第s維在r次迭代時的位置，t_max為粒子飛行的最長時間，r為粒子的當前迭代次數，r_max為粒子的最大迭代次數，c₁、c₂和c₃是加速度因子，是粒子k在r次迭代時的慣性權重，V_ks(r)是粒子k的第s維的速度，p_ks(r)是粒子k的第s維的最優位置,p_w(r)是粒子k的第s維的最差位置，p_gs(r)是全體粒子的第s維的最優解，r₁、r₂和r₃是0到1之間的隨機數；

(2)改進慣性權重因子，用于通過改進慣性權重因子的計算方法，使得粒子群優化算法具有動態適應性，具體為：

式中，是第r次迭代時粒子k的進化速度因子,j^r是第r次迭代時種群的聚集度因子，是第r-1次迭代時粒子k的最佳位置的適應度，是第r次迭代時粒子k的最佳位置的適應度，f_k是粒子k的適應度，是第r次迭代時的平均適應度，w₀是慣性權重的初值，δ和μ分別是進化速度因子和聚集程度因子的權重，且δ+μ＝1；

(3)定義粒子群優化算法的適應度函數為f，紅外圖像的灰度范圍為{0,1,2,…,K-1}，設圖像的分割閾值為[l₁,l₂,…,l_c]，則適應度函數f為：

式中，P_i為灰度級i的像素點的概率，d₀為分割閾值(0～l₁)范圍內的像素點總數，d₁為分割閾值(l₁～l₂)范圍內的像素點總數，d_c-1為分割閾值(l_c-1～K-1)范圍內的像素點總數，所述閾值分割單元采用計算所得的分割閾值對圖像的火焰區域和背景區域進行分割。

2.根據權利要求1所述的一種高效的森林火災探測系統，其特征是，所述自動預警模塊包括聲音預警和光電預警。

3.根據權利要求1所述的一種高效的森林火災探測系統，其特征是，所述圖像預處理模塊包括圖像濾波單元和圖像增強單元，所述圖像濾波單元用于對所述原始紅外圖像進行濾波處理，去除圖像中的噪聲干擾，所述圖像增強單元用于對濾波后的圖像進行增強，從而增強圖像的對比度。