[發明專利]基于無人機視頻的林火蔓延數據同化方法以及裝置

在審

• 申請號: 202011367733.0
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112464819A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 陳濤;黃麗達;孫占輝;袁宏永;劉春慧;王曉萌;白碩;張立凡;王鏡閑
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京辰安科技股份有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G08B17/12;G06F16/29
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 韓?；?/td>

1.一種基于無人機視頻的林火蔓延數據同化方法，其特征在于，包括：

獲取火災發生地的氣象數據和基礎地理信息數據，并獲取所述火災發生地K-1時刻的火線狀態分析值；

將所述火災發生地的氣象數據、基礎地理信息數據和所述K-1時刻的火線狀態分析值輸入至所述林火蔓延模型，獲取K時刻的火線預測位置信息；

獲取基于無人機拍攝的火場區域熱成像視頻，并根據所述火場區域熱成像視頻獲取所述K時刻的火線觀測位置信息；

根據所述K時刻的火線預測位置信息和所述火線觀測位置信息，判斷是否需要對所述林火蔓延模型進行參數調整；

如果需要對所述林火蔓延模型進行參數調整，則根據所述K時刻的火線預測位置信息和所述火線觀測位置信息調整所述林火蔓延模型的模型參數，并根據經過模型參數調整的林火蔓延模型重新計算K時刻的火線預測位置信息，以及根據重新計算的K時刻的火線預測位置信息和所述火線觀測位置信息計算K時刻的火線狀態分析值。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述林火蔓延模型包括Rothermel模型和惠更斯波動模型；所述將所述火災發生地的氣象數據、基礎地理信息數據和所述K-1時刻的火線狀態分析值輸入至所述林火蔓延模型，獲取K時刻的火線預測位置信息，包括：

將所述火災發生地的氣象數據和所述基礎地理信息數據輸入至所述Rothermel模型，獲取K-1時刻的林火蔓延速度；

將所述K-1時刻的林火蔓延速度和所述K-1時刻的火線狀態分析值輸入至所述惠更斯波動模型進行火線位置的預測，得到K時刻的火線預測位置信息。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述火場區域熱成像視頻獲取所述K時刻的火線觀測位置信息，包括：

從所述火場區域熱成像視頻中獲取K時刻的火場區域熱成像；

確定所述火場區域熱成像之中各個像素所對應的溫度信息；

根據所述火場區域熱成像之中各個像素所對應的溫度信息和溫度閾值，從火場區域熱成像中提取火場范圍；

對所述火場區域熱成像之中的火場范圍進行邊緣提取，獲得火線的像素位置；

將所述火線的像素位置轉換為火線的GPS坐標，獲得所述K時刻的火線觀測位置信息。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述無人機的個數為至少一個，針對至少一個無人機在多個觀測點拍攝的火場區域熱成像視頻，獲取火線的多個像素位置；所述將所述火線的像素位置轉換為火線的GPS坐標，獲得所述K時刻的火線觀測位置信息，包括：

對所述火線的多個像素位置分別進行坐標轉換，獲得所述火線在無人機地理坐標系中的多個坐標值；

根據所述火線在無人機地理坐標系中的多個坐標值計算所述火線的多個觀測高度角矩陣和多個方位角矩陣；

根據所述火線的多個觀測高度角矩陣和多個方位角矩陣對火線位置進行卡爾曼濾波估計，獲得所述火線的坐標估計值；

將所述火線的坐標估計值通過GPS坐標轉換，獲得所述K時刻的火線觀測位置信息。

5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述將所述火線的像素位置轉換為火線的GPS坐標，獲得所述K時刻的火線觀測位置信息，包括：

獲取所述火災發生地的DEM地理信息；

獲取所述無人機的GPS信息、姿態信息和內置參數；

根據所述DEM地理信息、所述無人機的GPS信息、姿態信息和內置參數，生成無人機點位的虛擬視角；

根據所述無人機點位的虛擬視角模擬實際無人機成像過程，得到仿真圖像；

根據所述火線的像素位置，確定所述火線在所述仿真圖像中的像素坐標；

將所述火線在所述仿真圖像中的像素坐標通過GPS坐標轉換，獲得所述K時刻的火線觀測位置信息。