[發明專利]一種基于計算機視覺的森林火災檢測及預警系統

有效

• 申請號: 202110770087.0
• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN113298048B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 張衛平;張浩宇;張思琪;李顯闊
• 申請（專利權）人: 環球數科集團有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/20;G08B17/00;G08B17/12
• 代理公司: 北京清控智云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11919
• 代理人: 馬肅

1.一種基于計算機視覺的森林火災檢測及預警系統，其特征在于，包括若干森林預警站和中心服務站，所述森林預警站用于采集前線的圖像數據并進行火災分析，所述中心服務站用于統籌所有森林預警站的數據以及火情地圖的可視化；

所述森林預警站包括視頻采集模塊、視頻存儲模塊、圖片對照模塊、采集控制模塊、深度分析模塊和通訊模塊，所述視頻采集模塊用于獲取所述森林預警站周圍的圖像數據，所述視頻存儲模塊用于存儲對照圖片組，所述圖片對照模塊用于將對照圖片組與實時的圖像數據進行對比得到可疑區域，所述采集控制模塊控制所述視頻采集模塊獲取可疑區域的詳情圖，所述深度分析模塊對所述詳情圖進行火焰識別，識別到火焰后所述通訊模塊將圖像數據發送至所述中心服務站；

所述圖片對照模塊根據圖紋從所述對照圖片組中選擇一張最接近實時圖像的對照圖片，所述圖紋的計算方式為：

根據圖片的像素點獲得灰度特征g，以固定順序從整張圖片中得到灰度特征序列{g_i}，i為元素序號，對所述灰度特征序列按照下述方式進行壓縮：

；

其中，j為壓縮后的灰度特征序列的元素序號；

不斷重復壓縮過程，使得最終的灰度特征序列的元素個數處于預設范圍內，所述灰度特征序列為該圖片的圖紋；

所述深度分析模塊從兩張連續的詳情圖中檢索出疑似火焰像素點，所述疑似火焰像素點滿足如下要求的像素點：

；

其中，R為像素點的紅色分量，G為像素點的綠色分量，B為像素點的藍色分量，為像素點的紅色分量閾值；

對連續的兩張詳情圖中的疑似火焰像素點進行對比，位置重合的像素點作為集合{H1}，位置未重合的像素點作為集合{H2}，分別對集合{H1}和{H2}計算離散度Q：

；

其中，N為集合內像素點的總個數，(x，y)為集合中像素點的坐標，為集合中所有像素點的坐標平均值；

所述深度分析模塊計算出火焰指數Y：

；

其中，N1為集合{H1}中像素點的個數，N2為集合{H2}中像素點的個數，r為比例基數；Q1表示集合{H1}的離散度，Q2表示集合{H2}的離散度；

當所述火焰指數超過閾值時，所述深度分析模塊識別出火焰。

2.如權利要求1所述的一種基于計算機視覺的森林火災檢測及預警系統，其特征在于，所述視頻采集模塊獲取的圖片設有圖片屬性，所述圖片屬性包含水平角度、俯仰角度、焦距、天氣狀況和拍攝時間，所述對照圖片組中包含了不同屬性的圖片。

3.如權利要求2所述的一種基于計算機視覺的森林火災檢測及預警系統，其特征在于，所述采集控制模塊設有巡邏模式和監控模式，在所述巡邏模式下，所述視頻采集模塊以固定的速度拍攝不同水平角度和不同俯仰角度下的視頻，在所述監控模式下，所述視頻采集模塊以固定的水平角度、俯仰角度和焦距拍攝視頻。

4.如權利要求3所述的一種基于計算機視覺的森林火災檢測及預警系統，其特征在于，所述系統還包括對照替換模塊，當因季節變化以及植物的生長導致視頻采集模塊獲取的圖片信息與對照圖片組中的圖片信息產生區別時，所述對照替換模塊從所述視頻采集模塊拍攝的視頻中截取圖片替換原有的對照圖片組。

5.如權利要求4所述的一種基于計算機視覺的森林火災檢測及預警系統，其特征在于，當其中一個森林預警站檢測到火焰信息后，所述中心服務站向火焰點周邊的森林預警站發送指令，使其處于監控模式下對后續的火勢發展進行監測并上傳圖像數據。