[發明專利]一種基于YOLOv5模型進行精準火焰判別、滅火點定位與快速滅火的方法與裝置

在審

• 申請號: 202111147781.3
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113713292A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 王天一;蘭振東;施澤平;劉燕娜
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: A62C3/02
• 分類號: A62C3/02;A62C37/00;A62C99/00;G06K9/00;G06N3/08;G08B17/00;G08B25/10
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本發明是一種基于YOLOv5模型進行精準火焰判別、滅火點定位與快速滅火的方法與裝置。該裝置包括由紅外陣列測溫傳感器陣列組成的溫度采集裝置，集成圖像處理單元的圖像采集與分析裝置，擁有報警與滅火功能的執行裝置三部分，并分為三步執行，第一步由溫度采集裝置采集室內溫度，并對該陣列分布的溫度數據進行分析，初步定位異常溫度位置，第二步調用攝像頭采集圖像，通過YOLOv5模型對當前場景進行分析并對火焰進行精確定位，第三步通過執行機構執行報警和滅火行為。其中使用YOLOv5模型不僅進行對火焰位置的精確檢測，且能夠提前預測當前室內場景的危險行為，有效降低火災發生的幾率并降低滅火的錯誤率。

技術領域

本發明涉及消防設備技術領域，具體為一種基于YOLOv5模型進行精準火焰判別、滅火點定位與快速滅火的方法與裝置。

背景技術

隨著住宅價值不斷攀升，他人縱火、電池過充、吹風機、取暖器等導致的火災頻發，人們渴望一種實時、快速、自動響應的滅火器能實現損失最小化。特別是事發在現代高層建筑的火災，由于高層住宅的煙囪效應，火勢發展迅速，動用社會資源量大，存在滅火不及時的問題，但絕大多數是業主防火意識薄弱造成的。伴隨著AI人工智能技術的發展與推廣，通過對各傳感器采集的數據進行運算處理，使滅火系統具備決策功能，因此，這種實時、快速、自動響應的集防火與滅火為一體的智能系統便成為了一種需求。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種基于YOLOv5模型進行精準火焰判別、滅火點定位與快速滅火的方法與裝置，解決了上述背景技術中提出的問題，實現了實時、快速、自動響應的集防火與滅火為一體的智能系統。

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

該裝置包括由紅外陣列測溫傳感器陣列組成的溫度采集裝置，集成圖像處理單元的圖像采集與分析裝置，擁有報警與滅火功能的執行裝置三部分，并由單片機對三部分裝置進行組織和控制，其中執行部分包括有水槍，WiFi模塊等，而圖像采集與分析裝置中的攝像頭與水槍綁定，可隨水槍運動。其具體實現步驟如下：

（1）初步定位異常溫度位置，通過溫度采集裝置采集溫度分布陣列數據，其中溫度傳感裝置由若干紅外陣列測溫傳感器陣列組成，每個紅外陣列測溫傳感器將采集實際面積為 W×L，分辨率為a_s×b_s的溫度陣列，當該區域出現異常溫度時，若其在溫度陣列中的像素位置為(i_s，j_s)，則根據該傳感器的紅外光入射角α_s，β_s 與當前裝置高度 H可以解算出該異常溫度的實際位置，其計算公式為

因此由若干紅外陣列測溫傳感器陣列組成溫度傳感裝置可實現對異常溫度位置初步定位；

（2）根據步驟1中的初步位置（x_p，y_p）控制云臺使攝像頭對準該位置，其中云臺的兩個旋轉軸的角度 α_p，β_p 為

其中 L 為執行裝置與溫度采集裝置的中心距離，調用攝像頭采集異常溫度位置的圖像信息，使用YOLOv5模型進行火焰場景識別，并獲取已產生的火焰的像素位置（i，j）；

（3）該執行裝置根據步驟2中的檢測結果進行相應的行為，若未檢測到火焰，通過WiFi模塊對當前具有潛在起火風險的場景進行報警，若檢測到火焰，則控制云臺運動，直到火焰的像素位置（i，j）落在圖像中心10×10的區域中，此時云臺保持該位置，開啟水槍進行點對點的滅火。

其中,步驟2所使用的YOLOv5模型的實現方法如下：

①采集室內火焰的圖像并對火焰以及起火根源進行標注，構建YOLO格式的數據集，并將數據集按照8：2的比例分為訓練集與測試集；

②選用YOLOv5s6模型采用Mosiac數據增強方法對輸入層進行預處理，使用在COCOtrain2017上預訓練的權重進行模型的訓練，直到模型收斂停止訓練；