[發明專利]一種基于光學圖像和紅外圖像融合分析的森林防火監測方法

在審

• 申請號: 202111184677.1
• 申請日: 2021-10-12
• 公開（公告）號: CN113807467A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 崔建明;崔賓閣;廖信鵬;王智慧;張德學;羅生路;劉正;李致遠;李名帥
• 申請（專利權）人: 青島山科智匯信息科技有限公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 武漢聚信匯智知識產權代理有限公司 42258
• 代理人: 劉丹

本發明公開一種基于光學圖像和紅外圖像融合分析的森林防火監測方法，其包括如下步驟：S1.利用高斯混合背景建模與灰度閾值法分別對光學圖像與紅外圖像進行預處理提取特征信息；S2.將預處理得到的特征信息進行整合并生成歸一化子圖傳入YOLO v3目標檢測模型；S3.基于預訓練好的YOLO v3目標檢測模型對火焰情況進行分類檢測，生成分析報告；S4.根據分析報告來標記具體起火位置并送人工復檢決定是否采取相關措施。本發明方法能夠改善傳統的森林防火檢測方法；通過對監控圖像預處理并進行火焰分類檢測，在減輕服務器壓力，節省傳輸資源的前提下改善森林防火的監測。

技術領域

本發明屬于圖像檢測技術領域，具體涉及一種基于深度學習和光學圖像和紅外圖像融合分析的森林防火監測方法。

背景技術

森林火災是全球性的林業重要災害之一，在破壞森林的各種因素中，森林火災是最為嚴重的，每年都會造成林木資源的重大損失和災區及周邊地區大范圍的環境污染。很多地區由于干旱致使森林火災多發，不僅嚴重破壞了森林資源，而且造成了巨大的經濟損失。

森林防火的難度在于森林面積廣、交通不方便、通信困難及能源供應缺乏等問題，目前針對森林火災的監測，主要采用人工嘹望、遠程視頻監控及衛星遙感監測等方法。人工嘹望的方法比較落后，難以及時發現火情，往往延誤撲火時間，造成嚴重后果。利用數字視頻技術和現代通信技術結合的遠程視頻監控系統，其工作方式主要為：在林區范圍內各監測點處安置攝像頭，并通過有線或無線數據傳輸網絡實現畫面實時送達監控中心，由中心工作人員實施監控。雖然這類系統避免了直接派駐人員的麻煩，可以在一定程度上提高火災報警的及時性，但實時視頻的傳輸需要龐大且昂貴的通信網絡保證。此外，發生火災的情況相對比較少，故多數時間系統傳送的是安全狀況下的畫面。但由于火情發生難以預測，理論上工作人員必須24小時不間斷的監視各監測點傳送的視頻，否則依然可能延誤火情的預報。因此此類預警系統的工作效率不高但投入的人力和物力卻較高。采用衛星遙感方式進行監測，通過對遙感照片處理從而發現火災，由于高分辨率衛星繞地球同一地點的周期較長，對于小面積森林火災不能有效監控。這些監測手段的運用，對加強森林資源管理是至關重要的，但也明顯存在不足。能采用簡單易行的方法完成森林防火監控，成為有效保護森林資源的當務之急。

發明內容

本發明的目的是：針對背景技術描述的問題，本發明提供一種基于光學圖像和紅外圖像融合分析的森林防火監測方法。

為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案是：一種基于光學圖像和紅外圖像融合分析的森林防火監測方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1，利用高斯混合背景建模與灰度閾值法分別對光學圖像與紅外圖像進行預處理提取特征信息；

S2，將預處理得到的特征信息進行整合并生成歸一化子圖傳入YOLO v3目標檢測網絡；

S3，基于預訓練好的YOLO v3目標檢測模型對火焰情況進行分類檢測，生成分析報告；

S4，根據分析報告來標記具體起火位置并送人工復檢決定是否采取相關措施。

進一步的，所述步驟S1中，利用高斯混合背景建模對光學圖像進行預處理，具體方法包括：

(1)模型初始化，第一幀圖像的每個像素值作為均值，并設置方差w，建立q數量的高斯混合模型，q默認為1，w默認為1.0；

(2)模型學習，將當前幀的像素點和已有的高斯模型對應的像素點作比較，若：

滿足|X_k-u_(q，k)|＞2.5σ_(q，k)，需要進行增加高斯分量；

滿足|X_k-u_(q，k)|＝2.5σ_(q，k)，需要進行替換高斯分量；