图像型火灾探测中消防炮定位技术研究

第1页图像型火灾探测中消防炮定位技术研究摘要随着大空间火灾探测技术的研究，传统的消防已经不适用于大空间的灭火，为了克服传统灭火系统的不足，在此基础上本文提出了利用高压水炮进行定点灭火的技术。论文是在系统已经实现火灾探测的基础上提出的高压水炮空间定位技术，即在发生火灾的情况下，在对火灾各种特征进行了提取和干扰的排除后，利用计算机计算火灾的空间位置。本文提出的定位算法具有定位准确、识别性较高、计算速度快、实时性较高等特点。论文结合计算机图形学、数字图像处理、计算机视觉等技术，将摄像头采集的火灾火源的图像经过相应的变换，转换成实际的世界坐标，并结合高压水炮和摄像机各参数，直接计算出高压水炮的定位参数。关键字：火灾探测；计算机视觉；高压水炮定位第2页ImageTypeFireDetectionSystemofWaterCannonPositioningTechnologyResearchAbstractWiththelargespaceoffiredetectiontechnologyresearch,thetraditionalfirehasnotusedforlargespaceoffire.Inordertoovercomethedeficiencyoftraditionalfire-extinguishingsystems,onthebasisofthisproposedusingwatercannonfireonthedot.Insystemhasachievedfiredetectionisproposedonthebasisofthewatercannonspacepositioningtechnologies.Alsointhecasesoffire,afterinvariouscharacteristicsoffireandeliminationofinterference,usingthecomputercalculationoffireinspace.Inthispaperthepositioningalgorithmhasaccuratepositioning,identificationandcomputingspeedandhighperformancecharacteristicsandsoon.Thispaperbasedoncomputergraphics,digitalimageprocessingtechnology,computervision,etc.Thecameraimageacquisitionoffiresourcethroughthecorrespondingtransformation.Converttheactualworldcoordinatesandcombinedwithwatercannonandcameraparameters.Italsocancalculatewatercannonpositioningparameters.Keywords:Firedetection;Computervision;Watercannonposition第3页目录1.绪论....................................................................................................51.1引言.........................................................................................51.2研究背景和意义.....................................................................61.2.1传统火灾探测技术的不足...........................................61.2.2图像型火灾检测技术的提出.......................................71.2.3国内外研究现状............................................................72.图像型火灾探测.............................................................................102.1概述.......................................................................................102.2原理介绍...............................................................................102.3火灾图像处理系统的硬件组成...........................................112.4火灾图像的获取...................................................................122.5火灾图像的分割处理...........................................................132.5.1区域生长法分割图像.................................................132.5.2阈值选取算法..............................................................132.6火灾图像的仿真处...............................................................152.6.1图像预处理.................................................................152.6.2图像分割与特征提取.................................................182.6.3灰度阈值分析.............................................................193基于计算机视觉的高压水炮定位的研究.....................................203.1计算机视觉...........................................................................203.1.1计算机视觉.................................................................203.1.2计算机视觉的方法及其应用.....................................213.1.3计算机视觉与图像处理、图像分析的异同.............22第4页3.2空间定位双目成像原理.......................................................223.3双目定位算法中彩色图片中火灾位置的确定...................263.4火灾空间定位的优化算法...................................................303.4.1实用传统双目定位算法的缺陷.................................303.4.2改进的空间定位算法.................................................314高压水炮的空间定位系统设计和实现.........................................344.1高压水炮定位算法...............................................................344.2高压水炮的空间定位系统的设计.......................................34总结.....................................................................................................36致谢........................................................................错误!未定义书签。参考文献.............................................................................................37第5页1绪论1.1引言火的应用对人类的文明和社会的进步起了巨大的推动作用。然而火一旦失控，会给人类带来巨大的灾难，形成火灾。据统计火灾危害性大，仅次于干旱和洪涝且发生频率居于各灾种之首，因此防止火灾的发生和及时灭火，就是一个值得深入研究的课题。传统的火灾探测技术是通过探测器，对烟雾、温度、火焰和燃烧气体等火灾参量做出有效反应，通过敏感元件，将表征火灾参量的物理量转化为电信号，送到火灾报警控制器。传统技术在大空间、大面积、环境比较恶劣和室外坏境等场所不能很好的发挥现有火灾探测设备的作用。而近年来,随着经济的飞速发展,各种高层的建筑群体不断涌现。对于人口密集、财产集中的高层建筑,其消防安全问题就突显出来。传统的火灾探测技术有感温、感烟、感光及复合型等模式。这些技术不仅在灵敏度和可靠性方面有待提高,而且不能对火灾最初的信号做出反应。因此,近年来积极研究并提出了图像型火灾探测技术,图像型火灾探测技术是一种以计算机为核心，结合光电技术和数字图像处理技术而研制的火灾自动监测报警系统。它利用摄像头对现场进行监视，对摄取的视频信号由图像采集卡捕捉为数字图像并输入计算机，根据火灾的图像特征进行处理和分析，从而达到探测火灾是否发生的目的。基于图像处理的火灾检测方法能有效的弥补上述传统火灾检测方法的不足。该技术既可在多粉尘、高湿度的室内环境中使用,也可在室外环境中使用,对火灾初始信号有更高的灵敏度,具有很好的应用前景。而图像型火灾探测系统中的高压水炮定位更是解决了消防的问题，可以在火灾开始发生时探测到火灾，并驱动高压水炮进行灭火，阻止火灾进一步扩大，避免不必要的人员和财产损失。高压水炮定位系统在消防安全中具有重要的地位和作用，它能够在发生火灾时，保护火灾区域内的人身安全和建筑物建筑结构的安全。实现水炮定位的的先决条件在于对火灾发生的空间位置的确定。本课题用计算机视觉知识作为基础，对火灾空间定位算法进行了研究。这样，就可以把消防喷水系统和火灾探测集成在一起，具有自动扫描定位功能，在PLC的控制下对准火源，进行灭火。还将大大缩减联动系统，简化消防设备的布置，降低了成本。此外，还有灭火及时，将火灾损失减到最低的优点。第6页1.2研究背景和意义在现有的各种火灾报警和消防监控设备中，大多数场所的火灾检测中，都采用常规的火灾探测的方法，如感烟、感温、感光探测器，它们分别利用火焰的烟雾、温度、光的特性来对火灾进行探测。对于室外仓库和大型室内仓库等大空间场合中，上述传感器信号由于空间的巨大而变得十分微弱。即使是高精度的传感器也会由于种种干扰噪声而无法工作。随着计算机及图像处理技术的发展，国内外为解决此类场合的火灾报警问题，开始提出运用图像处理技术来进行火焰探测。而基于图像型火灾探测的消防炮定位技术的研究也应运而生。1.2.1传统火灾探测技术的不足传统型火焰探测器主要包括感烟、感温、