本系統(tǒng)是一種具有紅外光、可見光雙光譜探測的森林防火智能預警系統(tǒng)，系統(tǒng)集成了紅外熱成像儀系統(tǒng)、超溫檢測系統(tǒng)、可見光攝像機、火災監(jiān)測分析儀、云臺精確定位系統(tǒng)、視頻服務系統(tǒng)、監(jiān)控主機等部分組成?？赏瑫r輸出兩路視頻信號，具有紅外熱成像超溫檢測和可見光火災檢測功能，并根據(jù)置信度系數(shù)模型進行分析，自動給出報警信息，有效提高了報警的準確率。探測設備可根據(jù)用戶在場景中畫出的任意路徑自動掃描，并可在運動掃描過程中進行快速煙火檢測。通過網(wǎng)絡傳輸并向遠程監(jiān)控主機發(fā)送報警機器ID、云臺水平和俯仰角度、超溫區(qū)域的坐標(左上角和右下角)等信息。遠程監(jiān)控主機根據(jù)回傳信息，經(jīng)過分析判斷確認報警后產(chǎn)生報警信號、記錄報警信息，并提供日志查詢和錄像等功能。
雙光譜探測森林防火智能預警系統(tǒng)拓撲圖
連續(xù)變焦紅外熱成像儀
連續(xù)變焦紅外熱像儀由324×256非制冷焦平面陣列探測器配合75-150mm連續(xù)變焦紅外鏡頭制成，既能大范圍搜索，又能識別遠處目標。該產(chǎn)品克服了目前國內(nèi)外固定焦距式或雙視場式熱成像儀的缺陷，在變焦的過程中成像清晰，功能強大，性能穩(wěn)定。具有堅固且密封性能極好的外殼，內(nèi)部充氮，不受雨雪、灰塵的破壞，能夠在惡劣的環(huán)境中正常工作。集第4代非制冷型焦平面紅外探測器、最先進的電子和光學系統(tǒng)于一身的熱成像儀，能夠穿透灰塵、煙霧、雨雪和黑暗，最小溫度分辨率達50mK，增加圖像細節(jié)增強功能、輸出熱白/熱黑/偽彩色圖像。
熱成像超溫檢測系統(tǒng)
在大面積的森林中，火災往往是由隱火引發(fā)，這是毀滅性火災的根源，而用現(xiàn)有的普通檢測方法，很難發(fā)現(xiàn)這種隱性火災苗頭。而應用紅外熱成像儀可以快速有效地發(fā)現(xiàn)這些隱火，并且可以準確判定火災的地點和范圍。
自然界中任何溫度高于絕對零度的物體，都會不停地向周圍空間輻射包括紅外波段在內(nèi)的電磁波，物體表面的溫度越高，紅外輻射能量就越多，因此可以利用紅外輻射測量物體表面的熱狀態(tài)。
熱像儀工作在8-14μm，屬于遠紅外波段，正常森林的輻射波長范圍為8.5-12.2μm，在熱成像儀8-14μm的探測范圍之內(nèi)。目標溫度越高，從熱成像探測器組件輸出的數(shù)字信號值越大,即數(shù)字圖像的灰度值越大，根據(jù)此特點，超溫檢測工作過程如下：圖像采集模塊將探測器輸出的高精度圖像數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存，圖像處理模塊運行超溫檢測算法，首先根據(jù)目標和背景的對比度計算出原始閾值，再結合用戶設定的目標溫度等級，計算出二值化閾值，將圖像二值化后進行連通域檢測，計算出目標區(qū)域面積和坐標，在畫面上標識出超溫區(qū)域并通過串口發(fā)出報警信息。
由于探測器接收到的紅外輻射能量受監(jiān)控距離和工作環(huán)境的影響，被檢測目標的溫度范圍也各不相同，所以為了達到理想的報警效果，可以根據(jù)用戶的具體使用環(huán)境設定被監(jiān)控目標的溫度等級，即目標與背景的溫度差別等級。
可見光圖像檢測系統(tǒng)
由于紅外熱成像儀成像清晰度差，可能存在一定程度上的誤報，因此系統(tǒng)又引入可見光圖像檢測，通過檢測火焰的靜態(tài)特征(顏色)和形態(tài)特征(閃爍性)兩個特征進行檢測。先利用靜態(tài)特征從視頻圖像中提取出與火焰顏色相似的區(qū)域，再利用形態(tài)特征對上面提取出來的區(qū)域進行檢測，通過視頻圖像分析算法，檢測出火焰產(chǎn)生二級報警信號?？梢姽鈹z像機模擬視頻信號接入到圖像檢測模塊，通過圖像采集單元的視頻解碼電路轉換為數(shù)字信號后，被基于DSP的圖像處理單元處理，根據(jù)火災火焰的圖像特性，探測出畫面中出現(xiàn)的火焰，加入火焰識別標記后，再通過視頻編碼電路轉換為模擬視頻信號輸出。由于監(jiān)測場景不同，火焰所呈現(xiàn)的顏色、狀態(tài)也會不同。因此，在監(jiān)測時，可以根據(jù)環(huán)境要求，調(diào)整檢測模塊的工作狀態(tài)，通過設置相應參數(shù)閾值，如顏色靈敏度、動態(tài)靈敏度等，使檢測模塊可以更準確及時地識別出火焰。[nextpage]
云臺精確定位系統(tǒng)
由于采用自由掃描路徑快速分析技術，對云臺運動精度要求相當高。云臺精確定位系統(tǒng)采用步進電機，可實現(xiàn)變速功能，步長精確，實現(xiàn)攝像機與熱成像儀的水平和俯仰動作，配有高精度編碼器，使精度指標達到算法所需要的要求。其主要功能有：對云臺電機的運動控制、熱成像儀的變倍聚焦控制、熱成像儀檢測參數(shù)設置、可見光攝像機鏡頭控制、可見光檢測參數(shù)設置、接收監(jiān)控中心的控制命令、將報警信號/角度信息等傳回監(jiān)控中心等。
智能控制系統(tǒng)
熱成像儀超溫探測、可見光圖像檢測結合后臺監(jiān)控軟件中搭建智能控制系統(tǒng)中運行的雙光譜探測智能分析算法，充分利用各自的優(yōu)勢，有效地降低誤報率。
雙光譜探測智能分析圖
通過前端熱成像儀超溫探測系統(tǒng)產(chǎn)生的報警信號，同時伴有疑似火焰區(qū)域坐標。由于熱成像儀探測系統(tǒng)和可見光攝像機視場角大小不一致，因此，需要對坐標信息重新映射。報警信號、區(qū)域坐標傳遞到智能控制系統(tǒng)，系統(tǒng)會自動通過視場定位換算，將坐標映射到可見光攝像機視場計算出報警點位置，控制系統(tǒng)根據(jù)傳遞的坐標信息，通過控制可見光攝像機，使疑似火焰區(qū)域自動出現(xiàn)在可見光攝像機視場中央，然后智能控制系統(tǒng)根據(jù)熱成像儀的檢測信息，結合場景分析，進行雙光譜結合的置信度進行評估，檢測給出火焰置信度，并通知可見光檢測模塊系統(tǒng)，啟動火焰圖像檢測功能，對疑似火焰區(qū)域進行確認檢測。如果符合火焰圖像特征，則可見光檢測模塊根據(jù)置信度進行估檢，輸出報警信息。最終根據(jù)探測結果，當置信度系數(shù)超過警界值時，由智能控制系統(tǒng)結合雙光譜探測結果，再根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境綜合分析，通過聲音，屏幕標識等手段產(chǎn)生報警信號，并通知監(jiān)控人員，從而做到對火焰早期的預警功能。
后臺監(jiān)控系統(tǒng)
通過網(wǎng)絡傳輸，將現(xiàn)場視頻和熱成像儀以及可見光檢測的報警信號傳至監(jiān)控中心。根據(jù)熱成像儀和可見光檢測的置信度比較，確定火警信息，通過聲光報警等措施通知監(jiān)控人員，對現(xiàn)場視頻進行實時錄像，對報警信息進行及時處理。
系統(tǒng)可以對兩種光譜檢測進行參數(shù)設置調(diào)整，并且配合自由掃描路徑快速分析技術，可以在屏幕上隨意設置掃描曲線和不敏感區(qū)域。
系統(tǒng)支持地圖顯示，直觀顯示各個探測器在監(jiān)控區(qū)域的位置和監(jiān)控區(qū)域的大致平面結構，在火警發(fā)生時，可以通過報警信息，快速定位報警地點，做好早期預警準備。通過監(jiān)控軟件還可以對云臺系統(tǒng)，熱成像儀探測系統(tǒng)以及可見光攝像機進行靈活控制。
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