基于圖像處理的無人機秸稈焚燒監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設計.pdf

1、在農(nóng)村地區(qū)，每年秋冬之交，大面積的秸稈被焚燒，導致越來越嚴重的環(huán)境問題，對秸稈焚燒的監(jiān)測和管理引起越來越多人的關注。因此，研究開發(fā)實時高效的監(jiān)測與預警秸稈焚燒的技術和平臺顯得尤為迫切。由于圖像處理技術具有較強的適應性、抗干擾能力及實用性等優(yōu)勢，被廣泛地應用于火情預警系統(tǒng)中。微型無人機是一種高速靈活的空中飛行器，可以通過搭載輔助設備完成不同的任務，在軍用和民用領域具有重要的使用價值。傳統(tǒng)的秸稈焚燒監(jiān)測主要以人工手段為主，存在成本較高，實時

2、性低下，易出現(xiàn)檢測死角等問題。圖像處理技術與無人機平臺相結合的秸稈焚燒監(jiān)測技術，相對傳統(tǒng)監(jiān)測方式有機動快速、便于控制、監(jiān)測范圍廣等特點，對秸稈焚燒的預防控制有重要意義。
　　基于圖像處理的無人機秸稈焚燒監(jiān)測系統(tǒng)立足于數(shù)字圖像處理技術、計算機視覺原理與信息融合技術，研究基于圖像的焚燒識別方案。本文提出的焚燒監(jiān)測系統(tǒng)包含信息采集模塊、信息處理模塊和信息應用模塊。
　　在信息采集模塊中，微型無人機搭載CCD攝像頭高空拍攝被監(jiān)測區(qū)域

3、的視頻圖像，并轉(zhuǎn)換成計算機能夠處理的數(shù)字圖像。
　　在信息處理模塊中，主要完成焚燒的識別和危險等級判定工作。首先，利用灰度化、圖像去噪、圖像增強等算法對圖像預處理。在提取前景區(qū)域方面，本文針對傳統(tǒng)閾值分割技術在復雜背景環(huán)境下不能準確獲取火焰區(qū)域這一問題，提出了一種基于改進ViBe算法和顏色特征加權判斷的算法。對于煙霧區(qū)域的提取，本文采用基于顏色特征的快速提取算法。在焚燒的識別方面，利用了多判據(jù)信息融合技術。本文根據(jù)國標GB1563

4、1-2008提出了危險等級劃分模型，直觀地衡量焚燒危險性。最后，本文設計了三組模擬實驗驗證算法性能。
　　在信息應用模塊中，利用Visual Studio2010、MFC和OpenCV庫設計實現(xiàn)了軟件的上位機界面。實現(xiàn)視頻圖像、焚燒火焰及煙霧特征量、危險系數(shù)、報警信息等的顯示和保存功能。
　　本文提出的基于圖像處理的無人機秸稈焚燒監(jiān)測系統(tǒng)，結合圖像處理與無人機的優(yōu)勢，避免了傳統(tǒng)監(jiān)測方式的弊端。系統(tǒng)性能測試表明，本文算法具有較