森林火災探測器關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟和工業(yè)的快速發(fā)展、城市化進程的加快以及人口的迅速增長，高大空間建筑物迅速增加成為未來發(fā)展的趨勢，隨之而來的大空間火災防治問題也成為關(guān)注焦點。特別是近幾年來，我國對森林防火越來越重視，以往的以人工操作為主、自動化程度低、監(jiān)測與通信手段落后的森林防火模式已經(jīng)遠遠無法滿足現(xiàn)代森林防火的需要。傳統(tǒng)的火災探測技術(shù)無法有效地解決森林等大空間的火災探測問題，而在一些國家廣泛使用的遙感技術(shù)，由于投入成本較高而難以在小面積區(qū)域性林區(qū)大范圍普及

2、，因此基于圖像的火災探測技術(shù)作為一種新型、有效的探測技術(shù)，必將具有廣闊的應用前景和使用價值。 本文分析了森林火災管理過程，從森林火災的預防、救援、救災、災后重建等環(huán)節(jié)入手，將森林防火管理過程分為4個相互銜接的循環(huán)階段：緩解、準備、響應與恢復。研究了每個階段中森林防火的關(guān)鍵點，在此基礎上構(gòu)建了不同階段的森林防火模型，提出了一個相對完善的森林防火體系。 本文深入研究了熱紅外探測圖形型火災檢測技術(shù)，并根據(jù)這一技術(shù)設計了被動式紅

3、外雷達森林火災監(jiān)測方法，為早期監(jiān)測小面積的火災提供了可能。 本文對火災的快速判別進行了深入的研究。首先，根據(jù)早期火災火焰的圖像特征和CCD的工作原理，提出了以監(jiān)測現(xiàn)場背景的平均亮度為反饋調(diào)節(jié)CCD攝像機曝光時間的方法，以實現(xiàn)火災圖像的快速增強；并以當前攝像機視角下的背景圖像為參考，采用差影法實現(xiàn)火災隱患區(qū)域的快速裁剪。其次，將“晶體結(jié)晶”理論引入圖像分割中，提出了基于熱力學原理的圖像分割算法。算法結(jié)合火災火焰圖像的先驗知識，可以

4、快速、準確地提取火焰目標區(qū)域。第三，提出了利用“面積判據(jù)”和“尖角判據(jù)”綜合判據(jù)，判別火災的算法及方案：用“面積判據(jù)”進行火災預報警的粗略判斷，以提高警惕，在預報警的基礎上再用“尖角判據(jù)”精確識別，準確判斷是否發(fā)生火災。 對火焰跟蹤技術(shù)進行了深入的研究。首先介紹了一般圖像跟蹤理論框架，給出了火焰跟蹤的難點和對策，有效地實現(xiàn)了火焰的跟蹤。在火焰疑似區(qū)域跟蹤的基礎上，提取火焰動態(tài)特征序列，進行動態(tài)特征分析。對高度、面積、亮度等單特征

5、量，先進行變化特征二值化，有效排除干擾，然后進行離散Fourier變換進行頻譜能量分析，形成量化判據(jù)。對邊緣特征，考察臨近若干幀的最大變化，對變化特征進行定性和定量分析，形成邊緣特征判據(jù)量化結(jié)果。在各特征判據(jù)量化的基礎上利用概率更新函數(shù)進行特征融合，實現(xiàn)火災判定概率化。 研究了基于GIS的視頻定位并設計了云臺的單片機控制系統(tǒng)。探討了視頻定位的研究目標，設計了定位的UML活動圖，把數(shù)字化云臺與地形地貌相結(jié)合，對火點進行準確定位，同