基于空中航拍的火情報警系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】 基于空中航拍的火情報警系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明是申請?zhí)枮?01510155511.5、申請日為2015年4月2日、發(fā)明名稱為“基于空中航拍的火情報警系統(tǒng)”的專利的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及消防監(jiān)控領(lǐng)域，尤其涉及一種基于空中航拍的火情報警系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]無人機(jī)，即無人駕駛飛機(jī)，其英文縮寫為“UAV”，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。從技術(shù)角度定義可以分為:無人直升機(jī)、無人固定翼機(jī)、無人多旋翼飛行器、無人飛艇、無人傘翼機(jī)這幾大類。從用途方面分類可分為軍用無人機(jī)和民用無人機(jī)。軍用方面，可用于完成戰(zhàn)場偵察和監(jiān)視、定位校射、毀傷評估、電子戰(zhàn)，而民用方面，可用于邊境巡邏、核輻射探測、航空攝影、航空探礦、災(zāi)情監(jiān)視、交通巡邏和治安監(jiān)控。
[0004]當(dāng)前，各國消防部門面臨著日益復(fù)雜的滅火救援和社會救助形勢，對各類地震救援、抗洪搶險、山岳救助及大跨度或高層火災(zāi)等情況，傳統(tǒng)現(xiàn)場偵查手段的局限性已日益凸顯，其存在監(jiān)控面狹窄、監(jiān)控不實(shí)時以及無法克服霧霾天氣影響的缺陷。如何有效實(shí)施消防預(yù)警和現(xiàn)場偵測，并迅速、準(zhǔn)確處置災(zāi)情顯得尤為重要。無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)及系統(tǒng)解決方案的成熟運(yùn)用，使得無人偵察機(jī)平臺結(jié)合視頻、紅外等監(jiān)控及傳送設(shè)備，通過空中對設(shè)定巡查區(qū)域進(jìn)行火災(zāi)隱患巡查、現(xiàn)場救援指揮及火情偵測成為消防部門新的選擇。
[0005]因此，提供一種新的消防監(jiān)控系統(tǒng)，拋棄原有的現(xiàn)場火情監(jiān)控手段，通過無人機(jī)為載體，不僅在正常天氣下，也能夠在各種霧霾天氣下對巡查區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以判斷是否發(fā)生火情以及火情的具體狀況，為當(dāng)?shù)叵啦块T提供重要的參考數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述傳統(tǒng)現(xiàn)場偵查手段帶來的問題，本發(fā)明提供了一種基于空中航拍的火情報警系統(tǒng)，借用無人機(jī)平臺進(jìn)行預(yù)定區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)采集，對采集到的圖像進(jìn)行分析，以確定當(dāng)?shù)厥欠癜l(fā)生火情以及火情的具體狀況，同時，根據(jù)大氣衰減模型確定霧霾對圖像的影響因素，并對多霧天氣下采集的圖像進(jìn)行去霧霾化處理，從而在保障本系統(tǒng)監(jiān)控面寬廣、監(jiān)控及時的同時，提高了系統(tǒng)的可靠性。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種基于空中航拍的火情報警系統(tǒng)，所述報警系統(tǒng)設(shè)置在無人機(jī)上，包括數(shù)字相片拍攝設(shè)備、霧霾消除設(shè)備、火情檢測設(shè)備和ARMll處理器，所述數(shù)字相片拍攝設(shè)備用于拍攝巡邏區(qū)域圖像，所述霧霾消除設(shè)備與所述數(shù)字相片拍攝設(shè)備連接，用于對所述巡邏區(qū)域圖像執(zhí)行清晰化處理，獲得清晰化圖像，所述火情檢測設(shè)備與所述霧霾消除設(shè)備連接，用于對所述清晰化圖像執(zhí)行火情分析，所述ARMll處理器與所述火情檢測設(shè)備連接，用于基于所述火情分析結(jié)果確定是否發(fā)出火情報警信號。
[0008]更具體地，所述基于空中航拍的火情報警系統(tǒng)還包括:供電電源，包括太陽能供電器件、蓄電池、切換開關(guān)和電壓轉(zhuǎn)換器，所述切換開關(guān)與所述太陽能供電器件和所述蓄電池分別連接，根據(jù)蓄電池剩余電量決定是否切換到所述太陽能供電器件以由所述太陽能供電器件供電，所述電壓轉(zhuǎn)換器與所述切換開關(guān)連接，以將通過切換開關(guān)輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓；伽利略定位設(shè)備，連接伽利略衛(wèi)星，用于接收無人機(jī)的實(shí)時伽利略位置，在接收到所述ARMll處理器發(fā)送的火情報警信號時，實(shí)時伽利略位置即火情發(fā)生位置；靜態(tài)存儲設(shè)備，用于預(yù)存拍攝高度、火焰上限灰度閾值、火焰下限灰度閾值、煙霧上限灰度閾值、煙霧下限灰度閾值和預(yù)設(shè)火情比例閾值；無線收發(fā)設(shè)備，連接當(dāng)?shù)叵辣O(jiān)控平臺，用于接收所述當(dāng)?shù)叵辣O(jiān)控平臺發(fā)送的巡邏區(qū)域；無人機(jī)驅(qū)動設(shè)備，用于在所述ARMll處理器的控制下，驅(qū)動無人機(jī)飛行到所述巡邏區(qū)域的上方，飛行高度為所述拍攝高度；所述霧霾消除設(shè)備位于所述數(shù)字相片拍攝設(shè)備和所述火情檢測設(shè)備之間，用于接收所述巡邏區(qū)域圖像，對所述巡邏區(qū)域圖像執(zhí)行清晰化處理，獲得清晰化圖像，并將所述清晰化圖像輸入所述火情檢測設(shè)備；所述霧霾消除設(shè)備還包括:存儲子設(shè)備，用于預(yù)先存儲天空上限灰度閾值和天空下限灰度閾值，所述天空上限灰度閾值和所述天空下限灰度閾值用于分離出圖像中的天空區(qū)域，還用于預(yù)先存儲預(yù)設(shè)像素值閾值，所述預(yù)設(shè)像素值閾值取值在O到255之間；霧霾濃度檢測子設(shè)備，位于空氣中，用于實(shí)時檢測無人機(jī)所在位置的霧霾濃度，并根據(jù)霧霾濃度確定霧霾去除強(qiáng)度，所述霧霾去除強(qiáng)度取值在O到I之間；區(qū)域劃分子設(shè)備，連接所述數(shù)字相片拍攝設(shè)備以接收所述巡邏區(qū)域圖像，對所述巡邏區(qū)域圖像進(jìn)行灰度化處理以獲得灰度化區(qū)域圖像，還與存儲子設(shè)備連接，將所述灰度化區(qū)域圖像中灰度值在所述天空上限灰度閾值和所述天空下限灰度閾值之間的像素識別并組成灰度化天空子圖案，從所述灰度化區(qū)域圖像分割出所述灰度化天空子圖案以獲得灰度化非天空子圖像，基于所述灰度化非天空子圖像在所述巡邏區(qū)域圖像中的對應(yīng)位置獲得與所述灰度化非天空子圖像對應(yīng)的彩色非天空子圖像；黑色通道獲取子設(shè)備，與所述區(qū)域劃分子設(shè)備連接以獲得所述彩色非天空子圖像，針對所述彩色非天空子圖像中每一個像素，計算其R，G，B三顏色通道像素值，在所述彩色非天空子圖像中所有像素的R，G，B三顏色通道像素值中提取一個數(shù)值最小的顏色通道像素值所在的顏色通道作為黑色通道；整體大氣光值獲取子設(shè)備，與所述存儲子設(shè)備連接以獲得預(yù)設(shè)像素值閾值，與所述區(qū)域劃分子設(shè)備和所述黑色通道獲取子設(shè)備分別連接以獲得所述巡邏區(qū)域圖像和所述黑色通道，將所述巡邏區(qū)域圖像中黑色通道像素值大于等于預(yù)設(shè)像素值閾值的多個像素組成待檢驗(yàn)像素集，將所述待檢驗(yàn)像素集中具有最大灰度值的像素的灰度值作為整體大氣光值；大氣散射光值獲取子設(shè)備，與所述區(qū)域劃分子設(shè)備和所述霧霾濃度檢測子設(shè)備分別連接，對所述巡邏區(qū)域圖像的每一個像素，提取其R，G，B三顏色通道像素值中最小值作為目標(biāo)像素值，使用保持邊緣的高斯平滑濾波器EPGF(edge-preserving gaussian filter)對所述目標(biāo)像素值進(jìn)行濾波處理以獲得濾波目標(biāo)像素值，將目標(biāo)像素值減去濾波目標(biāo)像素值以獲得目標(biāo)像素差值，使用EPGF對目標(biāo)像素差值進(jìn)行濾波處理以獲得濾波目標(biāo)像素差值，將濾波目標(biāo)像素值減去濾波目標(biāo)像素差值以獲得霧霾去除基準(zhǔn)值，將霧霾去除強(qiáng)度乘以霧霾去除基準(zhǔn)值以獲得霧霾去除閾值，取霧霾去除閾值和目標(biāo)像素值中的最小值作為比較參考值，取比較參考值和O中的最大值作為每一個像素的大氣散射光值；介質(zhì)傳輸率獲取子設(shè)備，與所述整體大氣光值獲取子設(shè)備和所述大氣散射光值獲取子設(shè)備分別連接，將每一個像素的大氣散射光值除以整體大氣光值以獲得除值，將I減去所述除值以獲得每一個像素的介質(zhì)傳輸率；清晰化圖像獲取子設(shè)備，與所述區(qū)域劃分子設(shè)備、所述整體大氣光值獲取子設(shè)備和所述介質(zhì)傳輸率獲取子設(shè)備分別連接，將I減去每一個像素的介質(zhì)傳輸率以獲得第一差值，將所述第一差值乘以整體大氣光值以獲得乘積值，將所述巡邏區(qū)域圖像中每一個像素的像素值減去所述乘積值以獲得第二差值，將所述第二差值除以每一個像素的介質(zhì)傳輸率以獲得每一個像素的清晰化像素值，所述巡邏區(qū)域圖像中每一個