一种消防识别方法和消防系统技术方案

本发明专利技术公开了一种消防识别方法和消防系统，涉及消防系统技术领域。包括转台、控制单元、图像采集单元和图像处理系统，所述图像处理系统的信号输出端电性连接有控制单元，所述控制单元的输出端与转台电性连接。通过本发明专利技术利用烟雾颜色特征和形态特征进行识别，颜色特征包括烟雾位置与周围森林灰度间具有明显的亮度差别，形态特征包括烟雾形态的运动性、不固定性，可以结合相关算法实现对着火点的检测，归纳起来，利用着火点的以下两个特点：一是着火点为局部较亮的位置；二是着火点会产生烟雾，烟雾从无到有的过程会使得局部图像灰度随时间的变化而发生改变，可将实时图像与模板图像进行比较求取差异较大的位置。像进行比较求取差异较大的位置。像进行比较求取差异较大的位置。

【技术实现步骤摘要】
一种消防识别方法和消防系统


[0001]本专利技术涉及消防系统
，具体为一种消防识别方法和消防系统。

技术介绍

[0002]森林防火是有利于国计民生的热点问题，目前，传统的森林火灾监测技术包括人工护林监测、飞机航测、卫星监测、红外图像检测及基于地面载台可见光图像检测等，由于人工护林监测具有局限性，飞机航测费用十分的昂贵，卫星图像检测不具有很好的时效性，红外图像检测用于检测明火，但对火情而言，烟雾出现一般早于明火，红外检测不能在火情初期就对火情位置进行预判断，有需求在瞭望塔上建立高科技的火情自动监测系统，对火情烟雾进行自动检测和识别，更早的发现火情和预防火势蔓延，而且烟雾不会被树木遮挡，因此通过地面瞭望台可见光图像对烟雾进行检测是森林火情检测领域的一个重要方向，通过计算机自动识别的手段降低森林火险等级可带来极其显著的社会及经济效益。
[0003]传统的森林火情自动监测系统一般包括控制系统，转台，图像采集系统和图像处理系统；控制系统首先控制转台转动使图像采集系统进行全背景采样，转台每转一个小角度图像采集系统采集一帧图像作为模板图像，并将其存储于图像处理系统。全背景采样完毕后，控制系统控制转台转动，转台每转一个小角度图像采集系统采集一帧图像作为实时图像，然后图像处理系统将实时图像与模板图像进行相减，根据相减运算得到的差值判断是否有着火点。这种监测系统要求在做图像相减的时候，模板图像与实时图像为同一角度，对转台以及编码器的要求很高，而且对运动十分敏感。由于存储背景图像的角度不可能无限小，而且受转台运动速度和平稳度的影响可能会有轻微晃动，编码器送的当前转台角度值也存在一定误差，两幅图像相减后可能会产生很多非目标的噪声点，容易获得很高的误警率，且不适合一直运动的转台。同时，传统的算法在执行过程中都需要转台停下来，比较静止的实时图片和模板图片，算法执行效率低。即便如此，由于天气、光照等的变化，误警率也较高，其原因是，图像相减本身就对运动和噪声十分敏感。

技术实现思路

[0004]（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种消防识别方法和消防系统，具备具有更低漏警率，更高稳定度等优点，解决了容易获得很高的误警率的问题。
[0005]（二）技术方案为实现上述具有更低漏警率，更高稳定度的目的，本专利技术提供如下技术方案：一种消防识别消防系统，包括转台、控制单元、图像采集单元和图像处理系统，所述图像处理系统的信号输出端电性连接有控制单元，所述控制单元的输出端与转台电性连接，所述控制单元接收图像处理系统的信号后用于控制转台转动，所述图像处理系统发出着火信息给控制单元，所述控制单元发出转台停止转动控制命令，所述转台的信号输出端与图像采集单元电连接，所述图像采集单元的信号输出端电性连接有识别单元，所述识别单元的信号输出端
与图像处理系统电性连接，所述图像处理系统的信号输出端无线电连接有地面控制站和用于给图像处理系统供电的供电单元；所述地面控制站通过无线通信报警模块分别无线电连接有云端服务器和消防中心，所述云端服务器的电性输出端无线电连接有终端监测模块，所述消防中心设有用于灭火的消防无人机和消防车；所述供电单元内部还包括储电模块、太阳能发电模组和风能发电模组，所述太阳能发电模组和风能发电模组均向储电模块进行供电，所述储电模块向图像处理系统和地面控制站供电。
[0006]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述图像采集单元包括地面监控模块和空中监控模块，所述地面监控模块由多个地面探头组成，所述天空监控模块由多个无人机探头组成。
[0007]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述识别单元内部设有烟雾检测算法模块和神经网络检测模块。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述图像处理系统的内部包括着火点位置确认模块、疑似着火点判别模块和模板图像存储模块，所述着火点位置确认模块与识别单元的信号输出端电性连接，所述疑似着火点判别模块的信号输出端分别与控制单元和图像采集单元电性连接，所述图像存储模块的信号输入端和信号输出端分别与图像采集单元电性连接和疑似着火点判别模块电性连接。
[0009]一种消防识别方法，包括以下步骤：S1、控制单元控制转台每隔3-10分钟运转一次，并控制图像采集单元采集模板图像和实时图像；S2、图像采集单元采集的模板图像和实时图像送给识别单元中的烟雾检测算法模块和神经网络检测模块进行识别；S3、经过识别单元识别后再将信息输送给图像处理系统；S4、图像处理系统判别是否有疑似着火点；S5、若判定有疑似着火点则向控制单元输出有疑似着火点的信息，使控制单元发出转台停止转动控制命令；S6、转台停止转动后，控制单元发出指令控制图像采集单元连续采集图片判断着火点具体位置；S7、确定着火点位置，然后向地面控制站发送采集信息；S8、地面控制站收集信息向消防中心报警和向云端服务器发送信息；S9、消防中心派出消防无人机和消防车进行灭火。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述识别单元中的烟雾检测算法模块为混合高斯背景建模的方法，然后提取视频序列中的运动目标，并对其进行颜色分析和判断，找到疑烟区域，然后进一步在疑烟区域内分析和提取烟雾区别于其他运动物体的独特的动态特征，即扩散特征、轮廓不规则特征和使背景模糊特征，最后利用BP神经网络将提取的烟雾动态特征融合，最终综合判断。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述识别单元中的神经网络检测模块具体检测方法为：
1）、根据烟雾检测的实际需要设计一个BP神经网络；2）、选取烟雾的3个动态特征作为神经网络的输入，输出为一个状态信息。
[0012]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述BP神经网络的输入为：扩散性特征、形状不规则特征和背景模糊特征；所述输出只有一个，输出层用 Sigmoid激发函数，使输出值限定在O～1之间，用 Out表示，所述判断结果划分为：Out∈[0．70，1]为火灾烟雾状态；Out∈[0，0．70]为无烟正常状态。
[0013]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述BP神经网络的输入为：扩散性特征、形状不规则特征和背景模糊特征；所述输出只有一个，输出层用 Sigmoid激发函数，使输出值限定在O～1之间，用 Out表示，所述判断结果划分为：Out∈[0．70，1]为火灾烟雾状态；Out∈[0，0．70]为无烟正常状态。
[0014]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述通过提取并计算烟雾疑似区域的边缘长度与面积之比，实现对烟雾轮廓的形状在扩散过程中的不规则性这一特征的判断，所述判别公式谓：STD=SEP／STP，所述式中SEP表示被提取出来的烟雾区域的周长，通过计算边缘像素总数来表示，所述STP表示被提取出来的烟雾疑似区域的面积，用包含的连通区域的像素总数描述。
[0015]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述BP神经网络算法的基本思想是采用最速下降法即梯度法，使网络输出值与实际的期望输出值间的误差平方和最小。
[0016]（三）有益效果与现有技术相比，本专利技术提供了一种消防识别方法和消防系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种消防识别消防系统，包括转台、控制单元、图像采集单元和图像处理系统，其特征在于：所述图像处理系统的信号输出端电性连接有控制单元，所述控制单元的输出端与转台电性连接，所述控制单元接收图像处理系统的信号后用于控制转台转动，所述图像处理系统发出着火信息给控制单元，所述控制单元发出转台停止转动控制命令，所述转台的信号输出端与图像采集单元电连接，所述图像采集单元的信号输出端电性连接有识别单元，所述识别单元的信号输出端与图像处理系统电性连接，所述图像处理系统的信号输出端无线电连接有地面控制站和用于给图像处理系统供电的供电单元；所述地面控制站通过无线通信报警模块分别无线电连接有云端服务器和消防中心，所述云端服务器的电性输出端无线电连接有终端监测模块，所述消防中心设有用于灭火的消防无人机和消防车；所述供电单元内部还包括储电模块、太阳能发电模组和风能发电模组，所述太阳能发电模组和风能发电模组均向储电模块进行供电，所述储电模块向图像处理系统和地面控制站供电。2.根据权利要求1所述的一种消防识别消防系统，其特征在于，所述图像采集单元包括地面监控模块和空中监控模块，所述地面监控模块由多个地面探头组成，所述天空监控模块由多个无人机探头组成。3.根据权利要求1所述的一种消防识别消防系统，其特征在于，所述识别单元内部设有烟雾检测算法模块和神经网络检测模块。4.根据权利要求1所述的一种消防识别消防系统，其特征在于，所述图像处理系统的内部包括着火点位置确认模块、疑似着火点判别模块和模板图像存储模块，所述着火点位置确认模块与识别单元的信号输出端电性连接，所述疑似着火点判别模块的信号输出端分别与控制单元和图像采集单元电性连接，所述图像存储模块的信号输入端和信号输出端分别与图像采集单元电性连接和疑似着火点判别模块电性连接。5.一种消防识别方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、控制单元控制转台每隔3-10分钟运转一次，并控制图像采集单元采集模板图像和实时图像；S2、图像采集单元采集的模板图像和实时图像送给识别单元中的烟雾检测算法模块和神经网络检测模块进行识别；S3、经过识别单元识别后再将信息输送给图像处理系统；S4、图...

【专利技术属性】
技术研发人员：林敏静，
申请(专利权)人：深圳应急者安全技术有限公司，
类型：发明
国别省市：