一种基于网格背景布虚拟定位林火方法技术

本发明专利技术公开了一种基于网格背景布虚拟定位林火方法，包括步骤：一、利用网格背景布进行视野内方位角标定；二、确定林火着火点方位角；三、选取初始逼近距离并得到初始逼近点坐标；四、测距仪瞄准初始逼近点并获取测距仪与初始逼近点之间的方位角和距离；五、获取初始误差距离；六、判断初始误差距离是否大于误差阈值；七、获取修正逼近距离并得到修正逼近点坐标；八、测距仪瞄准修正逼近点并获取测距仪与修正逼近点之间的方位角和距离；九、获取修正误差距离；十、直至修正误差距离不大于误差阈值，输出林火着火点的坐标。本发明专利技术利用标定的像素点快速获取林火着火点方位角，测距仪可以实时获取指向终点的距离，解算出林火着火点坐标，也适用夜晚。

【技术实现步骤摘要】
一种基于网格背景布虚拟定位林火方法
本专利技术属于林火定位
，具体涉及一种基于网格背景布虚拟定位林火方法。
技术介绍
森林火灾是世界性林业重要灾害之一，具有突发性与随机性，能够在较短的时间内造成较大的损失。森林火灾在全球每年都发生很多起，有的由于发现不及时，最后演变成超大规模的森林火灾，从而造成林业资源的重大损失和全球性环境污染。因此，一旦有火灾发生，就必须以极快的速度采取扑救措施，但是扑救是否及时，完全取决于对森林火灾的定位发现是否及时。传统的森林火灾定位监测技术主要包括瞭望台监测、人工巡护监测、飞机航测、卫星监测以及无线传感网监测等。瞭望台监测需要修建瞭望台，需要人实时值守；人工巡护监测需要大量的人力巡逻，容易错过最佳预警时机，同时可能造成额外伤害；飞机航测成本高，连续性差；卫星监测周期长，灵活性差；无线传感网能达到红外的敏感度但布防太困难。而摄像头可以看见着火点，可知着火点的相对摄像头的方位角但是缺乏距离数据，无法独立实现着火点定位。测距仪可以测量距离，但是无法感知着火点位置。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于网格背景布虚拟定位林火方法，由一个标定过的摄像头和一个位于摄像头上次的测距仪组成测量设备，通过标定过的摄像头可以直接获取林区内实际地理位置点相对于摄像头的方位角，通过林区内实际地理位置点的方位调节云台上，进而调节测距仪的指向，测距仪可以实时获取指向地面的距离，利用逐次逼近林火着火点的方式解算出着林火着火点坐标，进而获取林火着火点实际位置，为林火扑救提供精准数据，便于推广使用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于网格背景布虚拟定位林火方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、利用网格背景布进行视野内方位角标定，过程如下：步骤101、在林区内的高地上安装立柱，在立柱上由上至下依次安装测距仪和摄像头，摄像头的视野固定不变；步骤102、利用摄像头拍摄林区图像，将摄像头拍摄的视野范围内的林区图像上每个像素点与林区内实际地理位置点进行对应，虚拟出摄像头视野范围内的林区实际地理区域对应的网格背景布，存储摄像头拍摄的视野范围内的林区图像上每个像素点对应的林区内实际地理位置点的方位角数据，实现对摄像头拍摄的视野范围内的林区图像上每个像素点的标定；所述方位角包括偏航角和俯仰角，林区内实际地理位置点的方位角包括摄像头的光轴与林区内实际地理位置点的偏航角和俯仰角；步骤二、确定林火着火点方位角：利用摄像头实时拍摄视野范围内的林区图像，当存在林火着火时，通过林区图像上林火着火点位置对应的像素点，确定林火着火点的方位角；步骤三、选取初始逼近距离并得到初始逼近点坐标，过程如下：步骤301、调节测距仪角度，使测距仪的偏航角与林火着火点的一致，利用测距仪照射地面，测距仪照射在地面上的位置位于林火着火点靠近高地的一侧，将此时测距仪的输出距离参数视为初始逼近距离；逼近距离为一线段Lt的长度，该线段Lt的起点为摄像头的光心，该线段的终点c位于摄像头的光心与林火着火点连成的直线上；逼近距离的终点为逼近点；步骤302、根据公式计算初始逼近点的坐标(Xt0,Yt0,Zt0)，其中，Lt0为初始逼近距离，θM为林火着火点的俯仰角，为林火着火点的偏航角，G为摄像头的光心位置的高程；步骤四、测距仪瞄准初始逼近点并获取测距仪与初始逼近点之间的方位角和距离：将测距仪瞄准初始逼近点，根据公式计算测距仪与初始逼近点之间的方位角其中，(XL0,YL0,ZL0)为测距仪的坐标；根据公式计算测距仪与初始逼近点之间的距离lL0,c0；步骤五、获取初始误差距离：根据公式ΔL0＝Ld-lL0,c0，计算初始误差距离ΔL0，其中，Ld为测距仪照射在地面上当前位置的输出距离；步骤六、判断初始误差距离是否大于误差阈值：判断初始误差距离是否大于误差阈值，当初始误差距离ΔL0大于误差阈值时，执行步骤七；否则，初始逼近点即为林火着火点；步骤七、获取修正逼近距离并得到修正逼近点坐标：根据公式Lti＝Lt(i-1)+ΔL(i-1)，计算第i次修正得到的修正逼近距离Lti，其中，i为修正次数编号；根据公式计算第i次修正得到的修正逼近点坐标(Xti,Yti,Zti)；步骤八、测距仪瞄准修正逼近点并获取测距仪与修正逼近点之间的方位角和距离：将测距仪瞄准第i次修正得到的修正逼近点，根据公式计算测距仪与第i次修正得到的修正逼近点之间的方位角根据公式计算测距仪与第i次修正得到的修正逼近点之间的距离lL0,ci；步骤九、获取修正误差距离：根据公式ΔLi＝Ld-lL0,ci，计算第i次修正得到的修正误差距离ΔLi；步骤十、多次循环步骤七至步骤九，直至第i次修正得到的修正误差距离ΔLi不大于误差阈值；此时的修正逼近点即为林火着火点，并输出林火着火点的坐标。上述的一种基于网格背景布虚拟定位林火方法，其特征在于：所述测距仪通过云台安装在立柱顶部，所述摄像头和测距仪之间的间距为20cm～50cm。上述的一种基于网格背景布虚拟定位林火方法，其特征在于：所述误差阈值的取值范围为0～0.1m。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术测距仪主要担任计算着火点位置的工作，采用无畸变摄像头，通过云台控制测距仪逼近林火着火点，根据相对位置和摄像头处参数坐标直接解算着火点位置，为林火扑救提供精准数据，便于推广使用。2、本专利技术在测距定位过程中，通过视频图像计算林火着火点的方位，测算航偏角和俯仰度，调节测距仪角度，使测距仪的偏航角与林火着火点的一致，利用测距仪照射地面，测距仪照射在地面上的位置位于林火着火点靠近高地的一侧，将此时测距仪的输出距离参数视为初始逼近距离，便于逼近计算的收敛，可靠稳定，使用效果好。3、本专利技术方法步骤简单，为了实现火灾预警以及后续扑救工作的智能化，采用摄像头和测距仪组合进行目标空间定位，定位方法简单，硬件计算量小，响应速度快，夜间也可以获取目标，便于推广使用。综上所述，本专利技术由一个标定过的摄像头和一个位于摄像头上次的测距仪组成测量设备，通过标定过的摄像头可以直接获取林区内实际地理位置点相对于摄像头的方位角，通过林区内实际地理位置点的方位调节云台上，进而调节测距仪的指向，测距仪可以实时获取指向地面的距离，利用逐次逼近林火着火点的方式解算出着林火着火点坐标，进而获取林火着火点实际位置，为林火扑救提供精准数据，便于推广使用。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术林火着火点逼近修正原理图。图2为本专利技术方法的方法流程框图。附图标记说明:1—摄像头；2—测距仪；3—林火着火点；4—地面；5—立柱；6—高地。具体实施方式如图1和图2所示，本专利技术的一种基于网格背景布虚拟定位林火方法，包括以下步骤：步骤一、利用网格本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于网格背景布虚拟定位林火方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤一、利用网格背景布进行视野内方位角标定，过程如下：/n步骤101、在林区内的高地(6)上安装立柱(5)，在立柱(5)上由上至下依次安装测距仪(2)和摄像头(1)，摄像头(1)的视野固定不变；/n步骤102、利用摄像头(1)拍摄林区图像，将摄像头(1)拍摄的视野范围内的林区图像上每个像素点与林区内实际地理位置点进行对应，虚拟出摄像头视野范围内的林区实际地理区域对应的网格背景布，存储摄像头(1)拍摄的视野范围内的林区图像上每个像素点对应的林区内实际地理位置点的方位角数据，实现对摄像头(1)拍摄的视野范围内的林区图像上每个像素点的标定；/n所述方位角包括偏航角和俯仰角，林区内实际地理位置点的方位角包括摄像头(1)的光轴与林区内实际地理位置点的偏航角和俯仰角；/n步骤二、确定林火着火点方位角：利用摄像头(1)实时拍摄视野范围内的林区图像，当存在林火着火时，通过林区图像上林火着火点位置对应的像素点，确定林火着火点(3)的方位角；/n步骤三、选取初始逼近距离并得到初始逼近点坐标，过程如下：/n步骤301、调节测距仪(2)角度，使测距仪(2)的偏航角与林火着火点(3)的一致，利用测距仪(2)照射地面(4)，测距仪(2)照射在地面(4)上的位置位于林火着火点(3)靠近高地(6)的一侧，将此时测距仪(2)的输出距离参数视为初始逼近距离；/n逼近距离为一线段L...

【技术特征摘要】
1.一种基于网格背景布虚拟定位林火方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、利用网格背景布进行视野内方位角标定，过程如下：
步骤101、在林区内的高地(6)上安装立柱(5)，在立柱(5)上由上至下依次安装测距仪(2)和摄像头(1)，摄像头(1)的视野固定不变；
步骤102、利用摄像头(1)拍摄林区图像，将摄像头(1)拍摄的视野范围内的林区图像上每个像素点与林区内实际地理位置点进行对应，虚拟出摄像头视野范围内的林区实际地理区域对应的网格背景布，存储摄像头(1)拍摄的视野范围内的林区图像上每个像素点对应的林区内实际地理位置点的方位角数据，实现对摄像头(1)拍摄的视野范围内的林区图像上每个像素点的标定；
所述方位角包括偏航角和俯仰角，林区内实际地理位置点的方位角包括摄像头(1)的光轴与林区内实际地理位置点的偏航角和俯仰角；
步骤二、确定林火着火点方位角：利用摄像头(1)实时拍摄视野范围内的林区图像，当存在林火着火时，通过林区图像上林火着火点位置对应的像素点，确定林火着火点(3)的方位角；
步骤三、选取初始逼近距离并得到初始逼近点坐标，过程如下：
步骤301、调节测距仪(2)角度，使测距仪(2)的偏航角与林火着火点(3)的一致，利用测距仪(2)照射地面(4)，测距仪(2)照射在地面(4)上的位置位于林火着火点(3)靠近高地(6)的一侧，将此时测距仪(2)的输出距离参数视为初始逼近距离；
逼近距离为一线段Lt的长度，该线段Lt的起点为摄像头(1)的光心，该线段的终点c位于摄像头(1)的光心与林火着火点(3)连成的直线上；
逼近距离的终点为逼近点；
步骤302、根据公式计算初始逼近点的坐标(Xt0,Yt0,Zt0)，其中，Lt0为初始逼近距离，θM为林火着火点(3)的俯仰角，为林火着火点(3)的偏航角，G为摄像头(1)的光心位置的高程；
步骤四、测距仪瞄准初始逼近点并获取测...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘延飞，王艺辉，杨晶晶，李琪，李慧，田琦，李魁，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61