用于森林草原火灾预警的人工智能明火探测系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了用于森林草原火灾预警的人工智能明火探测系统和方法，涉及森林草原防火技术领域，本发明专利技术包括探测装置以及控制探测装置的控制系统，探测装置包括固定监测机构以及移动监测机构，固定监测机构包括固定壳体以及设置在固定壳体内部的固定监测模块，移动监测机构包括无人机、设置在无人机下部的移动壳体以及设置在移动壳体下部的摄像机，移动壳体内部设有移动监测模块，控制系统包括固定监测模块、移动监测模块以及地面控制模块。本发明专利技术为用于森林草原火灾预警的人工智能明火探测系统和方法，有着预警反馈时间短、通过人工智能判断，准确性高，速率块、误差小的优点。误差小的优点。误差小的优点。

【技术实现步骤摘要】
用于森林草原火灾预警的人工智能明火探测系统和方法


[0001]本专利技术涉及森林草原防火
，特别涉及用于森林草原火灾预警的人工智能明火探测系统和方法。

技术介绍

[0002]森林在经济中占有重要地位，它不仅能提供建设和生活所需的木材及林副产品，而且还肩负着释放氧气、调节气候、涵养水源、保持水土、防风固沙、美化环境、净化空气、减少噪音及旅游保健等多种使命，同时，森林还是农牧业稳产高产的重要条件，然而，森林火灾会给森林带来严重危害，森林火灾位居破坏森林的三大自然灾害（病害、虫害、火灾）之首，它不仅给经济建设造成巨大损失，破坏生态环境，而且还会威胁到人民生命财产安全，森林一旦遭受火灾，最直观的危害是烧死或烧伤林木，烧毁林下植物资源，危害野生动物，造成水土流失，使下游河流水质下降，引起空气污染，危害人民生命财产安全，因此必须采取一定措施进行森林防火，进行森林防火的好处有保护自然资源，保护生态环境，保护森林发展林业，维护林区社会安定。
[0003]草原生态保护是一个重要的话题，尤其是在当前可持续发展理念逐渐深入人心，并且保护环境的基本政策也广泛实施之后，关于草原生态的保护越来越引起人们的注意，表面来看，这只是对于生态问题更加关注的一种被动反应，但是深入探究就会发现这一举动其实是对于生态理念提升的变现，随着经济水平的提升对于生活质量的要求也越来越高，因此畜牧产品的需求量逐日增加，因此加强草原生态保护非常重要的，因此森林防火和草原防火尤为重要，就需要用到明火探测系统和方法。
[0004]CN 106205009 B公开的一种森林防火视频监控系统，包括：监控中心，其包括主控服务器、矩阵服务器、报警服务器、以及地理信息服务器；监控点，编码模块、温度传感器、烟雾传感器、全方位云台、以及摄像机，所述温度传感器、以及所述烟雾传感器外套设一防护罩；所述防护罩包括：底座；罩壳；进风防尘组件；排风防雨组件，该专利技术具有能实时有效地监控并发现火情，并有效地指导灭火活动，防护罩的使用保证并延长了林区各个温度传感器和烟雾传感器的使用寿命，该森林防火视频监控系统的语音播报器对应安装在所述全方位云台下方，人工对视频信息有目的观测并做出相对应的判断后能够将相对应的信息及时有效地传达给对应的行人，护林员以及附近的居民，因此目前的森林防火系统，通过人工判断费时费力，且人工判断需要时间，还有可能存在误差，当出现明火，再根据明火的图像进行人工判断，为时已晚。
[0005]现有的防火系统存在预警反馈时间长、人为判断容易出现误差、费时费力的缺点，为此结合人工智能技术以及计算机视觉技术我们提出一种用于森林草原火灾预警的人工智能明火探测系统和方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供用于森林草原火灾预警的人工智能明火探测系统和
方法，可以有效解决
技术介绍
中预警反馈时间长、人为判断容易出现误差、费时费力的缺点。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：用于森林草原火灾预警的人工智能明火探测系统，包括探测装置以及控制探测装置的控制系统，所述探测装置包括固定监测机构以及移动监测机构；所述固定监测机构包括固定壳体以及设置在固定壳体内部的固定监测模块，所述固定监测模块包括第一温度监测单元、第一烟雾监测单元、第一定位单元以及第一无线通信单元；所述移动监测机构包括无人机、设置在无人机下部的移动壳体以及设置在移动壳体下部的摄像机，所述移动壳体内部设有移动监测模块，所述移动监测模块包括第二温度监测单元、第二烟雾监测单元、第二定位单元以及第二无线通信单元；所述控制系统包括固定监测模块、移动监测模块以及地面控制模块；地面控制模块对整体森林区域或者草原区域进行划分，划分成多个子区域，每个子区域的中心处内固定安装一个固定监测机构，所述移动监测机构中的无人机沿着正方形子区域边线飞行；固定监测模块：采集当前区域的温度信息、烟雾信息，结合自身位置信息以及时间信息，将全部信息通过第一无线通信单元发出；移动监测模块：在无人机带动下飞行，通过第二温度监测单元测量当前位置温度，通过第二烟雾监测单元测量当前位置烟雾，通过第二定位单元获取当前位置，通过摄像实时拍摄该位置处的视频，并通过第二无线通信单元将全部信息发出；地面控制模块通过自身无线通信单元接收第一无线通信单元以及第二无线通信单元发出的信息，控制模块建立对应的处理系统对接收到的所有信息进行分析处理，通过接收到的第一温度监测单元、第二温度监测单元、第一烟雾监测单元以及第二烟雾监测单元的数据初步判断对应位置处是否出现烟雾或者明火，若此处出现疑似烟雾，将定位发送至地面控制模块，地面控制模块根据定位控制无人机改变飞行路径，在通过摄像机拍摄该处的视频，结合计算机视觉技术进行判断对应位置处是否出现烟雾或者明火，其中通过处理系统中的人工智能子系统进行判断，所述人工智能子系统内设置记忆学习模块，所述记忆学习模块学习已经发生的火灾视频资源以及图像资源；所述处理系统中设有图像处理子系统，图像处理子系统主要对视频进行处理，首先对视频中每一帧图像进行处理，处理过程中首先对图像大小进行处理，其次对图像进行滤波处理，然后对图像进行灰度化处理，再对图像进行二值化处理，最后对视频进行运动目标提取，通过改进的背景减除法对拍摄的视频图像进行处理，视频采用第一帧图像F（1）作为背景BG，第k帧图像F（k）与背景图像减除所得到的图像R（k）作为第k帧的前景区域，对该图像进行静态处理；所述图像静态处理过程中，首先进行颜色特征分析，根据烟雾的颜色特征对视频图像中符合颜色范围的区域做划分，排除非烟雾颜色的区域，确定烟雾颜色区域，其次进行纹理特征分析，提取整幅图像的纹理度信息，对已经获得的符合烟雾颜色特征的区域与其纹理度信息做比对，在符合烟雾颜色特征区域同时此区域内纹理度信息占区域面积的比例低于一个设定阈值时，认为此区域为可疑烟雾区域，然后进行运动特征分析，从动态视频中
获取烟雾运行的速度以及烟雾运行的方向，进行特征分析确定疑似烟雾区域；人工智能子系统根据疑似烟雾区域与记忆学习模块中学习结果进行对比，快速判断出此处是否出现烟雾，是否发生火灾，并将判断结果上传至处理系统，处理系统通过机械预警模块发出火灾预警。
[0008]优选地，所述固定壳体侧壁开设有若干方形通孔，所述方形通孔内壁设有百叶窗，所述移动壳体侧壁开设有矩形通孔，所述矩形通孔内壁设有百叶窗，通过设置固定壳体便于安装固定监测模块，提高固定监测模块的使用寿命，通过设置矩形通孔以及百叶窗，提高设备监测的准确性。
[0009]优选地，图像大小处理是根据输入图像帧使用Gaussian金字塔分解，对输入图像用指定滤波器进行卷积，然后通过拒绝偶数的行与列来下采样图像，进而降低图像的大小，使得图像大小为原图大小的1/4，图像滤波处理是对图像进行降噪处理，通过采用中值滤波去除图像中的噪点，过滤出图像干扰因素，图像的二值化处理是将图像作为矩阵来运算，每个像素点作为矩阵的每个元素，将图像上的像素点的灰度值设置为0或255，进而将整个图像呈现出明显的黑白效果，通过设定二值化阈值将图像分为黑白两种颜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于森林草原火灾预警的人工智能明火探测系统，其特征在于，包括探测装置以及控制探测装置的控制系统，所述探测装置包括固定监测机构以及移动监测机构；所述固定监测机构包括固定壳体（1）以及设置在固定壳体（1）内部的固定监测模块（2），所述固定监测模块（2）包括第一温度监测单元、第一烟雾监测单元、第一定位单元以及第一无线通信单元；所述移动监测机构包括无人机（3）、设置在无人机（3）下部的移动壳体（4）以及设置在移动壳体（4）下部的摄像机（5），所述移动壳体（4）内部设有移动监测模块（9），所述移动监测模块（9）包括第二温度监测单元、第二烟雾监测单元、第二定位单元以及第二无线通信单元；所述控制系统包括固定监测模块（2）、移动监测模块（9）以及地面控制模块；地面控制模块对整体森林区域或者草原区域进行划分，划分成多个子区域，每个子区域的中心处内固定安装一个固定监测机构，所述移动监测机构中的无人机（3）沿着正方形子区域边线飞行；固定监测模块（2）：采集当前区域的温度信息、烟雾信息，结合自身位置信息以及时间信息，将全部信息通过第一无线通信单元发出；移动监测模块（9）：在无人机（3）带动下飞行，通过第二温度监测单元测量当前位置温度，通过第二烟雾监测单元测量当前位置烟雾，通过第二定位单元获取当前位置，通过摄像机（5）实时拍摄该位置处的视频，并通过第二无线通信单元将全部信息发出；地面控制模块通过自身无线通信单元接收第一无线通信单元以及第二无线通信单元发出的信息，控制模块建立对应的处理系统对接收到的所有信息进行分析处理，通过接收到的第一温度监测单元、第二温度监测单元、第一烟雾监测单元以及第二烟雾监测单元的数据初步判断对应位置处是否出现烟雾或者明火，若此处出现疑似烟雾，将定位发送至地面控制模块，地面控制模块根据定位控制无人机（3）改变飞行路径，在通过摄像机（5）拍摄该处的视频，结合计算机视觉技术进行判断对应位置处是否出现烟雾或者明火，其中通过处理系统中的人工智能子系统进行判断，所述人工智能子系统内设置记忆学习模块，所述记忆学习模块学习已经发生的火灾视频资源以及图像资源；所述处理系统中设有图像处理子系统，图像处理子系统主要对视频进行预处理，首先对视频中每一帧图像进行处理，处理过程中首先对图像大小进行处理，其次对图像进行滤波处理，然后对图像进行灰度化处理，再对图像进行二值化处理，最后对视频进行运动目标提取，通过改进的背景减除法对拍摄的视频图像进行处理，视频采用第一帧图像F（1）作为背景BG，第k帧图像F（k）与背景图像减除所得到的图像R（k）作为第k帧的前景区域，对该图像进行静态处理；所述图像静态处理过程中，首先进行颜色特征分析，根据烟雾的颜色特征对视频图像中符合颜色范围的区域做划分，排除非烟雾颜色的区域，确定烟雾颜色区域，其次进行纹理特征分析，提取整幅图像的纹理度信息，对已经获得的符合烟雾颜色特征的区域与其纹理度信息做比对，在符合烟雾颜色特征区域同时此区域内纹理度信息占区域面积的比例低于一个设定阈值时，认为此区域为可疑烟雾区域，然后进行运动特征分析，从动态视频中获取烟雾运行的速度以及烟雾运行的方向，进行特征分析确定疑似烟雾区域；人工智能子系统根据疑似烟雾区域与记忆学习模块中学习结果进行对比，快速判断出
此处是否出现烟雾，是否发生火灾，并将判断结果上传至处理系统，处理系统通过机械预警模块发出火灾预警。2.根据权利要求1所述的用于森林草原火灾预警的人工智能明火探测系统，其特征在于，所述固定壳体（1）侧壁开设有若干方形通孔，所述方形通孔内壁设有百叶窗，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张大鹏，
申请(专利权)人：特斯联科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：