【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于灭火，尤其涉及一种基于热成像和可见光的自动寻火机器人及方法。
技术介绍
1、众所周知，火灾现场十分复杂，现场不仅可能存在易燃易爆的物体，而且随着火灾的蔓延还可能会导致建筑的结构性破坏，火灾现场是非常难以处理进行灭火，这导致消防救援人员每年都面临着生命安全的威胁。因此为了解决这个问题，人们研究了一些专门用于消防救援的特种机器人来处理火灾现场，但这些机器人都需要人为参与控制来实现灭火。而对于人员稀少的偏远地区或工业厂区，这些早期火焰不容易发现的地方，人员参与灭火实时性不强，这会导致火灾产生更大的危害。因此实现消防机器人自动化、智能化是一个亟待解决的问题。而要想实现消防机器人在灭火方面的自动化、智能化，首先要解决的是自动寻火问题。
2、传统的自动寻火机器人主要通过可见光成像摄像头，通过可见光成像摄像头拍摄火焰图像并通过人工智能进行识别，但火灾真实发生时，受到光照、距离等因素干扰，在可见光图像上火焰图像并不明显，人工智能难以对火焰进行识别判断，因此不能满足消防机器人灭火的实际需求。同时，传统的灭火装置搭载于可移动装置上，灭火装置移动的距离以及前进方向角度存在一定的误差，会对灭火的效果产生一定的影响。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于热成像和可见光的自动寻火机器人及方法，通过红外热成像部件和可见光成像部件进行组合识别火点，通过火点相对定位计算公式计算出火点与摄像组件的相对位置坐标，为灭火装置进行准确灭火提供了数据支撑。
2、为了达到上述
3、一种基于热成像和可见光的自动寻火机器人，包括自动寻火机器人本体、控制模块和倾角检测模块；
4、所述自动寻火机器人本体包括升降机构、云台和摄像组件；
5、升降机构的一端设置第一安装座，所述云台设置于第一安装座，所述摄像组件设置于云台，通过云台能够带动摄像组件转动，升降机构的另一端设置第二安装座；
6、所述摄像组件包括红外热成像部件和可见光成像部件，倾角检测模块和控制模块设置于第一安装座，控制模块通过信号线缆分别连接倾角检测模块、升降机构、云台和摄像组件的控制端。
7、优选的，所述控制模块包括上位机和下位机；
8、倾角检测模块、下位机、红外热成像部件和可见光成像部件的控制端均通过信号线缆连接上位机，下位机通过信号线缆分别连接升降机构和云台的控制端。
9、优选的，所述升降机构采用电动升降杆，电动升降杆的控制端通过信号线缆连接下位机。
10、优选的，所述摄像组件采用双目摄像头，双目摄像头的一目为红外热成像摄像头，红外热成像摄像头能够通过信号线缆将获取红外热成像图像及温度数据传输至上位机；
11、双目摄像头的另一目为可见光成像摄像头，双目摄像头通过信号线缆将获取可见光图像传输至上位机。
12、优选的，还外接灭火装置，灭火装置的控制端通过信号线缆连接上位机。
13、一种基于热成像和可见光的自动寻火机器人的寻火方法，应用上述的一种基于热成像和可见光的自动寻火机器人，包括如下步骤：
14、步骤一，火点巡检
15、通过上位机控制云台进行俯仰转动或左右转动，通过红外热成像部件和可见光成像部件监测区域内是否存有火点；
16、步骤二，火点识别
17、当检测到有火点时，通过上位机读取红外热成像部件所获取到的全局温度数据，将每个像素点与其温度值进行对应，并分析得到最高温度点在图像中的第一坐标，同时，可见光成像摄部件将拍摄的图像信息传输至上位机，上位机对可见光成像部件将拍摄的图像信息进行火焰识别得到火点在图像中的第二坐标；
18、通过第一坐标和第二坐标进行比较，若第一坐标和第二坐标相同或在误差允许范围内，则判断火点位置存在火焰；
19、步骤三、火点定位
20、当判定火点存在火焰时，下位机将此时的摄像组件的第三坐标传输至上位机，同时，上位机发送指令至下位机，下位机发送指令至升降机构的控制端和云台的控制端，通过升降机构的升降和云台的转动使摄像组件拍摄的火点调整到图像中心区域，下位机将此时的摄像组件的第四坐标和云台的转动角度传输至上位机；
21、上位机利用火点相对定位计算公式通过第三坐标和第四坐标计算出火点与摄像组件的相对坐标p(x1,yp,h1-h′0)；
22、步骤四、火点扑灭
23、上位机通过火点与摄像组件的相对坐标p和外接的灭火装置间的角度和距离关系进行位置换算，得到火点与灭火装置的相对位置关系，上位机控制灭火装置进行灭火，并通过可见光成像部件和红外热成像部件实时监测火点的火焰是否被扑灭。
24、优选的，所述计算火点与摄像组件的相对坐标p(x1,yp,h1-h′0)的火点相对定位计算公式为：
25、
26、其中，
27、通过对火点和摄像组件所在的空间上进行建模，水平纵向定义为x轴、水平横向定义为y轴和垂直方向定义为z轴，最高温度点的坐标定义为第一坐标，将最高温度点投影于xoz平面的点定义为q1，摄像组件所在的初始位置定义为o1点，摄像组件所在的终止位置定义为o2，火点在水平方向与摄像组件的光轴的夹角垂直方向z轴与摄像组件的光轴的夹角定义为θ，θ1定义为o1与摄像组件的初始位置o′光轴的夹角，θ2定义为o1与摄像组件的终止位置与o′光轴的夹角，摄像组件的仰俯角定义为α，2α0为摄像组件垂直视场角，h1为q1的高度，h0定义为摄像组件高度，h′0定义为o2的高度，δh为摄像组件初始位置和终止位置的高度差，即摄像组件在z轴方向上升δh＝h′0-h0距离。
28、本专利技术的有益技术效果是：
29、本专利技术提出了一种基于热成像和可见光的自动寻火机器人及方法，能够准确的判断火点是否存在火焰，该自动寻火机器人设置有红外热成像部件(热成像对烟雾具有较好的穿透性，不会受到烟雾中的颗粒物的影响，可以获得到全局的温度信息)和可见光成像部件组合识别火焰情况，通过上位机的网络应用层协议读取红外热成像摄像头所获取到的全局温度数据，将每个像素点与其温度值进行对应，并分析得到最高温度点在图像中的第一坐标，同时，可见光成像摄像头将拍摄的图像信息传输至上位机，上位机通过yolov5火焰识别模型对可见光成像部件将拍摄的图像信息进行火焰识别得到火点在图像中的第二坐标，通过第一坐标和第二坐标组合比较，确定是否存在火焰。
30、其次，通过摄像组件的成像原理，对火点与摄像组件位置在空间上进行建模，分析得到火点相对于摄像组件的相对位置坐标。通过下位机反馈升降机构和云台带动摄像组件移动或转动信息，实现了火点与摄像组件间的相对位置的获取，同时上位机根据火点相对定位计算公式可以得到火点与摄像组件的相对坐标。该方法仅通过对摄像组件进行升降以及转角的控制就可以完成火点相对于摄像组件位置的计算。通过此方法，上位机可以通过火点与外接的灭火装置间的角度和距离关系本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于热成像和可见光的自动寻火机器人，其特征在于，包括自动寻火机器人本体、控制模块和倾角检测模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于热成像和可见光的自动寻火机器人，其特征在于，所述控制模块包括上位机和下位机；
3.根据权利要求1所述的一种基于热成像和可见光的自动寻火机器人，其特征在于，所述升降机构采用电动升降杆，电动升降杆的控制端通过信号线缆连接下位机。
4.根据权利要求1所述的一种基于热成像和可见光的自动寻火机器人，其特征在于，所述摄像组件采用双目摄像头，双目摄像头的一目为红外热成像摄像头，红外热成像摄像头能够通过信号线缆将获取红外热成像图像及温度数据传输至上位机；
5.根据权利要求1所述的一种基于热成像和可见光的自动寻火机器人，其特征在于，还外接灭火装置，灭火装置的控制端通过信号线缆连接上位机。
6.一种基于热成像和可见光的自动寻火机器人的寻火方法，应用权利要求1至5任一种基于热成像和可见光的自动寻火机器人，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种基于热成像和可见光的自动寻火机器人的
...【技术特征摘要】
1.一种基于热成像和可见光的自动寻火机器人，其特征在于，包括自动寻火机器人本体、控制模块和倾角检测模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于热成像和可见光的自动寻火机器人，其特征在于，所述控制模块包括上位机和下位机；
3.根据权利要求1所述的一种基于热成像和可见光的自动寻火机器人，其特征在于，所述升降机构采用电动升降杆，电动升降杆的控制端通过信号线缆连接下位机。
4.根据权利要求1所述的一种基于热成像和可见光的自动寻火机器人，其特征在于，所述摄像组件采用双目摄像头，双目摄像头的一目为红外热成像摄像头，红外热成像摄...
【专利技术属性】
技术研发人员：李娟，王文超，王家胜，荣丽红，王子洋，
申请(专利权)人：青岛农业大学，
类型：发明
国别省市：
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