本發明涉及一種森林防火檢測方法，具體的說，是一種基于多次判別機制的森林防火檢測方法。
背景技術：
當今市場，森林防火技術眾多，其中以熱像儀森林防火技術為主，熱像儀不受環境光影響，可實現晝夜連續監測，同時對客服陰雨霧霾等天氣效果良好，因此得到了廣泛的應用。但目前市面流行的熱像儀防火技術也有其不合理的缺陷，例如山后火源無法識別、紅外反射源誤報等。
技術實現要素：
針對現有技術的缺陷，本發明提供一種基于多次判別機制的森林防火檢測方法，提高森林防火檢測的準確度，提高森林防火檢測的效率。
為了解決所述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種基于多次判別機制的森林防火檢測方法，包括以下步驟：1)、遠距離范圍式測溫，熱像儀進行360°掃描并進行溫度判別，溫度判別采用基于數據融合的測溫補償方法，當視野中出現高溫可疑目標后，停止掃描，并精確定位高溫區域的具體位置，輸入到下一檢測環節；2)、高溫目標識別，針對步驟1中識別到的高溫可疑目標，進行高溫目標的分離，確定高溫目標和周圍背景存在較大的溫差，將高溫目標從周圍背景中分離出來；3)、火焰識別，高溫目標確定后，對高溫目標進行火焰識別，如果是火焰，則觸發火焰報警；如果不是火焰，則標記為潛在高溫危險目標。
本發明所述基于多次判別機制的森林防火檢測方法，溫度判別的具體過程為：11)、溫度標定，設熱像儀熱值輸出為h，對應的溫度為t，采用黑體對熱像儀進行標定，把熱像儀對準黑體，調整黑體溫度從-20℃到500℃，每間隔30度采集一次，得到對應的數據(ti,hi)，通過matlab進行曲線擬合，從而建立熱像儀輸出熱值和溫度的對應關系：
t＝f(h).....................................................①；
12)、確定大氣衰減系數，衰減因素有散射系數和吸收系數兩個量化指標，設x為距離，y為空氣系數，空氣系數為氣象站系統給出的1-100范圍內的整數，其中100為最佳空氣質量，則大氣衰減系數為：
k＝f(x,y)...................................................②；
公式②的關系式采用標定的形式獲得，具備通用性，標定時，每隔100米采集一次系數衰減率，空氣質量和衰減系數成反比例，衰減系數范圍為(0-1)；
13)、根據公式①和②，得到最終測量溫度的公式為：
td＝f(h*k)...................................................③，
公式③得到的便是實際溫度值；
14)、根據林區植被的特點，劃分多個火險級別區間，當td落入對應火險級別較高的區間時，說明該目標為火險目標，開始進入下一高溫目標檢測技術環節。
本發明所述基于多次判別機制的森林防火檢測方法，步驟13中，增加偏置d，則實際測量溫度td＝f(h*k)+d。
本發明所述基于多次判別機制的森林防火檢測方法，步驟14中，設置火險級別評價函數：
f＝f(td)........................................④，
判斷f值大小，f值越大，說明火險等級越高，超過臨界值后，說明該目標為火險目標，開始進入下一高溫目標檢測技術環節。
本發明所述基于多次判別機制的森林防火檢測方法，步驟2中，采用邏輯處理和軟件處理結合的方法識別高溫目標，邏輯處理部分采用fpga采集熱像數字視頻，并進行非均勻校正處理，得到畫質均勻的圖像，然后在軟件處理部分采用連通域算法識別和搜索高溫目標。
本發明所述基于多次判別機制的森林防火檢測方法，軟件處理部分采用連通域算法識別和搜索高溫目標的過程為：把特性相同的像素連接成區域，比較笨區域像素平均值和其他周圍像素的平均值大小，如果超過周圍像素平均值，則本區域為高溫目標。
本發明所述基于多次判別機制的森林防火檢測方法，步驟3中，采用火焰形態檢驗的方法識別火焰，先標記高溫目標區域，把標記的區域像素單獨提取出來進行進一步分析，如果本區域的像素值明顯分為三層，則認為是火焰。
本發明所述基于多次判別機制的森林防火檢測方法，步驟3中，火焰識別時，同時進行可見光識別。
本發明的有益效果：本發明基于多次判別機制的森林防火檢測方法包括了溫度識別、高溫目標識別和火焰識別，溫度識別采用遠距離范圍式測溫技術，范圍式測溫省去了復雜繁瑣的溫度標定工藝，極大提高了生產效率，同時范圍式測溫有效避免了大氣與測溫結果的干擾，實現了節省資源和保證結果的雙重目的，并且范圍式測溫采用基于數據融合的測溫判別方法，有效彌補范圍式測溫的精準度；高溫目標識別時，采用邏輯處理和軟件處理相結合的方法有效提高識別的效率；火焰識別時通過分析紅外圖像的灰度值，判斷出是否為真的火焰。本發明所述方法極大的提高了森林防火檢測的效率和識別率。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明做進一步的說明。
一種基于多次判別機制的森林防火檢測方法，包括以下步驟：1)、遠距離范圍式測溫，熱像儀進行360°掃描并進行溫度判別，溫度判別采用基于數據融合的測溫補償方法，當視野中出現高溫可疑目標后，停止掃描，并精確定位高溫區域的具體位置，輸入到下一檢測環節；2)、高溫目標識別，針對步驟1中識別到的高溫可疑目標，進行高溫目標的分離，確定高溫目標和周圍背景存在較大的溫差，將高溫目標從周圍背景中分離出來；3)、火焰識別，高溫目標確定后，對高溫目標進行火焰識別，如果是火焰，則觸發火焰報警；如果不是火焰，則標記為潛在高溫危險目標。
目前，非接觸式測溫的主要形式為紅外熱像儀，隨著該項技術的發展，越來越多的場合開始使用紅外測溫熱像儀設備進行精確測溫或者進行范圍式測溫。但隨著距離的增加，環境因素的影響，測溫的精確度也會隨之下降，嚴重影響精確測溫的準確度，同時也影響范圍式測溫算法的識別能力。因此，針對此類問題，溫度判別采用基于數據融合的測溫補償方法，有效彌補精確測溫和范圍式測溫的精準度。
范圍式測溫的關鍵創新思想是：不追求得到被測目標的精確溫度，而是得到被測目標所處的溫度區間，為火險級別判斷提供依據。這種做法，從設備生產角度來講，省去了復雜繁瑣的溫度標定工藝，極大提高了生產效率，從使用角度來講，如此區間式測溫有效避免了大氣對測溫結果的干擾，實現了節省資源和保證結果的雙重目的。
基于數據融合的溫度判別方法具體為：(1)溫度標定：設熱像儀熱值輸出為h，對應的溫度為t，采用黑體對熱像儀進行標定，把熱像儀對準黑體，調整黑體溫度從-20℃到500℃，每間隔30度采集一次，得到對應的數據(ti,hi)，通過matlab進行曲線擬合，從而建立熱值和溫度的對應關系：
t＝f(h)...................................................公式①；
(2)確定大氣衰減系數，衰減因素有散射系數和吸收系數兩個量化指標，設x為距離，y為空氣系數，空氣系數為氣象站系統給出的1-100范圍內的整數，其中100為最佳空氣質量，則大氣衰減系數為：
k＝f(x,y)........................................................②；
公式②的關系式采用標定的形式獲得，具備通用性，標定時，每隔100米采集一次系數衰減率，空氣質量和衰減系數成反比例，衰減系數范圍為(0-1)；
(3)人工偏置，如果測量結果和實際相差較大，可采用人工干預增加偏置d；
(4)根據上述公式①和公式②，結合人工偏置，可得到最終測量溫度的公式為：
td＝f(h*k)+d................................................公式③
公式③得到的便是實際溫度值
(5)根據林區的植被的特點，可劃分若干火險等級區間，也可以采用特定的規則形成火險等級評價函數
f＝f(td)....................................................公式④
f值越大，說明火險等級越高，超過臨界值后，說明該目標為火險目標，開始進入下一高溫目標檢測技術環節。
在紅外圖像上，紅外目標比較容易被視覺識別，但如果采用算法進行準確識別并且計算其特征，需要采用連通域搜索的算法搜索目標。本技術的實現較為復雜，為了得到更高的效率和最佳的性價比，本方法在識別高溫目標時采用邏輯處理和軟件處理相結合的方式，實現了高效率和低代價。邏輯處理部分，采用fpga實現，采集熱像數字視頻，并進行非均勻校正處理，得到畫質均勻的圖像。這部分如果放在處理器中實現，效率將會大大降低，達不到林火識別要求的實時性。然而如果在邏輯部分實現連通域算法，則會帶了巨大的麻煩，將耗費很對的邏輯資源，效率也降低，因此在軟件處理部分實現連通域算法，進行高溫目標的識別和搜索，采用連通域算法識別高溫目標的具體過程為：把特性相同的像素連接成區域，比較本區域像素平均值和其他周圍像素的平均值大小，如果超過周圍像素平均值，則本區域為高溫目標。
經過測試，采用邏輯處理與軟件部分相結合的方式有效識別幀率達到了20幀，基本滿足客戶對識別幀率的要求。
熱像儀識別的高溫目標不一定就是火源，有可能是反射的太陽紅外線，也有可能是煙筒、暴曬的巖石等物體。因此需要識別步驟2中的高溫目標是否是真的火焰。
火焰分為內焰、外焰、焰心三層，三層火焰的溫度分布不同，體現在紅外圖像上，三層火焰的灰度值不同。因此需要對高溫目標進行火焰形態檢驗，如果存在明顯的三層火焰特性，則認為是具體火源。識別高溫目標是否是火焰時，先標記高溫目標區域，把標記的區域像素單獨提取出來進行進一步分析，如果本區域的像素值明顯的分為三層，則認為是火焰。
另外為了提高識別的準確度，在火焰識別時加入可見光識別技術，該技術能有效識別煙霧和明火，對提高判別的準確率有很大的幫助。
本方法極大的提高了森林防火夜視儀的識別率和準確率，可廣泛用于森林防火檢測領域。
以上描述的僅是本發明的基本原理和優選實施例，本領域技術人員根據本發明做出的改進和替換，屬于本發明的保護范圍。