一種森林防火無人機預警系統及方法與流程

本發明屬于圖像處理，涉及一種森林防火無人機預警系統及方法。

背景技術：

1、火災作為一種常見但極具危害性的災害，森林火災更為嚴重，給人們的生命財產安全帶來了嚴峻的挑戰。

2、現有的火災監測方法都是對森林火災發生后的著火區域進行監測，無法做到提前發現森林中的著火隱患。

技術實現思路

1、為解決背景技術中存在的問題，本發明提出了一種森林防火無人機預警系統及方法。

2、為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

3、一方面，本發明提供了一種森林防火無人機預警系統，包括有：

4、數據獲取模塊，利用無人機圖像采集裝置，采集森林紅外熱成像圖像和森林紅外圖像，將森林紅外熱成像圖像作為第一圖像發送至數據處理模塊，將森林紅外圖像作為第二圖像發送至判斷模塊；

5、數據處理模塊，對第一圖像進行濾波操作，得到高精度第三圖像；

6、判斷模塊，將第二圖像和第三圖像合并分析，判斷危險像素點，將危險像素點位置發送至用戶交互模塊；

7、用戶交互模塊，為用戶提供交互界面，向用戶展示處理結果和接收用戶下達的指令。

8、進一步地，所述數據處理模塊對第一圖像的濾波方式為：

9、t1、定義一個窗口對第一圖像進行遍歷，窗口大小由用戶自定義，獲取窗口內的像素信息，窗口中的像素包括窗口中心像素和其他像素，其他像素為窗口中非中心像素；

10、t2、計算窗口中的其他像素和窗口中心像素的空間距離，計算空間域權重，具體公式為：

11、

12、其中為窗口中其他像素的坐標，為窗口中心像素坐標,是控制空間域權重分布的標準差；

13、t3、計算窗口中的其他像素和窗口中心像素的灰度差異，并計算灰度值權重，具體公式為：

14、

15、其中為窗口中其他像素的灰度值，為窗口中心像素的灰度值，為灰度值標準差；

16、t4、將空間域權重和灰度值權重相乘，得到每個像素的綜合權重，

17、數學公式可以表示為：

18、

19、t5、將窗口內每個像素的灰度值乘以其對應的綜合權重并求和，得到加權和；

20、t6、將加權和除以綜合權重，得到濾波完成的像素值。

21、進一步地，所述判斷危險像素點的具體方式為：

22、判斷第三圖像灰度值是否超出第一閾值，對超出第一閾值的像素點進行標記，判斷標記像素對應溫度屬性在第二圖像中對應的物體，若標記像素對應溫度超出對應的物體的著火點，則將該像素點標記為危險像素點。

23、進一步地，所述判斷標記像素對應溫度屬性在第二圖像中對應的物體的具體方式為：

24、提取第二圖像特征，對提取到的特征進行比對，選取特征相似度最高的物體作為擬合物體。

25、進一步地，所述提取第二圖像特征的方法為：

26、計算第二圖像在x和y方向上的梯度,使用sobel算子依據圖像灰度來計算：

27、

28、

29、其中為sobel算子；

30、在每個像素位置計算結構張量：

31、

32、其中和是圖像的x和y方向梯度；

33、harris角點檢測使用如下響應函數來檢測角點：

34、

35、其中，，是矩陣m的行列式，，是矩陣m的跡，為圖像梯度的平方加權和，為圖像梯度的平方加權和，為圖像梯度和的乘積加權和，是經驗常數；

36、通過設置閾值，選取響應值大于的像素點作為角點：

37、

38、以此來提取第二圖像中的角點的特征。

39、進一步地，所述特征比對通過計算待匹配的特征與現有物品特征之間的歐氏距離完成，具體公式為：

40、

41、其中是描述符的維度，和分別是和在第個維度上的分量。

42、另一方面，本發明提供了一種森林防火無人機預警方法，包括有：

43、數據獲取模塊利用無人機圖像采集裝置，采集森林紅外熱成像圖像和森林紅外圖像，將森林紅外熱成像圖像作為第一圖像發送至數據處理模塊，將森林紅外圖像作為第二圖像發送至判斷模塊；

44、數據處理模塊對第一圖像進行濾波操作，得到高精度第三圖像；

45、判斷模塊將第二圖像和第三圖像合并分析，判斷危險像素點，將危險像素點位置發送至用戶交互模塊；

46、用戶交互模塊為用戶展示分析結果，以及接收用戶下達的指令，完成對應的處理操作。

47、與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

48、本發明通過對采集森林紅外熱成像圖像和森林紅外圖像，對溫度進行實時監控，對森林火災做到了提取預防；同時本發明還對森林紅外熱成像圖像進行了濾波操作，提高了森林紅外熱成像圖像的精度，準確的提供了數據支持；同時本發明采用harris角點檢測算法對森林紅外圖像特征進行提取，能夠準確提取森林紅外圖像特征，對森林的著火點判斷準確。

技術特征：

1.一種森林防火無人機預警系統，其特征在于，包括有：

2.根據權利要求1所述的一種森林防火無人機預警系統，其特征在于,所述數據處理模塊對第一圖像的濾波方式為：

3.根據權利要求1所述的一種森林防火無人機預警系統，其特征在于,所述判斷危險像素點的具體方式為：

4.根據權利要求3所述的一種森林防火無人機預警系統，其特征在于,所述判斷標記像素對應溫度屬性在第二圖像中對應的物體的具體方式為：

5.根據權利要求4所述的一種森林防火無人機預警系統，其特征在于,所述提取第二圖像特征的方法為：

6.根據權利要求4所述的一種森林防火無人機預警系統，其特征在于,所述特征比對通過計算待匹配的特征與現有物品特征之間的歐氏距離完成，具體公式為：

7.一種森林防火無人機預警方法，其特征在于,包括有：

技術總結
本發明公開了一種森林防火無人機預警系統及方法。為了解決森林中的火災隱患無法及時發現的問題，本發明通過采集森林紅外熱成像圖像和森林紅外圖像，對森林紅外熱成像圖像進行濾波操作，在提高了對圖像分析精度的同時，采用Harris角點檢測算法對森林紅外圖像特征進行提取，能夠準確提取森林紅外圖像特征，對森林的著火點判斷準確，提前預知森林火災風險。

技術研發人員：周忠明,李杰
受保護的技術使用者：浙江翔龍航空科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21