基于空中航拍的火情報警系統的制作方法
【專利說明】 基于空中航拍的火情報警系統
[0001]本發明是申請號為201510155511.5、申請日為2015年4月2日、發明名稱為“基于空中航拍的火情報警系統”的專利的分案申請。
技術領域
[0002]本發明涉及消防監控領域，尤其涉及一種基于空中航拍的火情報警系統。
【背景技術】
[0003]無人機，即無人駕駛飛機，其英文縮寫為“UAV”，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。從技術角度定義可以分為:無人直升機、無人固定翼機、無人多旋翼飛行器、無人飛艇、無人傘翼機這幾大類。從用途方面分類可分為軍用無人機和民用無人機。軍用方面，可用于完成戰場偵察和監視、定位校射、毀傷評估、電子戰，而民用方面，可用于邊境巡邏、核輻射探測、航空攝影、航空探礦、災情監視、交通巡邏和治安監控。
[0004]當前，各國消防部門面臨著日益復雜的滅火救援和社會救助形勢，對各類地震救援、抗洪搶險、山岳救助及大跨度或高層火災等情況，傳統現場偵查手段的局限性已日益凸顯，其存在監控面狹窄、監控不實時以及無法克服霧霾天氣影響的缺陷。如何有效實施消防預警和現場偵測，并迅速、準確處置災情顯得尤為重要。無人機應用技術及系統解決方案的成熟運用，使得無人偵察機平臺結合視頻、紅外等監控及傳送設備，通過空中對設定巡查區域進行火災隱患巡查、現場救援指揮及火情偵測成為消防部門新的選擇。
[0005]因此，提供一種新的消防監控系統，拋棄原有的現場火情監控手段，通過無人機為載體，不僅在正常天氣下，也能夠在各種霧霾天氣下對巡查區域進行數據采集，以判斷是否發生火情以及火情的具體狀況，為當地消防部門提供重要的參考數據。
【發明內容】
[0006]為了解決上述傳統現場偵查手段帶來的問題，本發明提供了一種基于空中航拍的火情報警系統，借用無人機平臺進行預定區域的圖像數據采集，對采集到的圖像進行分析，以確定當地是否發生火情以及火情的具體狀況，同時，根據大氣衰減模型確定霧霾對圖像的影響因素，并對多霧天氣下采集的圖像進行去霧霾化處理，從而在保障本系統監控面寬廣、監控及時的同時，提高了系統的可靠性。
[0007]根據本發明的一方面，提供了一種基于空中航拍的火情報警系統，所述報警系統設置在無人機上，包括數字相片拍攝設備、霧霾消除設備、火情檢測設備和ARMll處理器，所述數字相片拍攝設備用于拍攝巡邏區域圖像，所述霧霾消除設備與所述數字相片拍攝設備連接，用于對所述巡邏區域圖像執行清晰化處理，獲得清晰化圖像，所述火情檢測設備與所述霧霾消除設備連接，用于對所述清晰化圖像執行火情分析，所述ARMll處理器與所述火情檢測設備連接，用于基于所述火情分析結果確定是否發出火情報警信號。
[0008]更具體地，所述基于空中航拍的火情報警系統還包括:供電電源，包括太陽能供電器件、蓄電池、切換開關和電壓轉換器，所述切換開關與所述太陽能供電器件和所述蓄電池分別連接，根據蓄電池剩余電量決定是否切換到所述太陽能供電器件以由所述太陽能供電器件供電，所述電壓轉換器與所述切換開關連接，以將通過切換開關輸入的5V電壓轉換為3.3V電壓；伽利略定位設備，連接伽利略衛星，用于接收無人機的實時伽利略位置，在接收到所述ARMll處理器發送的火情報警信號時，實時伽利略位置即火情發生位置；靜態存儲設備，用于預存拍攝高度、火焰上限灰度閾值、火焰下限灰度閾值、煙霧上限灰度閾值、煙霧下限灰度閾值和預設火情比例閾值；無線收發設備，連接當地消防監控平臺，用于接收所述當地消防監控平臺發送的巡邏區域；無人機驅動設備，用于在所述ARMll處理器的控制下，驅動無人機飛行到所述巡邏區域的上方，飛行高度為所述拍攝高度；所述霧霾消除設備位于所述數字相片拍攝設備和所述火情檢測設備之間，用于接收所述巡邏區域圖像，對所述巡邏區域圖像執行清晰化處理，獲得清晰化圖像，并將所述清晰化圖像輸入所述火情檢測設備；所述霧霾消除設備還包括:存儲子設備，用于預先存儲天空上限灰度閾值和天空下限灰度閾值，所述天空上限灰度閾值和所述天空下限灰度閾值用于分離出圖像中的天空區域，還用于預先存儲預設像素值閾值，所述預設像素值閾值取值在O到255之間；霧霾濃度檢測子設備，位于空氣中，用于實時檢測無人機所在位置的霧霾濃度，并根據霧霾濃度確定霧霾去除強度，所述霧霾去除強度取值在O到I之間；區域劃分子設備，連接所述數字相片拍攝設備以接收所述巡邏區域圖像，對所述巡邏區域圖像進行灰度化處理以獲得灰度化區域圖像，還與存儲子設備連接，將所述灰度化區域圖像中灰度值在所述天空上限灰度閾值和所述天空下限灰度閾值之間的像素識別并組成灰度化天空子圖案，從所述灰度化區域圖像分割出所述灰度化天空子圖案以獲得灰度化非天空子圖像，基于所述灰度化非天空子圖像在所述巡邏區域圖像中的對應位置獲得與所述灰度化非天空子圖像對應的彩色非天空子圖像；黑色通道獲取子設備，與所述區域劃分子設備連接以獲得所述彩色非天空子圖像，針對所述彩色非天空子圖像中每一個像素，計算其R，G，B三顏色通道像素值，在所述彩色非天空子圖像中所有像素的R，G，B三顏色通道像素值中提取一個數值最小的顏色通道像素值所在的顏色通道作為黑色通道；整體大氣光值獲取子設備，與所述存儲子設備連接以獲得預設像素值閾值，與所述區域劃分子設備和所述黑色通道獲取子設備分別連接以獲得所述巡邏區域圖像和所述黑色通道，將所述巡邏區域圖像中黑色通道像素值大于等于預設像素值閾值的多個像素組成待檢驗像素集，將所述待檢驗像素集中具有最大灰度值的像素的灰度值作為整體大氣光值；大氣散射光值獲取子設備，與所述區域劃分子設備和所述霧霾濃度檢測子設備分別連接，對所述巡邏區域圖像的每一個像素，提取其R，G，B三顏色通道像素值中最小值作為目標像素值，使用保持邊緣的高斯平滑濾波器EPGF(edge-preserving gaussian filter)對所述目標像素值進行濾波處理以獲得濾波目標像素值，將目標像素值減去濾波目標像素值以獲得目標像素差值，使用EPGF對目標像素差值進行濾波處理以獲得濾波目標像素差值，將濾波目標像素值減去濾波目標像素差值以獲得霧霾去除基準值，將霧霾去除強度乘以霧霾去除基準值以獲得霧霾去除閾值，取霧霾去除閾值和目標像素值中的最小值作為比較參考值，取比較參考值和O中的最大值作為每一個像素的大氣散射光值；介質傳輸率獲取子設備，與所述整體大氣光值獲取子設備和所述大氣散射光值獲取子設備分別連接，將每一個像素的大氣散射光值除以整體大氣光值以獲得除值，將I減去所述除值以獲得每一個像素的介質傳輸率；清晰化圖像獲取子設備，與所述區域劃分子設備、所述整體大氣光值獲取子設備和所述介質傳輸率獲取子設備分別連接，將I減去每一個像素的介質傳輸率以獲得第一差值，將所述第一差值乘以整體大氣光值以獲得乘積值，將所述巡邏區域圖像中每一個像素的像素值減去所述乘積值以獲得第二差值，將所述第二差值除以每一個像素的介質傳輸率以獲得每一個像素的清晰化像素值，所述巡邏區域圖像中每一個