本文關(guān)鍵詞： 消防水炮 閉環(huán)控制 暗原色先驗 運動目標檢測 攝像機標定　出處：《大連海事大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：消防水炮自動定位滅火技術(shù)是一種撲滅大空間場所火災(zāi)的有效方法。然而現(xiàn)階段的自動定位消防水炮大多都是使用的開環(huán)控制技術(shù),因為水壓、風力或者其他因素的影響,消防水炮的落地點容易發(fā)生偏移,無法準確地命中火源點來消除火災(zāi)。而基于視頻的消防水炮閉環(huán)控制技術(shù)能根據(jù)落水點與火源點之間的偏差,自動地調(diào)整消防水炮的角度,來達到自動準確滅火的目的。本文以大空間智能消防滅火系統(tǒng)為應(yīng)用背景,對基于視頻的消防水炮閉環(huán)控制算法進行了深入研究。本文提出的基于視頻的消防水炮閉環(huán)控制算法,首先對射流曲線進行提取,然后根據(jù)射流末端的顏色特性計算出落水點,最后根據(jù)消防水炮的物理模型調(diào)整水炮的俯仰角和水平回轉(zhuǎn)角,實現(xiàn)消防水炮的閉環(huán)控制。由于射流末端的散射現(xiàn)象非常明顯,已經(jīng)嚴重影響了射流區(qū)域的提取,本文提出了一種能有效克服這種現(xiàn)象的算法:首先利用暗原色先驗提取出射流的透射率圖像并二值化,然后利用基于混合高斯模型的背景減除法獲得運動區(qū)域,最后通過匹配得到射流區(qū)域。本文提出了了一種能夠比較準確地檢測到射流落地點的算法。首先單向搜索得到射流軌跡的目標點,然后用最小二乘法對它們進行曲線擬合并得到射流末端區(qū)域,最后根據(jù)射流末端的顏色特性利用樸素貝葉斯分類器訓練得到射流落地點。本文提出了一種可以精確控制消防水炮俯仰角的算法。首先通過標定得到攝像機的參數(shù),將射流落地點、射流起始點以及火源點投影到世界坐標系;然后對消防水炮的物理模型進行仿真,得到射流軌跡的俯仰角與水炮射程之間的映射關(guān)系;最后提出對消防水炮的俯仰角與水平回轉(zhuǎn)角的閉環(huán)控制方案。實驗結(jié)果表明,本文提出的算法可以有效克服射流末端散射的干擾、并且可以克服大量與射流無關(guān)的運動目標的干擾。即便射流區(qū)域有部分缺失,也不會影響本文算法的檢測效果。本文算法識別射流落地點的準確率高。盡管本文算法時間復(fù)雜度較高,但是通過每隔幾幀處理一幀的方法,既對準確率沒有影響,又可以滿足實時性的要求,最終實現(xiàn)了對消防水炮滅火過程的精確控制。
[Abstract]:Automatic positioning and extinguishing fire by fire water cannon is an effective method for extinguishing fires in large space. However, at this stage, most of the automatic positioning fire water cannons are open-loop control techniques, because of the influence of water pressure, wind force or other factors. The location of the fire water gun is prone to shift, and it is impossible to accurately hit the fire source to eliminate the fire. However, the closed-loop control technology based on video can automatically adjust the angle of the fire water gun according to the deviation between the falling point and the fire source point. To achieve the purpose of automatic and accurate fire extinguishing. This paper takes the large space intelligent fire extinguishing system as the application background, The closed loop control algorithm of fire water gun based on video is studied in this paper. Firstly, the jet curve is extracted, then the falling point is calculated according to the color characteristics of the end of the jet. Finally, according to the physical model of the fire water gun, the pitch angle and horizontal rotation angle of the water gun are adjusted to realize the closed-loop control of the fire water gun. Because the scattering phenomenon at the end of the jet is very obvious, it has seriously affected the extraction of the jet region. In this paper, an algorithm is proposed to overcome this phenomenon: firstly, the transmittance image of jet is extracted and binary by a dark priori, and then the moving region is obtained by background subtraction based on mixed Gao Si model. Finally, the jet region is obtained by matching. In this paper, an algorithm is proposed to detect the jet drop location more accurately. Firstly, the target point of jet trajectory is obtained by unidirectional searching. Then the end region of the jet is obtained by combining the curves with the least square method. Finally, according to the color characteristics of the end of the jet, the authors use naive Bayes classifier to train the jet drop point. In this paper, an algorithm is proposed to accurately control the pitch angle of the fire water gun. First, the camera parameters are obtained by calibration. The location of jet falling, the starting point of jet and the point of fire source are projected into the world coordinate system, then the physical model of fire water gun is simulated, and the mapping relationship between the pitch angle of jet trajectory and the range of water gun is obtained. Finally, a closed loop control scheme for pitch angle and horizontal rotation angle of fire water gun is proposed. The experimental results show that the proposed algorithm can effectively overcome the interference of jet end scattering. And it can overcome the interference of a large number of moving targets unrelated to the jet, even if the jet region is partially missing, The accuracy of the algorithm is high. Although the time complexity of this algorithm is high, the method of processing frames every few frames has no effect on the accuracy. It can meet the requirement of real-time, and finally realize the accurate control of fire extinguishing process of fire water gun.
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU892

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本文編號：1524665