本文關(guān)鍵詞：圖像型消防水炮火點(diǎn)識(shí)別算法及執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制

  更多相關(guān)文章： 消防水炮 火災(zāi)探測(cè) 圖像處理 控制方法 仿真 MATLAB

【摘要】：圖像型自動(dòng)消防水炮系統(tǒng)是通過圖像傳感器捕捉火焰信號(hào),對(duì)火焰進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別、定位,并根據(jù)火點(diǎn)位置調(diào)整消防炮噴射方向以進(jìn)行滅火作業(yè)的智能消防系統(tǒng)。由于采用攝像機(jī)作為火焰探測(cè)器,監(jiān)測(cè)范圍廣并且能夠獲得豐富的場(chǎng)景信息,該系統(tǒng)適用于復(fù)雜環(huán)境的火災(zāi)監(jiān)測(cè)與消防救災(zāi)工作。首先,基于圖像識(shí)別的火焰探測(cè)算法是實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)智能化的關(guān)鍵。目前,將數(shù)字圖像處理應(yīng)用于火焰識(shí)別的相關(guān)研究已經(jīng)取得了一定的成果,但仍存在計(jì)算復(fù)雜、識(shí)別不夠準(zhǔn)確等問題,需要加以改進(jìn)。其次,火點(diǎn)定位與消防水炮控制系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)決定著智能消防系統(tǒng)的整體性能。因此,對(duì)火焰識(shí)別算法的改進(jìn)研究以及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究對(duì)圖像型自動(dòng)消防水炮系統(tǒng)的優(yōu)化有著重要的意義。本文主要針對(duì)圖像型自動(dòng)消防水炮系統(tǒng)的火焰識(shí)別算法、機(jī)器視覺定位、消防炮控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及消防炮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四個(gè)部分進(jìn)行研究。選取火焰的顏色、形狀、閃爍頻率作為區(qū)分火焰圖像與背景圖像的依據(jù)。使用形態(tài)學(xué)濾波方法處理火焰二值圖像,并采用一種改進(jìn)的動(dòng)態(tài)目標(biāo)檢測(cè)方法確定火焰質(zhì)心,在MATLAB軟件實(shí)中現(xiàn)算法。通過攝像機(jī)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)確定攝像機(jī)模型參數(shù),并依據(jù)雙目視覺理論,使用標(biāo)定后的攝像機(jī)模型計(jì)算火點(diǎn)的二維坐標(biāo),并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)多任務(wù)控制系統(tǒng)的攝像機(jī)云臺(tái)與消防水炮步進(jìn)電機(jī)控制方案。使用MATLAB GUI編寫上位機(jī)軟件界面,設(shè)計(jì)串行通信協(xié)議,并通過創(chuàng)建虛擬串口實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)與上位機(jī)的通信仿真。探討消防水炮水力性能參數(shù)設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。提出一種采用四桿機(jī)構(gòu)的消防炮俯仰旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),并在Simulink中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析,通過牛頓-辛普森法實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)的輸出、輸入轉(zhuǎn)角的計(jì)算方法�；鹧孀R(shí)別實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的火焰識(shí)別算法能夠識(shí)別移動(dòng)與靜止的火焰。定位實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,雙目視覺適用于火焰定位,在精確度上能夠滿足要求。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)能夠?qū)﹄姍C(jī)實(shí)現(xiàn)分組控制,滿足控制精度要求。
【關(guān)鍵詞】：消防水炮 火災(zāi)探測(cè) 圖像處理 控制方法 仿真 MATLAB
【學(xué)位授予單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU892;TP391.41
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 研究背景和意義10-12
• 1.2 圖像型消防水炮系統(tǒng)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 火焰識(shí)別算法16-31
• 2.1 火焰的物理特征及探測(cè)方法16
• 2.2 基于火焰靜態(tài)特征的檢測(cè)16-22
• 2.2.1 彩色空間的選擇16-20
• 2.2.2 圓形度20-22
• 2.3 基于火焰動(dòng)態(tài)特征的檢測(cè)22-27
• 2.3.1 幀間差分法23-24
• 2.3.2 背景減除法24-25
• 2.3.3 前景累積圖像法25-27
• 2.4 火焰圖像的還原與火點(diǎn)定位27-29
• 2.5 實(shí)驗(yàn)與結(jié)論29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第3章 火點(diǎn)定位原理及攝像機(jī)標(biāo)定31-46
• 3.1 攝像機(jī)成像模型31-36
• 3.1.1 小孔成像模型31-35
• 3.1.2 非線性模型35-36
• 3.2 雙目立體視覺測(cè)量原理36-39
• 3.2.1 雙目平行定位模型36-37
• 3.2.2 雙目會(huì)聚定位模型37-39
• 3.3 攝像機(jī)標(biāo)定方法39-40
• 3.3.1 傳統(tǒng)標(biāo)定方法39
• 3.3.2 自標(biāo)定方法39
• 3.3.3 張正友標(biāo)定方法39-40
• 3.4 攝像機(jī)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)40-44
• 3.5 著火點(diǎn)定位實(shí)驗(yàn)44-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第4章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制原理46-65
• 4.1 攝像機(jī)云臺(tái)控制部分設(shè)計(jì)46-52
• 4.1.1 舵機(jī)控制原理46-48
• 4.1.2 PWM信號(hào)的產(chǎn)生48-52
• 4.2 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角的換算52-53
• 4.3 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角控制53-55
• 4.4 串口通信55-59
• 4.4.1 串口通信電路設(shè)計(jì)56-57
• 4.4.2 串行通信協(xié)議57-59
• 4.5 軟件界面設(shè)計(jì)59
• 4.6 Proteus仿真實(shí)驗(yàn)59-64
• 4.6.1 時(shí)間片輪詢法控制的單片機(jī)系統(tǒng)59-62
• 4.6.2 Proteus實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與單片機(jī)通信仿真62-64
• 4.7 本章小結(jié)64-65
• 第5章 消防水炮機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)65-80
• 5.1 消防水炮設(shè)計(jì)要求65-70
• 5.1.1 消防炮整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及力學(xué)分析67-69
• 5.1.2 定位機(jī)構(gòu)方案比較69-70
• 5.2 消防水炮俯仰擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)70-76
• 5.2.1 俯仰擺動(dòng)的實(shí)現(xiàn)70
• 5.2.2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)70-71
• 5.2.3 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真71-73
• 5.2.4 俯仰方向控制轉(zhuǎn)角計(jì)算73-76
• 5.3 消防炮強(qiáng)度校核76-79
• 5.3.1 射流反沖力計(jì)算76-77
• 5.3.2 炮座強(qiáng)度校核77-79
• 5.4 本章小結(jié)79-80
• 第6章 總結(jié)與展望80-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 附錄86-98
• 攻讀碩士學(xué)位期間正式發(fā)表的學(xué)術(shù)論文98-99
• 致謝99

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：910242