發(fā)布時(shí)間：2020-07-28 16:18

【摘要】：火災(zāi)對(duì)森林造成的破壞難以估量,對(duì)森林火情實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),盡可能早的發(fā)現(xiàn)識(shí)別是否有火災(zāi)發(fā)生具有重大現(xiàn)實(shí)意義。在森林安全防護(hù)方面,國內(nèi)外眾多學(xué)者進(jìn)行了研究并進(jìn)行了森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)的實(shí)際應(yīng)用。由于監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)測(cè)范圍有限、同時(shí)受林區(qū)環(huán)境影響,導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)性差、覆蓋范圍有限等問題,針對(duì)這些問題,研究了一種基于紅外監(jiān)控技術(shù)的林火安防實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本文的主要研究內(nèi)容包括:(1)分析了紅外熱成像的原理,對(duì)比了其于可見光在森林火災(zāi)圖像方面的特點(diǎn),研究了火勢(shì)蔓延的特點(diǎn),提出基于紅外視頻圖像的林火監(jiān)測(cè)識(shí)別方案;(2)設(shè)計(jì)了基于FPGA的紅外圖像視頻硬件采集系統(tǒng),其主要有圖像采集模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊和VGA顯示模塊,達(dá)到了視頻實(shí)時(shí)顯示的要求;(3)對(duì)采集的火災(zāi)紅外視頻進(jìn)行圖像預(yù)處理:首先對(duì)紅外視頻進(jìn)行直方圖均衡性校正,然后對(duì)視頻通過幀差法檢測(cè)出火災(zāi)疑似區(qū)域,再通過Canny算子進(jìn)行疑似區(qū)域邊緣檢測(cè)并將疑似區(qū)域從背景中分割出來,最后進(jìn)行數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的閉運(yùn)算操作,得到完整的分割部分;(4)對(duì)分割出來的疑似區(qū)域進(jìn)行火焰的靜態(tài)特征、紋理特征和動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行提取,并進(jìn)行數(shù)據(jù)歸一化處理,分析了提取的特征能夠排除那些非火災(zāi)因素的干擾;(5)對(duì)火災(zāi)進(jìn)行模式識(shí)別:通過提取的疑似區(qū)域特征來進(jìn)行支持向量機(jī)分類器進(jìn)行識(shí)別,選取徑向基核函數(shù)作為向量的核函數(shù)并采用交叉驗(yàn)證法確定懲罰因子c和核函數(shù)參數(shù)g的值,之后與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的火災(zāi)識(shí)別性能進(jìn)行比較,前者在識(shí)別效果上更好,在測(cè)試樣本上準(zhǔn)確率高達(dá)93.8333%,最后采用MATLAB和Visual C++軟件通過混編的方式實(shí)現(xiàn)林火安防實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)平臺(tái)。本論文的研究成果可作為森林防火監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的參考資料,為林火行為的研究以及撲火現(xiàn)場(chǎng)指揮提供重要的火場(chǎng)信息服務(wù),具有一定的參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：東華理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S762.32;TP391.41
【圖文】：

圖 2.1 不同波長的紅外輻射在大氣中的透射率曲線re 2.1 Transmittance curves of infrared radiation of different wavelengths in the 探測(cè)器[26]是成像的核心器件是熱敏電阻，即微測(cè)輻射熱計(jì)。如圖紅外熱像儀的非制冷紅外焦平面陣列由 640×480 個(gè)微測(cè)輻射熱計(jì)集圖像時(shí)，紅外輻射包括著景物溫度分布信息，當(dāng)紅外輻射經(jīng)過非列的光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，會(huì)引起各像元的溫度變化，從而導(dǎo)致相應(yīng)的熱敏過外部信號(hào)處理和前置放大電路就可以采集到探測(cè)器接收到的紅實(shí)現(xiàn)紅外熱成像。如式(2-6)所示為微測(cè)輻射熱計(jì)探測(cè)響應(yīng)率[27]，式數(shù)， 為探測(cè)器的發(fā)射率，I 為偏置電流，LR 為探測(cè)器的負(fù)載電阻，G 為探測(cè)器的熱導(dǎo)，f 為紅外輻射信號(hào)的調(diào)制頻率， 為探測(cè)器式(2-8)，C 為熱容。2 2 2| |( ) 1 4b Lvb LIR RRG R R f 1bbdRR dT C

mittance curves of infrared radiation of different wavele是成像的核心器件是熱敏電阻，即微測(cè)輻射熱儀的非制冷紅外焦平面陣列由 640×480 個(gè)微測(cè)，紅外輻射包括著景物溫度分布信息，當(dāng)紅外系統(tǒng)時(shí)，會(huì)引起各像元的溫度變化，從而導(dǎo)致號(hào)處理和前置放大電路就可以采集到探測(cè)器接熱成像。如式(2-6)所示為微測(cè)輻射熱計(jì)探測(cè)響測(cè)器的發(fā)射率，I 為偏置電流，LR 為探測(cè)器的測(cè)器的熱導(dǎo)，f 為紅外輻射信號(hào)的調(diào)制頻率，C 為熱容。2 2 2| |( ) 1 4b Lvb LIR RRG R R f 1bbdRR dT CG

圖 2.3 非制冷紅外焦平面 ROICFigure 2.3 Uncooled Infrared Focal Plane ROIC為紅外熱像儀的探測(cè)器機(jī)芯組件，由非制冷紅外焦平和輸出設(shè)備組成了整個(gè)紅外熱成像系統(tǒng)。圖 2.4 紅外機(jī)芯組件Figure 2.4 Infrared movement components一種人眼看不見的電磁波，也成為紅外熱輻射，其波長之間。紅外輻射依據(jù)各波長范圍可劃分為近紅外、中紅圖 2.5 電磁波譜圖所示。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 曾金龍;;火災(zāi)探測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J];安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2015年06期

2 王家良;;森林防火存在的問題及對(duì)策[J];現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技;2015年15期

3 彭禹;蔡邦成;;森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)及相關(guān)技術(shù)綜述[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2014年32期

4 廖俊煒;周宇飛;王振師;李小川;吳澤鵬;;世界森林火災(zāi)撲救技術(shù)進(jìn)展[J];森林防火;2014年03期

5 錢益躍;劉太春;萬德慶;王宇;;我國森林資源生態(tài)環(huán)境及其評(píng)價(jià)探討[J];河南科技;2014年11期

6 楊幫華;劉燕燕;何美燕;程智;;多紅外火焰探測(cè)中基于決策樹的火災(zāi)識(shí)別[J];計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展;2013年08期

7 牛立聰;孫香花;左曉寶;;基于Matlab圖像處理的砂石顆粒圓形度計(jì)算方法[J];混凝土;2012年01期

8 吳雪瓊;覃先林;周汝良;盧穎;陳爾學(xué);李增元;;森林覆蓋變化遙感監(jiān)測(cè)方法研究進(jìn)展[J];林業(yè)資源管理;2010年04期

9 劉東輝;卞建鵬;付平;劉智青;;支持向量機(jī)最優(yōu)參數(shù)選擇的研究[J];河北科技大學(xué)學(xué)報(bào);2009年01期

10 徐小軍;鄭健;郭尚芬;;火災(zāi)圖像探測(cè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法研究[J];計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì);2008年13期

本文編號(hào)：2773130