【摘要】：森林凋落物主要有林中枯落的枝葉、樹干以及林下枯落的草本植物、某些苔蘚、地衣等等有機(jī)物質(zhì),當(dāng)出現(xiàn)極端干燥天氣,凋落物含水率過低,或者有雷火、外部火源出現(xiàn)時,就可能導(dǎo)致腐殖質(zhì)陰燃。當(dāng)林火被撲滅后,凋落物也容易發(fā)生回燃,導(dǎo)致陰燃火災(zāi)的蔓延。由于陰燃火災(zāi)沒有火焰,處于火災(zāi)發(fā)生的早期階段,極易被人忽略而引起大火。本文通過選取樟子松凋落物作為樣本,利用紅外熱像儀進(jìn)行樟子松凋落物的陰燃探測實(shí)驗(yàn),為森林陰燃火災(zāi)的探測提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。論文的主要內(nèi)容如下:(1)理論分析方面:結(jié)合紅外熱像儀的基本組成以及熱成像的物理原理,闡述了紅外線的基本特征和紅外輻射的基本定律,詳細(xì)介紹了一些基本的紅外圖像處理方法,包括中值濾波方法、小波變換去噪方法,基于邊緣檢測的分割方法和閾值分割法。(2)實(shí)驗(yàn)研究方面:在實(shí)驗(yàn)室條件下,利用紅外熱像儀具有的測溫和成像兩個功能進(jìn)行樟子松凋落物陰燃探測實(shí)驗(yàn),同時將探測目標(biāo)的溫度、形狀參數(shù)變化率和面積變化率作為識別陰燃火災(zāi)的判據(jù)。(1)將凋落物加熱至陰燃,在不同的林區(qū)風(fēng)速、探測距離、探測角度的工況下,分別采用紅外熱像儀和熱電偶進(jìn)行測溫,研究紅外熱像儀測溫的使用精度和誤差。利用MATLAB得出了在不同風(fēng)速的工況下,紅外熱像儀測溫的相對誤差與探測距離、探測角度的二元二次非線性擬合方程,為林區(qū)陰燃火災(zāi)的探測提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。(2)利用小波閾值去噪去除圖像中大部分噪聲雜波,再采用形態(tài)學(xué)開運(yùn)算進(jìn)行邊界平滑,完成陰燃火災(zāi)紅外熱像的預(yù)處理,在此基礎(chǔ)上采用最大類間方差法對紅外圖像進(jìn)行分割,完成陰燃火災(zāi)目標(biāo)的提取,并提取探測目標(biāo)的形狀參數(shù)變化率和面積變化率。(3)對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了訓(xùn)練,輸入向量為溫度、面積變化率以及形狀參數(shù)變化率,輸出為陰燃火概率。訓(xùn)練結(jié)果表明,在誤差逆向傳播迭代12次后完成了收斂。其次,運(yùn)用15組樣本對訓(xùn)練完成的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了測試,結(jié)果表明,對陰燃火災(zāi)的識別率為96.6%。
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.41;S762
【圖文】：

紅外熱像儀就是利用兩者之間的熱對比度的不一致而把紅外輻射的布以圖像的形式顯示出來，由于紅外輻射的能量與其表面溫度具有密切的關(guān)屏幕上顯示出來的圖像也與溫度相關(guān)，被稱作“熱像”。顯示圖像的過程為靈敏的紅外探測器，由于電信號和紅外輻射信號的強(qiáng)弱一一對應(yīng)，所以紅外把紅外輻射信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺缓罄眯盘柼幚硐到y(tǒng)將電信號轉(zhuǎn)換為光信信號就可以將具有紅外輻射分布的目標(biāo)信息顯示在顯示屏上了[44]。紅外熱像儀組成圖 2-1 所示，紅外熱像儀對其視場內(nèi)的目標(biāo)和背景輻射進(jìn)行探測，探測的輻大氣的傳輸進(jìn)入紅外熱像儀內(nèi)部的光學(xué)系統(tǒng)后，由紅外熱像儀的光機(jī)掃描系的各點(diǎn)輻射進(jìn)行掃描，得到各個區(qū)域的溫度分布場輻射，經(jīng)過探測器的接收外輻射轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過信號處理系統(tǒng)，將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘�，并進(jìn)標(biāo)和背景各點(diǎn)的溫度分布就可以顯示出來，形成了一幅清晰的熱分布圖像，像”[45]。如果紅外熱像儀采用的是面陣焦平面陣列器件，目標(biāo)和背景的輻射進(jìn)行光機(jī)掃描，經(jīng)過光電信號的轉(zhuǎn)變直接在顯示屏中顯示出來[20]。

圖 2-2 Robert 邊緣算子Fig.2-2 Robert edge operator式所示：2 ( f ( i , j ) f ( i 1, j 1)) f (i , j 1) f ( i 1, 算子的模板進(jìn)行了擴(kuò)大，不僅可以檢測目標(biāo)算子的模板如圖 2-3 所示。-1 01-1 01-1 01-1 -10 01 1圖 2-3 Prewitt 邊緣算子

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本文編號：2734138