[发明专利]小型无人直升机的火灾检测与跟踪方法

说明书

本发明公开了一种小型无人直升机的火灾检测与跟踪方法，包括以下步骤：系统初始化、开启地面站系统以及GIS平台，采集彩色图像和红外图像；根据颜色找出彩色图像中的可疑区域，根据灰度找出红外图像中的可疑区域；提取彩色图像中可疑区域的颜色，灰度共生矩阵特征；提取红外图像中可疑区域圆形度，面积变化率特征；经过离线训练后使用SVM的分类决策判定是否是火灾；机载处理器计算红外图像中火点坐标并发送给云台，云台实时跟踪火点；云台的惯性测量单元获取红外摄像头的姿态角；地面站结合小型无人直升机的经纬度、高度、偏航角信息和姿态角计算出火点的精确经纬度定位信息；最终GIS平台把火点的精确定位在地图上标出。

技术领域

本发明涉及无人机火灾检测预警技术领域，具体涉及一种小型无人直升机的火灾检测与跟踪方法。

背景技术

我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一。灾害种类多、分布地域广、发生频率高、造成损失重。对于突发性灾害，特别是火灾和山洪等有限范围、突发性强、危害大且难以快速大面积地面搜寻和探测的灾害，进行早期探测预警是十分关键的减灾手段。目前国内预警系统基本上是采取定点观测的手段和方法，如常规的森林防火瞭望哨等，但由于地形和成本的因素，观测预警网络难以覆盖所有的区域而造成预警延误。卫星遥感灾害监测是近年发展起来的一种新方法，但由于卫星高度高(数百公里)且轨道固定，运行周期长(以天、星期来计算)，卫星遥感缺乏全天候观测能力，尤其缺乏全天时全天候高分辨率观测能力；空间覆盖能力不能满足灾害区域性监测需求，数据获取实效性亟待提高；监测周期(时间分辨率)尚不能满足灾害应急阶段的监测需求，在目前综合应用多星资源情况下也不能满足这一指标。

我国2007年发布的《国家综合防灾减灾规划(2011-2015年)》明确指出，“加强自然灾害监测预警预报能力建设”，“逐步完善各类自然灾害的监测预警预报网络系统”，提出了对“自然灾害立体监测体系”的迫切需求。然而，由于经济和技术等条件的制约，目前立体监测仍难以实时大范围精确实现，低成本的小型无人直升机超低空移动观测平台是解决这一关键问题的可行途径。

国内目前已开始利用高空的气象卫星等遥感技术应用于灾害的预警和监测，但由于缺少相关的小型飞行平台，还没有开展基于低空自主移动网络平台的精确实时的立体预警体系构建。而国外，特别是欧洲发达国家正进行大量投入，实施该方向的研究与应用。例如欧盟就曾组织在多个国家和组织间联合进行COMET的研究计划，先后作出大量的投入，其成果已接近实用。之后欧盟又新近推出了更为实用的AWARE计划，由德国、西班牙、比利时和挪威等国的大学和研究机构联合研究开发火警自动识别技术。在加拿大和奥地利也已开始利用小型无人机进行森林火灾等灾难的预警。

灾害预警目前正朝着网络化和空、天、地一体化的方向发展。基于小型无人机的森林火灾预警系统已在加拿大、匈牙利等国运行，其与现有观测预警网络的相互有效补充，为自主移动网络式灾害预警系统构建取得了理论与实际应用经验。空、天、地三维立体多信源多分尺度信息互动协调、网络化、智能化、无人值守已成为未来灾难监测预警技术的发展趋势。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种小型无人直升机的火灾检测与跟踪方法，该方法通过小型无人直升机的机载彩色摄像头采集的图像和红外摄像头采集的图像进行特征融合、SVM判定火灾，使用云台对火点进行实时跟踪，同时地面站结合云台惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)获取的红外摄像头姿态角度(俯仰角和滚转角)和小型无人直升机的经纬度、高度、偏航角信息计算火点精确经纬度定位信息，并在GIS平台把火点的精确定位在地图上标出。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种小型无人直升机的火灾检测与跟踪方法，所述方法包括下列步骤：

S1、小型无人直升机的火灾检测与跟踪系统初始化以及开启地面站系统以及GIS平台；