[发明专利]一种基于热成像的火点测距方法

权利要求书

1.一种基于热成像的火点测距方法，其特征在于：提供一集成有可见光摄像头和热成像摄像头的双目摄像机，该方法实现方式为：首先，在双目摄像机的热成像摄像机内设置梯度区域，标识相同梯度区域的空间参数；当发现热源灰度对比异常时，在热成像视频上标识出热点；根据热点在像素图片的位置，判断该热点所在梯度区域，结合相对应梯度区域的空间参数，计算出双目摄像机到目标的实际距离，从而实现火点测距；

所述梯度区域的设置方式如下：

依据地形等坡线，将热成像摄像机监控区域按照坡度大小近似划分为多个区域，每个区域用图像坐标系表达图像矩形位置；每个区域的定义为此区域的坐标范围和X轴、Y轴比例尺及倾斜度及倾斜度变化比率；

每个区域的X轴、Y轴比例尺及倾斜度，包括该区域的X轴梯度角度、X轴梯度比例、X轴梯度变比△XTd、Y轴梯度角度、Y轴梯度比例、Y轴梯度变比△YTd；

其中，X轴梯度变比△XTd、Y轴梯度变比△Y Td均按照如下梯度变比△Ytd的确定方式确定：

设摄像机设置于摄像机视角中心与监控区域地面垂直高度为H处，在摄像机的视角监控范围设置基准参照点及第1至第n参照点，设摄像机视角中心与基准参照点的水平距离为S，且各参照点间距距离为△S则可得，

Jn_0＝arctg((S+n×△S)/H)

J1_1＝arctg(S/H)

根据成像原理，图片上的图片像素与摄像头拍摄图片时的视线必然是垂直关系，因此

Jn_1＝90-J1_1

Jn_2＝180-Jn_1-Jn_0

设成像图片上，摄像机视角和第1参照点连线与图片像素交点距基准参照点的图片像素长度为L1，摄像机视角和第n参照点连线与图片像素交点距基准参照点的图片像素长度为Ln，则存在以下计算公式

Ln＝n×△S×Sin(Jn_0)/Sin(Jn_2)

L1＝△S×Sin(J1_0)/Sin(J1_2)

其中，J1_1为摄像机视角与基准参照点处地面的夹角，J1_0为摄像机视角与第1参照点处地面的夹角，Jn_0为摄像机视角与第n参照点处地面的夹角，Jn_1为图片像素与基准参照点处地面的锐角夹角，J1_2为图片像素与摄像机视角和第1参照点连线的钝角夹角，Jn_2为图片像素与摄像机视角和第n参照点连线的钝角夹角；

由此可得梯度变比△Td＝Ln/L1；同理，可得△Td＝Ln/Li，i＝1,2,……,n；

X轴梯度角度相当于针对已知参照点的左右方向上的高度的起伏、Y轴梯度角度相当于针对已知参照点的前后方向上高度的起伏，具体计算公式确定方式如下：

取与摄像机视角中心接近的一个点作为基准参照点P1，且点P1的横纵坐标值x1和y1为已知数值；

任意点N与基准参照点的像素距离

点N的相对水平方向的图片绝对角度

Xnt＝arctg(Yn/Xn)*180

点N与X轴的角度偏差

Tnx＝Xj-Xnt

点N在X轴上的投影距离

SnX＝cos(Tnx)×Sn

点N的相对垂直方向的图片绝对角度

Ynt＝arctg(Xn/Yn)*180

点N与Y轴的角度偏差

Tny＝Yj-Ynt

点N在Y轴上的投影距离

Sny＝cos(Tny)×Sn

由上述可得，

点N在X轴上的实际换算距离

SnX'＝SnX×Xz×△XTd

点N在Y轴上的实际换算距离

SnY'＝Sny×Yz×△YTd

由此可得，摄像机视角中心与点N的实际距离为

上述计算公式中，Xn、Yn分别为任意点N的横纵坐标值，Xj、Yj分别指的是X轴梯度角度、Y轴梯度角度，Xz、Yz分别指的是X轴梯度比例、Y轴梯度比例，S1表示已知的基准参照点P1与摄像机视角中心的实际距离。

2.根据权利要求1所述的一种基于热成像的火点测距方法，其特征在于：所述热成像摄像机采用固定焦距的方式，像素采用640×480，并采用热源灰度定时的扫描预制方位。

3.根据权利要求1所述的一种基于热成像的火点测距方法，其特征在于：根据热点在像素图片的位置，判断该热点所在梯度区域，结合相对应梯度区域的空间参数，计算出双目摄像机到目标的实际距离的计算流程如下：

1)首先针对每个区域计算最小外包矩形，将在最小外包矩形外的点，直接进行过滤，避免大量的重复运算；

2)针对最小外包矩形内部点，采用射线法获得每个点所在的区域，分别填入各区域的最小外包矩形中；

3)通过HaspMap建立索引，每个点最大定位18次即可获得指定点所在的区域；

4)估算任意热点Q到已知点的距离公式如下：

设点Q的坐标为Xq,Yq

已知点的坐标为X1,Y1

则存在着以下公式

Sq1²＝(Xq-X1)²+(Yq-Y1)²

其中，Sq1表示为两点之间的图片距离；

设梯度比例为Tz

则任意热点Q点到已知点的实际距离为：

SQ1＝Sq1*Tz。