[发明专利]单目自调式火点三维定位方法与装置

说明书

一种单目自调式火点三维定位方法与装置，解决现有双目图像式方法存在的双目位置固定、求解精度受限，拍摄位置受遮挡时无法适应，设备成本高的问题。该方法采用红外热像仪做为图像获取手段，通过步进电机带动滚珠丝杠来驱动单目式图像采集设备；以控制器为控制手段，在PC端编写控制系统，并配合相应的摄像机标定计算、拍摄距离计算和热图像火点三维坐标计算算法，实现了火点的自动预警，同时，给出火点三维空间坐标。该方法和装置可应用于室内或车船内等有限空间的火点三维定位，环境适应性强，定位精准度高，可有效节约成本。

技术领域

本发明属于机械电子工程技术领域，具体涉及一种可应用于室内或车船内等有限空间的火点三维定位，环境适应性强，定位精准度高，能够有效节约成本的单目自调式火点三维定位方法与装置。

背景技术

对于自动灭火系统而言，在火灾发生初期准确地定位火点的三维空间位置十分重要，它直接决定着灭火设备的瞄准精度，对于自动灭火系统能否在火灾初期有效控制火势起着关键作用。

室内或车船内等有限空间内的火点定位要求系统响应迅速、位置精准，以便能够高效、准确地引导灭火设备进行灭火，同时，大多数情况下要求成本较低。因此，公开号为CN107899166A的“基于无人机和智能消防机器人的精确灭火系统及方法”，公开号为CN107481465A的“一种森林自适应巡航空中无人机红外监测预警方法”，以及公开号为CN106289531A的“一种基于云台姿态角的高压输电走廊山火定位方法”等大空间火点定位方法和系统并不适用。

目前，适用于有限空间的火点定位系统主要有传感扫描式和图像式两大类。公告号为CN206896650U的“一种火灾探测定位装置”公开的技术方案即为一种典型的传感扫描式火点定位系统。该类方法虽然有着成本低廉的优点，但仅能实现二维定位，无法获得火源的三维空间位置，对灭火设备瞄准目标的引导能力有限，对复杂环境适应性较低，且对火情变化的响应能力不足。图像式火点定位系统主要有红外热像(如：公告号为CN106169217A的“基于红外热成像和激光制导技术的火灾定位方法”)和视觉识别(如：《吉林大学学报》2016,46(06)期的“高大空间建筑火灾精确定位方法”)两种方式，各有优劣；其中，红外热像式准确性更高，为当前主流方法；但由于视频设备采集的图像均为二维图像，所以一般单目图像式火点定位系统无法实现三维空间定位。

能够实现三维火点定位的方法为采用双目的图像式方法，如：公告号为CN105741481B的“一种基于双目摄像头的火灾监测定位装置及火灾监测定位方法”。该类方法采用两个图像采集设备进行火点拍摄，并通过对比图像差异计算求解火点空间位置。虽然该类方法能够获取火点三维坐标，但存在以下问题：(1)双目位置固定、且一般间距较小，求解精度受限；(2)复杂环境下，如当前拍摄位置受遮挡时无法适应；(3)红外热像设备的成本较高，单测点配置两台红外热像设备增加了成本。故有必要对现有技术的火点三维定位方法予以改进。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种可应用于室内或车船内等有限空间的火点三维定位，环境适应性强，定位精准度高，能够有效节约成本的单目自调式火点三维定位方法与装置。

本发明所采用的技术方案是：该单目自调式火点三维定位方法包括如下步骤：

步骤一、单目移动式摄像机的标定计算；通过图形学计算推导，得到适于单目移动式设备的位置标定方式，即通过地面四点坐标标定；该标定算法不需要摄像机参数，是一种适于单目移动式设备的摄像机标定方式；

步骤二、考虑精度和尺寸适应性的拍摄距离计算；为了能够响应不断变化的火情，设备须不断采集图像、实时进行计算；通过一种基于像素连线交叠平面面积值为标准的图像采样点间距计算方式，实现设备采样位置的调节；

步骤三、单目移动式热图像火点三维坐标计算；在标定完成后并给定采样点间距的情况下，通过热图像中的高温点坐标求解出相应的火点三维空间坐标。