[发明专利]森林火点去扰动单点定位装置及基于该装置的定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及森林火点单点定位装置及基于该装置的定位方法。

背景技术

森林是陆地生态的主体，具有很高的生态效益和经济效益，是人类宝贵的资源，而近几年森林资源急剧减少，除人为砍伐外，森林火灾是造成森林面积减少的主要原因。因而林区的防火措施的研究受到各国的重视。

目前，森林防火方法有很多，也有很多地区已经开始采用在深林中安装摄像机对森林进行监控。然而用于森林防火的摄像机通常位于户外环境下，由于环境的影响，例如风的吹动，或者云台的机械运动都会导致摄像机载体的晃动，从而导致固定于载体上的摄像机也会随之以一定的幅度摆动。此时摄像机所获取的图像中火源的位置信息肯定与理论位置有一定的偏差，这反映在实际场景中会产生几公里乃至十几公里的偏差，远远不能满足要求。

发明内容

本发明是为了解决现有的确定火点的摄像机拍摄的图像中扰动过大导致火点定位精度低的问题，从面提供一种森林火点去扰动单点定位装置及基于该装置的定位方法。

森林火点去扰动单点定位装置，它包括摄像机和云台，所述摄像机固定在云台上，它还包括数据处理前端和地面控制端；所述数据处理前端包括模拟视频数字转换模块、视频分析模块、云台控制模块和数据前端数据收发模块；所述摄像机的图像信号输出端与模拟视频数字转换模块的图像信号输入端连接；所述模拟视频数字转换模块的数字信号输出端与视频分析模块的数字信号输入端连接；所述视频分析模块的一号分析结果输出端与云台控制模块的分析结果输入端连接；所述视频分析模块的二号分析结果输出/输入端与数据前端数据收发模块的分析结果输入/输出端连接；数据前端数据收发模块的数据输出端与云台控制模块的数据输入端连接；云台控制模块用于控制云台运动；

控制端包括数据处理控制模块和控制端数据收发模块，所述控制端数据收发模块的数据输出/输入端与数据处理控制模块的数据输入/输出端连接；控制端数据收发模块与数据前端数据收发模块通过无线电信号实现数据传输。

基于上述装置的森林火点去扰动单点定位方法，它由以下步骤实现：

步骤一、采用摄像机拍摄森林火点图像；

步骤二、采用模拟视频数字转换模块对步骤一获得的森林火点图像进行转换，获得森林火点数字图像；

步骤三、根据预设的一号门限值对步骤二中获得的图像进行初步分割，获得消除背景环境影响的图像；

步骤四、采用最大类间方差法对步骤三获得的消除背景环境影响的图像进行进一步分割，获得火源区域有效图像；

步骤五、如果装置处在火源搜索状态，则执行步骤六，否则执行步骤七；

步骤六、将步骤五中获得的火源区域有效图像的每一个像素值逐一与预先设定的二号门限值进行比较，并判断超过所述二号门限值的像素的数量是否大于所述火源区域有效图像中的像素总数的1/2，如果判断结果为是，退出火源搜索状态，并则执行步骤六一，如果判断结果为否，则执行步骤六二；

步骤六一、采用云台控制模块控制云台停止转动，进行单点定位图像采集，并执行步骤七；

步骤六二、未发生火灾，返回执行步骤一；

步骤七、将步骤四获得的火源区域有效图像进行二值化处理，并对二值化的图像中的亮点位置进行连通区域判定，选取每个连通区域的中心位置作为该图像的特征点数据进行存储，作为该幅图像的特征点集合，记为：

S_j＝{D_j1，D_j2…，D_ji，…D_jn}

式中：表示第j幅图像中第i个火源中心在图像中的位置坐标，x_ji为第j幅图像中第i个火源中心在图像中的横坐标，y_ji为第j幅图像中第i个火源中心在图像中的纵坐标，i、j均为正整数；

步骤八、返回执行步骤一至七，直至获得足够的图像帧后，计算所有特征数据构成的数据集合：

H＝{S₁∪S₂∪...∪S_j...∪S₁₀₀}

式中：S_j表示由第j帧图像中以火源中心位置为特征点构成的特征点集合，并计算中由所有特征数据构成的数据集合H中各个数据点的密度参数，密度参数的求取通过规定一个距离门限ξ，除计算点外，其余特征点落在以计算点为中心，距离门限ξ为半径的圆内的个数即为该点的密度；