[发明专利]一种应用于无人机的火灾检测系统及其火灾检测方法

权利要求书

1、一种应用于无人机的火灾检测系统，包括惯性导航系统、定位系统，其特征在于：还包括红外图像采集设备以及信号处理流程网络，

所述红外图像采集设备包括：

嵌入式计算机，用于收集和贮存红外图像灰度值数据、姿态角数据和纬度高度数据，并通过无线路由器以及无线网络与地面站计算机相通信连接；

图像采集卡，用于将采集到的红外图像转变为数字信号；

红外摄像头，用于采集野外红外图像；

所述信号处理流程网络包括：

输入层：输入红外图像灰度值数据、姿态角数据和纬度高度数据；

中间层：通过对红外图像灰度值数据、姿态角数据和纬度高度数据三种输入量进行温度阀值、温度梯度和微分的运算；

输出层：将温度阀值和温度梯度的运算结果与程序变量中的火灾特征的阀值数据相比较，获得是否为火灾火焰或火灾高危点的结果。

2、采用权利要求1所述一种应用于无人机的火灾检测系统实现的火灾检测方法，其特征在于，

所述红外摄像头采集的模拟图像信息输入至图像采集卡中转换为数字信号，再将数字信号输入嵌入式计算机，即为红外图像灰度值数据；通过嵌入式计算机收集无人机上的惯性导航系统、定位系统所产生的姿态角数据和纬度高度数据；

所述嵌入式计算机将红外图像灰度值数据、姿态角数据和纬度高度数据以数据包的形式通过无线路由器以及无线网络发送至地面站计算机；

所述地面站计算机对红外图像灰度值数据、姿态角数据和纬度高度数据三种输入量进行温度阀值、温度梯度和微分的运算处理，然后将温度阀值和温度梯度的运算结果与程序变量中的火灾特征的阀值数据相比较，获得是否为火灾火焰或火灾高危点的结果；确定火灾火焰或火灾高危点的目标位置，并显示在地面站计算机的显示屏上。

3、根据权利要求2所述的一种应用于无人机的火灾检测方法，其特征在于：所述对红外图像灰度值数据、姿态角数据和纬度高度数据三种输入量进行温度阀值和温度梯度的运算方法为：在出现疑似火灾或疑似火灾高危点的区域中央对竖直，水平，正、负45度四个方向分别作温度梯度算子运算，运算结果作为判断火灾火焰的依据。

4、根据权利要求2所述的一种应用于无人机的火灾检测方法，其特征在于：所述对红外图像灰度值数据、姿态角数据和纬度高度数据三种输入量进行微分的运算处理是指，使用邻帧间像素灰度值绝对值相减的方法进行以帧间时间差为时间变化率的微分算法，运算结果作为判断火灾高危点的依据。

5、根据权利要求2所述的一种应用于无人机的火灾检测方法，其特征在于：所述火灾火焰或火灾高危点的目标位置通过如下方式确定，

(1)通过惯性导航系统，采集飞行过程中不断返回的无人机的姿态信息，包括pitch俯仰角度、yaw航偏角角度、row翻滚角度，通过角度姿态转换矩阵，即可得到红外摄像头的姿态信息；

(2)将已经检测到的火灾火焰或者火灾高危点的中心像素坐标，通过对极几何的方法，计算出火灾高危点的以无人机为参照系的世界系坐标，作为数据融合的参数之一；

(3)通过定位系统采集的纬度和高度信息，结合步骤(1)中姿态信息和步骤(2)中的世界系坐标，即可得到火灾火焰或者火灾高危点所处的地理信息。