[发明专利]一种基于机器视觉的森林防火预警系统及其方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的森林防火预警系统及其方法，本发明的森林防火预警系统，包括采集端和主要由运动目标前景检测模块、火焰特征提取模块、火焰追踪与识别模块、报警模块构成的监控平台来实现对森林区域进行24小时不间断的火灾灾情的监控，并能准确识别出火灾的发生和对火焰进行追踪，可通过监控平台及时发出火灾预警信号，使相关工作人员能够准确地做出救灾措施，实用性强。本发明在对视频图像进行检测时采用混合高斯背景模型来识别视频图像中是否出现运动的事物，建模算法完善、对视频中目标的提取有具有很好的表现，对火灾的识别率可以达到92％以上，能够显著提高火灾灾情发生的识别准确度。

技术领域

本发明涉及一种防火预警系统，特别是一种基于机器视觉的森林防火预警系统及其方法。

背景技术

由于火灾的发生给人民的生命和财产带来了巨大的损失，因此火灾发生前的预警工作显得尤为重要。目前我国使用的火灾预警系统，大多是采用地面巡护式的森林防火、瞭望台监测、航空巡护等监控方式来完成火灾预警工作。而采用的上述三种方式均无法实现24小时的实时监控，在森林范围较大的区域、特别是气候干燥的季节，在灾情发生的初期若不能及时发现并采取相应的灭火措施将导致火灾的迅速蔓延,造成难以挽回的损失。

为克服森林防火存在的上述缺陷，森林防火预警系统应用而生。森林防火预警系统是一个运用现代化先进技术(例如图像采集、图像识别与处理、智能控制等)对森林进行24h的无间断监控的智能化系统，使用过程它能在火灾发生的初始阶段就能发现火灾并准确识别出火灾的大小和火灾发生地，同时迅速地提醒相关工作人员进行灭火救灾工作。例如授权公告号为CN201707774U的实用新型专利，公开了一种森林防火预警系统，是由前端监视装置、通信与控制服务器、智能火情搜索或火情判别服务器、监控客户端、GIS地理信息系统组成，通信与控制服务器分别与前端监视装置和智能火情搜索或火情判别服务器信号连接，监控客户端分别与通信与控制服务器、智能火情搜索或火情判别服务器和GIS地理信息系统信号连接。其采用的智能火情搜索或火情判别服务器为可见光烟火识别和红外火焰识别，其虽然可以全天候不间断监控，但对于火灾具体是如何判别的，判别的准确度如何均没有详细公开，特别是对于采集得到的图片无法进行精准处理，无法对火焰进行跟踪，导致对灾情的判断无法做到实时在线。

发明内容

本发明的发明目的是，针对上述问题，提供一种基于机器视觉的森林防火预警系统，本系统能够24小时不间断对森林区域进行火灾灾情的监控，并能准确识别出火灾的发生且对灾情进行跟踪，及时发出火灾预警信号，使相关工作人员能够准确地做出救灾措施。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于机器视觉的森林防火预警系统，包括采集端和监控平台，所述采集端分布在待监测的林区现场，用于实时获取林区现场的视频图像并发送至监控平台上，所述监控平台通过无线通信模块与采集端连接，所述监控平台包括运动目标前景检测模块、图像预处理模块、火焰特征提取模块、火焰追踪与识别模块和报警模块，

所述运动目标前景检测模块，接收采集端发来的视频图像，并首先通过集成在运动目标前景检测模块内的前景检测单元对视频图像进行检测：将视频图像中的当前帧画面设为前景图像，同时将当前帧的前一帧画面设为背景图像；然后构建背景模型，通过背景模型来判别输入的视频图像中是否出现了运动的事物：若前景图像与背景图像的像素点无帧差变化时，则更新背景图像；反之，若前景图像与背景图像的像素点产生帧差变化时视为视频中有运动物体，并将前景图像生成目标图像发送给火焰特征提取模块；

所述火焰特征提取模块，先通过图像预处理模块将运动目标前景检测模块发来的目标图像进行图像处理，然后将目标图像由RGB空间图像转化成HSI颜色识别模型，通过计算出HSI颜色识别模型中的饱和度分量值S后判别该像素位置是否为火焰像素点，是则该图像像素点显示为白色并且提取特征，反之则显示为黑色；