[发明专利]应用于消防灭火机器人的两自由度火焰识别装置及方法

说明书

本发明公开了一种应用于消防灭火机器人的两自由度火焰识别装置及方法，装置包括主控机，分别连接主控机的可见光相机、红外相机、紫外传感器、双目相机、俯仰驱动器、平转驱动器、俯仰角度编码器、平转角度编码器、俯仰电机和平转电机等，通过火灾现场进行实时数据、图像和视频信号的采集和分析处理，识别火源及寻找火焰中心位置，对火焰进行快速、精确定位，为高喷射流灭火装置提供了准确目标，能够有效地提高灭火效率。本发明将使用深度学习方法，同时融合RGB图像特征、红外图像特征以及基于深度相机得到目标的距离信息，设计了深度网络框架，充分用三者的特征信息，在提高网络模型对火焰目标的检测精度的同时输出火焰目标的距离信息。

技术领域

本发明涉及消防设备技术领域，具体涉及一种应用于消防灭火机器人的两自由度火焰识别装置及方法。

背景技术

火灾是日常生活中最常见的灾害之一，具有较强灾难性和破坏性，往往会给人们的生命财产造成不可估量的损失。尤其在变电站场景中，特殊的变电站装置结构与油液使用装置大大增加火灾发生的几率，火的蔓延的速度加快，危害的程度加深，预防与扑救的难度大大增加，使消防面临的任务极其艰巨。传统型火灾探测技术由于技术手段的限制，不能较好的满足变电站装置的消防安全需求。传统火灾探测器采集的数据或信息往往比较单一，且受到空间高度、粉尘、气流速度、腐蚀性环境等各种因素的影响，容易发生误报、迟报、漏报或失效等问题。其不仅在灵敏度和可靠性方面尚待提高，而且由于不能对火灾最初的信号做出反应，与日趋严格的火灾安全要求已不相适应。

随着计算机视觉技术的发展，火焰图像识别技术应运而生。火焰图像识别是一种基于数字图像处理和分析的新型火灾探测方法。其核心原理是利用摄像头对现场进行监视，对摄取的连续图像由图像采集卡转换为数字图像输入计算机，根据火焰的形状、颜色等主要图像特征进行处理和分析，从而达到探测火灾的目的。目前的消防高喷射流灭火机器人对火焰识别的精确度和实时性等有更高的要求。

发明内容

技术目的：针对上述技术问题，本发明公开了一种应用于消防灭火机器人的两自由度火焰识别装置及火焰定位方法，其能够在水平和垂直两个自由度控制识别装置的电机转动，实现对火焰进行快速、精确定位，为高喷射流灭火装置提供了准确目标，有效地提高了灭火效率，而且能够远程监控灭火情况。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：

一种应用于消防灭火机器人的两自由度火焰识别装置，其特征在于：包括主控机，分别连接主控机的可见光相机、红外相机、紫外传感器、双目相机、俯仰驱动器、平转驱动器、俯仰角度编码器、平转角度编码器、俯仰电机和平转电机，其中，

所述紫外传感器用于检测火焰位置和采集火焰所属的光线波段，可见光相机和红外相机用于采集和探测火焰视频和图像，紫外传感器、可见光相机和红外相机向主控机发送采集到数据、图像和视频信息；

所述双目相机用于对火焰位置进行定位，确定火焰中心坐标位置及与消防灭火机器人的距离，平转角度编码器和俯仰角度编码器用于检测火焰识别装置的水平位置和俯仰角度信息；

所述平转驱动器和俯仰驱动器用于在主控机的控制命令下，分别驱动对应的平转电机和俯仰电机转动，并带动双目相机上下转动。

具体地，所述主控机通过CAN总线结构连接可见光相机、红外相机、紫外传感器、双目相机、俯仰驱动器、平转驱动器、俯仰角度编码器、平转角度编码器、俯仰电机和平转电机。

具体地，所述火焰识别装置还包括交换机，主控机通过交换机与远程监控中心通信连接，远程监控中心设有用于显示主控机发送的火焰图像的显示屏。

具体地，所述火焰识别装置安装在消防灭火机器人主臂架上，机器人主臂架上装有用于喷水的喷射装置。

具体地，所述火焰识别装置为等电位电磁屏蔽装置，密封结构满足防护等级IP66。