[发明专利]一种多传感器融合森林火灾实时监测与预警装置及其方法

权利要求书

1.一种多传感器融合森林火灾实时监测与预警方法，其特征在于，基于一种多传感器融合森林火灾实时监测与预警装置，所述装置包括：部署在待监测森林区域的热成像组件、图像采集组件和空气检测组件；部署在监测站的处理模块；

所述热成像组件、所述图像采集组件和所述空气检测组件通过无线通信技术与所述处理模块通信连接；

所述热成像组件、所述图像采集组件和所述空气检测组件均连接有供电组件，所述供电组件包括：蓄电池、太阳能组件和/或风能组件，所述太阳能组件与所述蓄电池电连接，所述风能组件与所述蓄电池电连接，所述蓄电池与所述热成像组件、所述图像采集组件和所述空气检测组件电连接，且所述蓄电池为所述热成像组件、所述图像采集组件和所述空气检测组件供电；

所述方法包括：

S1、通过热成像组件和图像采集组件判断森林区域是否存在异常；

S2、通过空气检测组件判定森林区域是否存在异常；

S3、若S1存在异常或S2存在异常，则输出低风险警报；若S1存在异常且S2存在异常，则输出高风险警报；

其中，步骤S1具体包括：

S11、通过热成像组件对森林区域进行实时监控，并获取目标区域；

S12、计算目标区域的热辐射通量，同时设定第一阈值和第二阈值，所述第一阈值为正常热辐射通量阈值，所述第二阈值为火灾热辐射通量阈值；

S13、若目标区域的热辐射通量大于第二阈值，则判定目标区域存在异常；若目标区域的热辐射通量位于第一阈值和第二阈值之间，则判定目标区域为待定状态；若目标区域的热辐射通量小于第一阈值，则判定目标区域正常；

S14、若目标区域为待定状态，则启动图像采集组件，并通过图像采集组件采集目标区域的实时图像；通过热成像组件获取目标区域的红外图像；

S15、融合实时图像和红外图像，并输出融合后的待判断图像，并通过人工对待判断图像进行判断确定是否存在异常。

2.根据权利要求1所述的一种多传感器融合森林火灾实时监测与预警方法，其特征在于，进行步骤S15后，输出需要进行人工判断的预警信号；

S16、若进行了人工判断，则根据人工判断结果确定是否存在异常；若在设定时间内未进行人工判断，则确定为存在异常。

3.根据权利要求1所述的一种多传感器融合森林火灾实时监测与预警方法，其特征在于，步骤S11的具体方法包括：

通过热成像组件获取红外图像，并提取红外图像中的感兴趣区域，所述感兴趣区域为温度异常区域；

对感兴趣区域进行灰度化获得灰度图像，I=0.299G+0.587R+0.114B，其中I为灰度值，R、G、B分别为RGB三个通道的像素值；

设定二值化阈值，将灰度图像二值化获得二值图像，并对二值图像进行形态学处理获得处理图像；

获取所有连通区域，所述连通区域为连通的前景像素区域；

计算连通区域对应的几何属性和灰度属性，并根据先验知识设定筛选条件；

将满足筛选条件的标记为目标区域，不满足筛选条件的标记为非目标区域。

4.根据权利要求3所述的一种多传感器融合森林火灾实时监测与预警方法，其特征在于，步骤S12中，目标区域的热辐射通量的计算方法包括：

获取目标区域的灰度图像；

计算目标区域的平均灰度值：，其中，N为目标区域中像素点的数量，为第i个像素点的灰度值；

确定热成像组件的放大系数和偏移系数，并计算目标区域的开尔文温度T：，其中，为辐射强度，为目标区域表面发射率，为普朗克辐射常数，为普朗克位移常数；

获取目标区域的热辐射通量Q，，其中为斯特凡-玻尔兹曼常数，S为目标区域的总面积。