紅外圖像型火災(zāi)探測技術(shù)

紅外圖像型火災(zāi)探測技術(shù)第一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五項(xiàng)目簡介

火災(zāi)是失控的燃燒，火災(zāi)的危害不言而喻。第二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五火災(zāi)現(xiàn)場實(shí)拍第三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五上海商學(xué)院宿舍區(qū)起火4名女大學(xué)生跳樓身亡火災(zāi)現(xiàn)場實(shí)拍第四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五火災(zāi)現(xiàn)場實(shí)拍第五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五火災(zāi)現(xiàn)場實(shí)拍第六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五火災(zāi)現(xiàn)場實(shí)拍第七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五森林大火實(shí)拍第八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五森林大火實(shí)拍第九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五森林大火實(shí)拍第十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五森林大火實(shí)拍第十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五第一條任何單位和個人都有維護(hù)消防安全、保護(hù)消防設(shè)施、預(yù)防火災(zāi)、報(bào)告火警的義務(wù)。任何單位和成年人都有參加有組織的滅火工作的義務(wù)。第二條各級人民政府應(yīng)當(dāng)組織開展經(jīng)常性的消防宣傳教育，提高公民的消防安全意識。機(jī)關(guān)、團(tuán)體、企業(yè)、事業(yè)等單位，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對本單位人員的消防宣傳教育第三條國家鼓勵、支持消防科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新，推廣使用先進(jìn)的消防和應(yīng)急救援技術(shù)、設(shè)備；鼓勵、支持社會力量開展消防公益活動。對在消防工作中有突出貢獻(xiàn)的單位和個人，應(yīng)當(dāng)按照國家有關(guān)規(guī)定給予表彰和獎勵?！ぁぁぁぁぁ倚孪婪◣状笾匾獥l例第十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五針對傳統(tǒng)火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)存在的缺陷,本項(xiàng)目提出了一種基于雙目視覺的圖像處理的火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。運(yùn)用DirectShow進(jìn)行抓圖，然后進(jìn)行火災(zāi)圖像處理算法處理，其結(jié)果與通過實(shí)驗(yàn)得到的閾值相比較，判斷是否發(fā)生火災(zāi)以及火災(zāi)的等級。一旦發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患，則立即啟動語音報(bào)警、擴(kuò)展的GSM電話報(bào)警以及遠(yuǎn)程監(jiān)控。第十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五背景介紹

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各種高層的建筑群體不斷涌現(xiàn)，如體育館、博物館、大型展覽館、大型商場、影劇院、候機(jī)廳等大空間場所越來越多。而現(xiàn)有的火災(zāi)探測技術(shù)在大空間場合的應(yīng)用其問題就突顯出來。因此，研究一種新型快速、準(zhǔn)確的火災(zāi)早期探測并及時可靠報(bào)警的火災(zāi)探測及預(yù)警系統(tǒng)，有著重要的實(shí)際意義。第十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五火災(zāi)探測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

目前國內(nèi)的火災(zāi)自動報(bào)警技術(shù)主要是基于傳感器的檢測。傳感器用于對監(jiān)控現(xiàn)場的實(shí)時變化進(jìn)行檢測，提取實(shí)時參數(shù)，其性能優(yōu)劣直接會影響火災(zāi)自動報(bào)警的準(zhǔn)確度和可靠性。傳統(tǒng)探測器如感煙、感溫、感光探測器，它們分別利用火焰的煙霧、溫度、光的特性來對火災(zāi)進(jìn)行探測。第十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五現(xiàn)有火災(zāi)檢測技術(shù)的缺陷

火災(zāi)危險(xiǎn)的場所往往不能使用感煙、感溫傳感器，因?yàn)槌跗诨鸬臒岷蜔熾y以到達(dá)空間很高的場所，如劇場、倉庫等，這類探測器因此難以滿足早期探測并預(yù)報(bào)此類建筑火災(zāi)的要求。由于上述建筑的特殊性，普通的點(diǎn)型感煙、感溫火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)無法迅速采集火災(zāi)發(fā)出的煙溫變化信息。第十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五系統(tǒng)方案提出

本系統(tǒng)提出了一種新型火災(zāi)探測方法，即運(yùn)用雙目視覺識別原理，在火災(zāi)監(jiān)控地點(diǎn),采集實(shí)時火災(zāi)的圖像，獲取燃燒初期所發(fā)出的火災(zāi)圖像進(jìn)行圖像識別處理，由于只有特定波長的光波可以通過紅外攝像頭，因而基本消除了背景亮度和環(huán)境溫度等外界因素干擾。第十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五報(bào)警方式采用本地語音報(bào)警以及擴(kuò)展的GSM模塊自動電話報(bào)警，同時以GSM網(wǎng)絡(luò)和Internet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程火情的監(jiān)視。系統(tǒng)可記錄報(bào)警信息，供給管理人員調(diào)用查看。第十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五系統(tǒng)總體框圖

第十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五DirectShow介紹

DirectShow是Microsoft公司推出的流媒體開發(fā)包，使用它可以在支持WDM驅(qū)動的各種監(jiān)控卡上采集數(shù)據(jù)，因此，使用DirectShow可以開發(fā)通用的視頻監(jiān)控程序。DirectShow支持ASF、MPGE、AVI、MP3、WAV等多種媒體格式，使得它很容易實(shí)現(xiàn)媒體數(shù)據(jù)的采集、回放。在開發(fā)視頻應(yīng)用程序時，可以為視頻捕捉窗口設(shè)計(jì)一些回調(diào)函數(shù)，這樣，當(dāng)視頻應(yīng)用程序的某些狀態(tài)改變時，可以在回調(diào)函數(shù)中進(jìn)行處理。本系統(tǒng)通過回調(diào)函數(shù)，主要實(shí)現(xiàn)如下功能：當(dāng)前一次拷貝到系統(tǒng)內(nèi)存中的圖像處理完成后，自動將采集下一次視頻圖像到內(nèi)存中。

第二十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五采集程序?qū)崿F(xiàn)

圖像采集原理就是預(yù)先STDMETHODIMP設(shè)置一個緩存BufferCB，把攝像頭所拍攝到的圖像先讀取到緩沖區(qū)中，再拷貝到內(nèi)存，隨后SetEvent（）啟動調(diào)用處理圖像的線程函數(shù)進(jìn)行處理。第二十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五視頻采集與圖像捕捉流程

第二十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五火災(zāi)初期紅外圖像的特征

紅外圖像的灰度分布，實(shí)際上對應(yīng)于火災(zāi)和背景的溫度和發(fā)射率的分布。紅外圖像中最簡單的模型是二值圖像，即目標(biāo)比近鄰背景暗和亮的兩種情況。

第二十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五雙波段原理及實(shí)現(xiàn)

紅外圖像反應(yīng)的是某一溫度下光譜的輻射度。隨著火災(zāi)溫度的變化,其發(fā)出的紅外光波長也在不斷變化,在圖中即峰值在不斷變化,這就使透過紅外濾光片的圖像像素值在不斷變化。在確定的溫度下，雖然距離改變，通過濾光片而得到的峰值兩側(cè)的像素值(圖中兩個陰影部分的面積)在變，但在圖中，兩個面積之比的比值總是小于1。若溫度下降，曲線右移，其比值仍然小于1，如果溫度升高，則曲線會向左偏移。此時兩圖所得到的像素值將會變大。但比值卻一直小于1。直到溫度增大到某個閾值，則兩個像素比值將會大于1。這就是雙波段原理，我們可以此用于火災(zāi)的檢測。第二十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五

通過計(jì)算機(jī)分析圖像，得到兩幅圖的像素值，像素值相比得到一個待判定的數(shù)值，再將其和給定的閾值相比較，如果大于閾值，則進(jìn)行報(bào)警處理。像素比較第二十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五A：面積變化

對每幅圖片分別設(shè)置面積變化的閾值，設(shè)置面積變量areachange為后一時刻與前一時刻圖像像素的差值,如果兩幅圖片變量都超過閾值，說明出現(xiàn)火情，采取報(bào)警操作。第二十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五B：邊緣抖動通過對其中一攝像頭所采集的一幅圖像進(jìn)行灰度級的分析，來判斷火焰的外焰較內(nèi)焰和焰心部分像素值的大小，如果目標(biāo)圖像邊緣的像素值大于內(nèi)焰和焰心，則判斷為火災(zāi)。第二十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五圖像調(diào)整及環(huán)境閾值的設(shè)定視頻流調(diào)節(jié)。第二十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五圖像調(diào)整及環(huán)境閾值的設(shè)定畫質(zhì)調(diào)節(jié)。第二十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五圖像調(diào)整及環(huán)境閾值的設(shè)定閾值設(shè)定。

通過實(shí)驗(yàn)得到等級閾值，系統(tǒng)以此判定火災(zāi)等級。這些記錄作為燃燒信息一起寫入歷史記錄即報(bào)警記錄數(shù)據(jù)庫。第三十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五圖像調(diào)整及環(huán)境閾值的設(shè)定環(huán)境閾值設(shè)定。在不同的環(huán)境下，對火情報(bào)警的要求不一樣。例如，油庫中禁止抽煙，但在某些地點(diǎn)，火焰面積擴(kuò)大到一定程度后系統(tǒng)才會報(bào)警。第三十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)框圖

EC5-1719CLDNA平臺語音報(bào)警（音箱廣播）GSM模塊Internet網(wǎng)絡(luò)其他監(jiān)視終端監(jiān)控服務(wù)中心管理員GSM網(wǎng)絡(luò)第三十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五GSM報(bào)警子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)當(dāng)系統(tǒng)識別到火情時，通過GSM模塊來實(shí)施報(bào)警。通過此模塊能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)報(bào)警，即以撥打管理員手機(jī)和發(fā)送消息的方式來報(bào)警。第三十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五GSM模塊采用的是Siemens公司的TC35，TC35是Siemens公司推出的新一代無線通信GSM模塊，模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊(ASIC)、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成?？梢钥焖侔踩煽康貙?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音傳輸、短消息服務(wù)(ShortMessageService)和傳真。第三十四頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)GSM報(bào)警能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程無線信息的傳輸,比傳統(tǒng)的本地報(bào)警方式有了很大進(jìn)步。在這個傳輸子系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了三項(xiàng)子功能，即向管理員手機(jī)撥號報(bào)警，向管理員手機(jī)發(fā)信息報(bào)警，用戶與遠(yuǎn)程監(jiān)視端通過GSM構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。第三十五頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五報(bào)警手機(jī)號碼設(shè)置

設(shè)置管理員的手機(jī)號碼。第三十六頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五Internet網(wǎng)絡(luò)報(bào)警系統(tǒng)Internet有許多成熟的編程接口，最通用的一種是叫做Socket的接口。本網(wǎng)絡(luò)程序中使用CSocket類來編程，CSocket類是MFC類庫中的成員。第三十七頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五火災(zāi)警報(bào)記錄系統(tǒng)所記錄的信息為火災(zāi)時間。記錄將按火災(zāi)檢測到的時間順序保存在記事本中。當(dāng)保存的信息容量超過設(shè)定的閾值時，系統(tǒng)會自動覆蓋最早的記錄，添加新的記錄。第三十八頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五與現(xiàn)有消防滅火設(shè)備聯(lián)動本機(jī)通訊接口采用CAN總線或RS-485串口，除用于火災(zāi)發(fā)生后的各類現(xiàn)場語音報(bào)警、遠(yuǎn)程INTERNET報(bào)警、GSM短信電話報(bào)警等，還具備與現(xiàn)有消防滅火設(shè)備聯(lián)動控制，通訊接口根據(jù)圖像處理和控制單元預(yù)設(shè)火情等級的需要，會給出指令控制滅火設(shè)備的啟動。第三十九頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行語音疏導(dǎo)廣播將監(jiān)控場合的圖像以“井”字型方式劃分為多個區(qū)域坐標(biāo)，在圖像處理單元中，通過軟件識別算法，來判斷是哪個區(qū)域坐標(biāo)發(fā)生火災(zāi)，一旦判定某個區(qū)域發(fā)生火災(zāi)，則通過該區(qū)域?qū)?yīng)的程序，經(jīng)圖像處理和控制單元中的聲卡，播放事先錄制的語音疏導(dǎo)廣播，進(jìn)行有序的人員疏導(dǎo)，以免火災(zāi)現(xiàn)場混亂而發(fā)生更為嚴(yán)重的災(zāi)害。第四十頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五系統(tǒng)監(jiān)控界面

無火災(zāi)跡象的效果圖第四十一頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五有火災(zāi)跡象的效果圖第四十二頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五遠(yuǎn)程服務(wù)器上顯示監(jiān)測點(diǎn)GSM模塊號碼并接收報(bào)警信息

第四十三頁，共四十七頁，編輯于2023年，星期五遠(yuǎn)程監(jiān)視器的Internet連接（接收端）第四十四頁，共四十七頁，編輯