红外图像型火灾探测技术3.ppt

项目简介 火灾是失控的燃烧 火灾的危害不言而喻 火灾现场实拍 上海商学院宿舍区起火4名女大学生跳楼身亡 火灾现场实拍 火灾现场实拍 火灾现场实拍 火灾现场实拍 森林大火实拍 森林大火实拍 森林大火实拍 森林大火实拍 第一条任何单位和个人都有维护消防安全 保护消防设施 预防火灾 报告火警的义务 任何单位和成年人都有参加有组织的灭火工作的义务 第二条各级人民政府应当组织开展经常性的消防宣传教育 提高公民的消防安全意识 机关 团体 企业 事业等单位 应当加强对本单位人员的消防宣传教育第三条国家鼓励 支持消防科学研究和技术创新 推广使用先进的消防和应急救援技术 设备 鼓励 支持社会力量开展消防公益活动 对在消防工作中有突出贡献的单位和个人 应当按照国家有关规定给予表彰和奖励 国家新消防法几大重要条例 针对传统火灾监控系统存在的缺陷 本项目提出了一种基于双目视觉的图像处理的火灾监控系统 运用DirectShow进行抓图 然后进行火灾图像处理算法处理 其结果与通过实验得到的阈值相比较 判断是否发生火灾以及火灾的等级 一旦发现火灾隐患 则立即启动语音报警 扩展的GSM电话报警以及远程监控 背景介绍 随着我国经济的飞速发展 各种高层的建筑群体不断涌现 如体育馆 博物馆 大型展览馆 大型商场 影剧院 候机厅等大空间场所越来越多 而现有的火灾探测技术在大空间场合的应用其问题就突显出来 因此 研究一种新型快速 准确的火灾早期探测并及时可靠报警的火灾探测及预警系统 有着重要的实际意义 火灾探测技术发展现状 目前国内的火灾自动报警技术主要是基于传感器的检测 传感器用于对监控现场的实时变化进行检测 提取实时参数 其性能优劣直接会影响火灾自动报警的准确度和可靠性 传统探测器如感烟 感温 感光探测器 它们分别利用火焰的烟雾 温度 光的特性来对火灾进行探测 现有火灾检测技术的缺陷 火灾危险的场所往往不能使用感烟 感温传感器 因为初期火的热和烟难以到达空间很高的场所 如剧场 仓库等 这类探测器因此难以满足早期探测并预报此类建筑火灾的要求 由于上述建筑的特殊性 普通的点型感烟 感温火灾探测报警系统无法迅速采集火灾发出的烟温变化信息 系统方案提出 本系统提出了一种新型火灾探测方法 即运用双目视觉识别原理 在火灾监控地点 采集实时火灾的图像 获取燃烧初期所发出的火灾图像进行图像识别处理 由于只有特定波长的光波可以通过红外摄像头 因而基本消除了背景亮度和环境温度等外界因素干扰 报警方式采用本地语音报警以及扩展的GSM模块自动电话报警 同时以GSM网络和Internet实现远程火情的监视 系统可记录报警信息 供给管理人员调用查看 系统总体框图 DirectShow介绍 DirectShow是Microsoft公司推出的流媒体开发包 使用它可以在支持WDM驱动的各种监控卡上采集数据 因此 使用DirectShow可以开发通用的视频监控程序 DirectShow支持ASF MPGE AVI MP3 WAV等多种媒体格式 使得它很容易实现媒体数据的采集 回放 在开发视频应用程序时 可以为视频捕捉窗口设计一些回调函数 这样 当视频应用程序的某些状态改变时 可以在回调函数中进行处理 本系统通过回调函数 主要实现如下功能 当前一次拷贝到系统内存中的图像处理完成后 自动将采集下一次视频图像到内存中 采集程序实现 图像采集原理就是预先STDMETHODIMP设置一个缓存BufferCB 把摄像头所拍摄到的图像先读取到缓冲区中 再拷贝到内存 随后SetEvent 启动调用处理图像的线程函数进行处理 视频采集与图像捕捉流程 火灾初期红外图像的特征 红外图像的灰度分布 实际上对应于火灾和背景的温度和发射率的分布 红外图像中最简单的模型是二值图像 即目标比近邻背景暗和亮的两种情况 双波段原理及实现 红外图像反应的是某一温度下光谱的辐射度 随着火灾温度的变化 其发出的红外光波长也在不断变化 在图中即峰值在不断变化 这就使透过红外滤光片的图像像素值在不断变化 在确定的温度下 虽然距离改变 通过滤光片而得到的峰值两侧的像素值 图中两个阴影部分的面积 在变 但在图中 两个面积之比的比值总是小于1 若温度下降 曲线右移 其比值仍然小于1 如果温度升高 则曲线会向左偏移 此时两图所得到的像素值将会变大 但比值却一直小于1 直到温度增大到某个阈值 则两个像素比值将会大于1 这就是双波段原理 我们可以此用于火灾的检测 通过计算机分析图像 得到两幅图的像素值 像素值相比得到一个待判定的数值 再将其和给定的阈值相比较 如果大于阈值 则进行报警处理 像素比较 A 面积变化 对每幅图片分别设置面积变化的阈值 设置面积变量areachange为后一时刻与前一时刻图像像素的差值 如果两幅图片变量都超过阈值 说明出现火情 采取报警操作 B 边缘抖动 通过对其中一摄像头所采集的一幅图像进行灰度级的分析 来判断火焰的外焰较内焰和焰心部分像素值的大小 如果目标图像边缘的像素值大于内焰和焰心 则判断为火灾 图像调整及环境阈值的设定 视频流调节 图像调整及环境阈值的设定 画质调节 图像调整及环境阈值的设定 阈值设定 通过实验得到等级阈值 系统以此判定火灾等级 这些记录作为燃烧信息一起写入历史记录即报警记录数据库 图像调整及环境阈值的设定 环境阈值设定 在不同的环境下 对火情报警的要求不一样 例如 油库中禁止抽烟 但在某些地点 火焰面积扩大到一定程度后系统才会报警 报警系统 报警系统框图 GSM报警子系统实现 当系统识别到火情时 通过GSM模块来实施报警 通过此模块能实现远程网络报警 即以拨打管理员手机和发送消息的方式来报警 GSM模块采用的是Siemens公司的TC35 TC35是Siemens公司推出的新一代无线通信GSM模块 模块主要由GSM基带处理器 GSM射频模块 供电模块 ASIC 闪存 ZIF连接器 天线接口六部分组成 可以快速安全可靠地实现数据 语音传输 短消息服务 ShortMessageService 和传真 GSM网络传输子系统 GSM报警能够实现远程无线信息的传输 比传统的本地报警方式有了很大进步 在这个传输子系统中 实现了三项子功能 即向管理员手机拨号报警 向管理员手机发信息报警 用户与远程监视端通过GSM构建的网络进行通信 报警手机号码设置 设置管理员的手机号码 Internet网络报警系统 Internet有许多成熟的编程接口 最通用的一种是叫做Socket的接口 本网络程序中使用CSocket类来编程 CSocket类是MFC类库中的成员 火灾警报记录 系统所记录的信息为火灾时间 记录将按火灾检测到的时间顺序保存在记事本中 当保存的信息容量超过设定的阈值时 系统会自动覆盖最早的记录 添加新的记录 与现有消防灭火设备联动 本机通讯接口采用CAN总线或RS 485串口 除用于火灾发生后的各类现场语音报警 远程INTERNET报警 GSM短信电话报警等 还具备与现有消防灭火设备联动控制 通讯接口根据图像处理和控制单元预设火情等级的需要 会给出指令控制灭火设备的启动 火灾现场进行语音疏导广播 将监控场合的图像以 井 字型方式划分为多个区域坐标 在图像处理单元中 通过软件识别算法 来判断是哪个区域坐标发生火灾 一旦判定某个区域发生火灾 则通过该区域对应的程序 经图像处理和控制单元中的声卡 播放事先录制的语音疏导广播 进行有序的人员疏导 以免火灾现场混乱而发生更为严重的灾害 系统监控界面 无火灾迹象的效果图 有火灾迹象的效果图 远程服务器上显示监测点GSM模块号码并接收报警信息 远程监视器的Inter