红外图像型火灾探测技术

1、红外图像型火灾探测技术第1页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二项目简介 火灾是失控的燃烧，火灾的危害不言而喻。第2页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二火灾现场实拍第3页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二上海商学院宿舍区起火4名女大学生跳楼身亡 火灾现场实拍第4页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二火灾现场实拍第5页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二火灾现场实拍第6页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二火灾现场实拍第7页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，

2、星期二森林大火实拍第8页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二森林大火实拍第9页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二森林大火实拍第10页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二森林大火实拍第11页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二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

3、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第12页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二 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。 第13页，共47页，2022年，5月20日，17点3

4、8分，星期二背景介绍 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。 第14页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二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

5、焰的烟雾、温度、光的特性来对火灾进行探测。 第15页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二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。 第16页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二系统方案提出 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

6、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。第17页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二 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。第18页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二系统总体框图 第19页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二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，

7、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。 第20页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二采集程序实现 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

8、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。 第21页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二 视频采集与图像捕捉流程 第22页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二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。 第23页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二双波段原理及实现 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,

9、 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。 第24页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二 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

10、素比较第25页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二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。第26页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二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。第27页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二图像调整及环境阈值的设定视频流调节。第28页，共47页，2022

11、年，5月20日，17点38分，星期二图像调整及环境阈值的设定画质调节。第29页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二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。第30页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二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。第31页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二报警系统报警系统框图 EC5-1719CLDNA平

12、台语音报警（音箱广播）GSM模块Internet网络其他监视终端监控服务中心管理员GSM网络第32页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二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。第33页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二 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

13、数据、语音传输、短消息服务(Short Message Service)和传真。 第34页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二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。第35页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二报警手机号码设置 设置管理员的手机号码。第36页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二Internet网络报警系统Internet有许多成熟的编

14、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。第37页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二火灾警报记录 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。第38页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二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

15、，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。第39页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二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。第40页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二系统监控界面 无火灾迹象的效果图第41页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二有火灾迹象的效果图第42页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二远程服务器上显示监测点GSM模块号码并接收报警信息 第43页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二远程监视器的Internet连接（接收端）第44页，共47页，2022年，5月20日，17点38分，星期二CPU利用率可