紅外圖像型火災(zāi)探測(cè)技術(shù)3教學(xué)資料

1、 第一條任何單位和個(gè)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(jí)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(shí)。 機(jī)關(guān)、團(tuán)體、企業(yè)、事業(yè)等單位，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)本單位人員 的消防宣傳教育 第三條國(guó)家鼓勵(lì)、支持消防科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新，推廣第三條國(guó)家鼓勵(lì)、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(lì)、支持社會(huì)使用先進(jìn)的消防和應(yīng)急救援技術(shù)、設(shè)備；鼓勵(lì)、支持社會(huì) 力量開展消防公益活動(dòng)。力量開展消防公益活動(dòng)。 對(duì)在消防工作中有突出貢獻(xiàn)的單位和個(gè)人，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)家 有關(guān)規(guī)定給予表彰和獎(jiǎng)

2、勵(lì)。 針對(duì)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(jí)。一旦發(fā)現(xiàn) 火災(zāi)隱患，則立即啟動(dòng)語(yǔ)音報(bào)警、擴(kuò)展的 GSM電話報(bào)警以及遠(yuǎn)程監(jiān)控。 隨著我國(guó)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(chǎng)、影劇院、候機(jī)廳等大 空間場(chǎng)所越來越多。而現(xiàn)有的火災(zāi)探測(cè)技術(shù) 在大空間場(chǎng)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(cè)并及時(shí)可靠報(bào)警的火災(zāi)探測(cè)及預(yù)警 系統(tǒng)，有著重要的實(shí)際

3、意義。 目前國(guó)內(nèi)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)主要是基 于傳感器的檢測(cè)。傳感器用于對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng) 的實(shí)時(shí)變化進(jìn)行檢測(cè)，提取實(shí)時(shí)參數(shù)，其 性能優(yōu)劣直接會(huì)影響火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警的準(zhǔn)確 度和可靠性。 傳統(tǒng)探測(cè)器如感煙、感溫、感光探測(cè) 器，它們分別利用火焰的煙霧、溫度、光 的特性來對(duì)火災(zāi)進(jìn)行探測(cè)。 火災(zāi)危險(xiǎn)的場(chǎng)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(chǎng)所，如劇場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)等，這類 探測(cè)器因此難以滿足早期探測(cè)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(cè)報(bào)警系統(tǒng)無(wú)法迅速采集 火災(zāi)發(fā)出的煙溫變化信息。 本系統(tǒng)提出了一種新型火災(zāi)探測(cè)方法， 即運(yùn)用雙目視覺識(shí)別原理，在

4、火災(zāi)監(jiān)控地點(diǎn), 采集實(shí)時(shí)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(shí)別處理，由于只有特 定波長(zhǎng)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。 報(bào)警方式采用本地語(yǔ)音報(bào)警以及擴(kuò)展的 GSM模塊自動(dòng)電話報(bào)警，同時(shí)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。 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(dòng)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

5、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(shí)，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(shí)，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(dòng)將采集下一 次視頻圖像到內(nèi)存中。 圖像采集原理就是預(yù)先 STDMETHODIMP設(shè)置一個(gè)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(dòng)調(diào)用處理圖像的線程 函數(shù)進(jìn)行處理。 視頻采集與圖像捕捉流程 紅外圖像的灰度分布，實(shí)際上對(duì)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(jiǎn)

6、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。 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(zhǎng)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(gè)陰影部分的面 積)在變，但在圖中，兩個(gè)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(huì)向左偏移。此時(shí) 兩圖所得到的像素值將會(huì)變大。但比值卻一直小于1。直到溫度增大到 某個(gè)閾值，則兩個(gè)像素比值將會(huì)大于1。這就是雙波段原理，我們可以 此用于火災(zāi)的檢測(cè)。 通過

7、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(gè)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。 對(duì)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(shí)刻與前一時(shí)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。 通過對(duì)其中一攝像頭所采集的一幅圖像 進(jìn)行灰度級(jí)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)。 視頻流調(diào)節(jié)。 畫質(zhì)調(diào)節(jié)。 閾值設(shè)定。 通過實(shí)驗(yàn)得到等級(jí)閾值，系統(tǒng)以此判定火災(zāi)等級(jí)。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(kù)

8、。 環(huán)境閾值設(shè)定。 在不同的環(huán)境下，對(duì)火情報(bào)警的要求不一樣。例如， 油庫(kù)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(huì)報(bào)警。 報(bào)警系統(tǒng)框圖 EC5-1719CLDNA平 臺(tái) 語(yǔ)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 當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別到火情時(shí)，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。 GSM模塊采用的是Siemens公司的 TC35，TC35是Siemens公司推出的新一代 無(wú)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、ZI

9、F連接器、天線接口六部分組成 。 可以快速安全可靠地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語(yǔ)音傳輸、 短消息服務(wù)(Short Message Service)和傳真。 GSM報(bào)警能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)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(gè)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(hào)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。 設(shè)置管理員的手機(jī)號(hào)碼。 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(kù)中的成員。 系統(tǒng)所記錄的信息為火災(zāi)時(shí)間。記錄將按火災(zāi)檢測(cè)到 的時(shí)間順序

10、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(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)覆蓋最早的記錄，添加新的記錄。 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(chǎng)語(yǔ)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(dòng)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(jí)的需要，會(huì)給出指令控制 滅火設(shè)備的啟動(dòng)。 將監(jiān)控場(chǎng)合的圖像以“井”字型方式劃 分為多個(gè)區(qū)域坐標(biāo)，在圖像處理單元中， 通過軟件識(shí)別算法，來判斷是哪個(gè)區(qū)域坐 標(biāo)發(fā)生火災(zāi)，一旦判定某個(gè)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(yǔ)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(chǎng)混亂而發(fā)生更為嚴(yán)重的災(zāi)害。 無(wú)火災(zāi)跡象的效果圖 有火災(zāi)跡象的效果圖 遠(yuǎn)程服務(wù)器上顯示監(jiān)測(cè)點(diǎn)GSM 模塊號(hào)