浩海森林防火红外热点检测仪干扰热源屏蔽系统软件

1、浩海森林防火红外热点检测仪干扰热源屏蔽系统软件设计说明书目录1.引言31.1目的31.2主要设计依据规范32.功能概述43.设计与实现53.1组成结构53.2数据模型63.3流程设计73.3流程设计84.软件应用实例95.系统设计原则151.引言1.1 目的近年来，利用红外热成像仪进行森林火灾智能远程监测逐渐成为林火视频监测的研究热点。这种林火监测方法具有火情自动识别、响应速度快、昼夜都可以监测、可有效降低监控管理人员的劳动强度等优点。然而，在利用红外热成像仪智能识别林火过程中却经常发生误报，这是因为监测区域的环境会对林火识别的准确率造成影响，许多物体都会发射或反射过量红外线触发误报。这种类型

2、的误报难以依靠调整软件算法或监测参数来减少，最好的方式是将这些已知的干扰源屏蔽掉，而目前国内红外或其他光学林火监测系统中尚无实现局部屏蔽方法的先例。本设计针对现有技术的不足，提出和实现了一种在林火红外监控中能够利用动态更新屏蔽点来排除非监控区域以提高监控效率的方法。1.2主要设计依据规范安全防范工程程序与要求GA/T 74-94；安全检查防范系统通用图形符号GA/T 74-94；民用建筑电气设计规范JGJ/T 16-92；工业企业通信设计规范JGJ 46-81；工业企业通信接地设计规范JGJ 79-85；建筑电气安装工程质量检验评定标准GBJ 303-88；施工现场临时用电安全技术规范JGJ

3、46-88；中国电气装置安装工程施工及验收规范GBJ 232-82；系统接地的型式及安全技术要求GB 14050-932功能概述红外热成像仪森林火灾智能远程监测主要运用红外热成像监控、网络传输、GIS、图像智能识别等技术，通过安装在林区的红外热成像仪将林区的影像信息实时传输到森林防火指挥中心，并通过智能识别软件对影像进行自动分析处理，一旦发现疑似林火警情，则自动触发报警。在一些人员活动频率较高的林区，车辆、锅炉和反光金属等都会发射或反射红外线，造成与林火十分类似的影像数据，导致在红外热成像森林火灾警报系统中出现干扰热源的可能性非常大，误报率很高。误报率高，这在增加监测员工作量的同时还容易导致人

4、们对系统的不信任，甚至忽略真正的火灾警报，酿成生态灾难。这种类型的误报无法通过软件参数或算法调整来实现，只能通过屏蔽已知干扰源来实现。在其它一些安防系统中，红外热成像仪监控可以实现对指定范围的屏蔽，但这种屏蔽功能非常有限，不但镜头的观测方向要固定不变，而且也只能设定一组屏蔽区域，这一功能无法在林火监测这种需要使用云台进行大范围动态拍摄的情况下应用，因为当云台的角度发生改变的同时，需要屏蔽的区域也随之变化，原本的一组屏蔽范围也要随着这一变化而加以动态更新，传统的红外热成像仪或基于其它光学镜头的林火监测系统并没有动态更新屏蔽点的功能。为了实现红外热成像仪林火监测干扰源的智能屏蔽，可以从软件方面人手

5、，为摄像拍摄的全景画面建立一个球状分割模型，并将分割的各个大小相同的矩形屏蔽单元赋以编号，建立起以屏蔽单元为地址编码的数据模型并存人数据库，最终形成干扰源智能屏蔽功能模块并加以实现。以这种方法建立的红外热成像仪林火监测系统能够动态更新屏蔽点，并可全方位排除非监控区域，有效提高监控效率。3. 设计与实现3.1组成结构红外热成像仪林火监测干扰源智能屏蔽功能实现所依托的系统组成结构如1所示。与大部分红外热成像仪林火监测系统类似，其主要组成结构包括前端摄像系统、传输网络、服务器和客户端，所不同的主要是在服务器和客户端增加了处理屏蔽的功能模块。 前段摄像系统 服务器 客户端 图1 红外热成像仪林火监测干

6、扰源智能屏蔽系统组成结构前端摄像系统与屏蔽功能的实现主要依靠红外热成像仪、云台、解码器、传输设备等。红外热成像仪用于获取红外视频，云台用于控制红外热成像仪监控方向，解码器用于解码操控指令，传输设备用于传输视频图像及操控指令等。传输网络通过无线或有线传输方式在因特网或专网上进行信息传输。服务器除了处理视频信息、发出警报及处理云台操作指令外，还可进行屏蔽处理。客户端则接收服务器图像服务，发送屏蔽及云台操作指令。3.2 数据模型要实现对不断移动的红外镜头获取的图像局部区域进行屏蔽，首先要将红外热成像仪监控区域的图像表示出来，这样才能使用户在图像上选定屏蔽区域进行屏蔽操作。本研究采用球型分割模型作为全

7、景图生成模型，这是因为红外热成像仪所能拍摄到的全景画面必定可以在一个圆球上无缝拼贴形成球形。将红外热成像仪采集的移动数据图像进行球型分割，即采用一个球形面作为分割数据图像的界面，生成监测全景图。图2即红外热成像全景图所采用的球形分割模型。为了实现林火监测系统的干扰源智能屏蔽功能，研究创造了屏蔽单元的概念，即将红外热成像仪所监控的全景图分割为一定大小的屏蔽单元，每个屏蔽单元为包含一定图像像元的矩形区域。为每个屏蔽单元赋予一个固定的地址编码和一个屏蔽标识码，屏蔽标识码默认为0，即不屏蔽,当屏蔽标识码被修改为1 的时候,就将这个屏蔽单元对应的图像区域屏蔽掉 ,此后发生在该屏蔽単元区域的火警警报将直接

8、被忽略掉。 图2 球形分割模型在客户端每张获取的实时图像上，需要建立与屏蔽单元相同大小的栅格选框。 由于云台的不断移动和摄像头轻徴抖动変化，栅格选框会随摄像设备进行移动，此时栅格选框会随摄像设备进行移动，此时栅格选框会依据云台位置计算获取当前地址编，并将之与全景图上的屏蔽単元地址编码进行匹配。客户端栅格选框与屏蔽.単元之间关系如图3所示。 图3 客户端栅格选框与屏蔽单元之间关系由于这些栅格选框与屏蔽単元并不一定完全重合，要将栅格选框和屏蔽単元一一对应，会产生4 种情况：第一种情况是栅格选框和屏蔽单元完全重合，则栅格选框直接对应该屏蔽単元取値；第二种情况是栅格単元与2个或4个屏蔽単元交叠，且交叠

9、面积不一样，则此时认为栅格选框对应交叠面积最大的屏蔽单元；第三种情况是栅格单元与两个屏蔽単元交叠，且交叠面积一样，此时认为栅格选框对应左方或上方的那个屏蔽単元；最后一种情况是栅格単元与4个屏蔽単元交叠，且交叠面积一样，则此时认为栅格选框对应左上方的那个屏蔽单元。3.3 流程设计红外热成像仪林火监测干扰源智能屏蔽工作流程如图4所示 。 图4 红外热成像仪林火监测干扰源智能屏蔽工作流程当红外热成像仪安装完毕后,可在初始阶段先将当前很明显的非监测区域，如楼房、通路、天空等先行在全景图的屏蔽单元中加以预屏蔽，在后期使用过程中，随着时间的推移和地物的变化，会发现疑似火情并报警，这时首先要观察当前影像，查

10、看该报警位置是否已经变成非监控区,若因为地物变化变成非监控区，则通过客户端栅格选框将影像中无需监控范围的屏蔽単元选中屏蔽,并在服务器端进行存储更新。3.4 研发实现研究采用 FLIR60mm镜头红外热成像仪进行监测,利用电信专网传输数据,功能实现所依托的系统采用 python开发,sql server 2008数据库管理软件进行数据管理,在软件模型上采用了NASA全球数字高程地形图(ASTDEM)建立3D地形模型,遥感影像数据采用 NaturalVue数据。最终建立的可进行干扰源智能屏蔽的红外热成像仪林火监测系统可在 windows或 Linux操作系统中应用。4.软件应用实例1、 打开森林防

11、火客户端进入森林防火客户端程序，进入登陆界面用户名：admin密码：admin登陆成功后进入控制面板2、 主预览功能打开进入主预览界面。热成像监控可见光监控热值信息坐标值云台控制摄像机监控点设备列表设备搜索框监控设备监控点隐藏菜单设备列表是当前项目中所有设备的信息列表。在右侧选中一个窗口，双击设备，窗口中会出现设备的监控画面，如果一个窗口已有监控画面，则双击相应的设备，系统会关闭原有的画面，并打开新设备的画面到监控窗口。控制面板镜头控制步长控制云台控制隐藏菜单在监控窗口中选择一个已打开监控画面的窗口，在云台控制中选择相应的按钮，可对摄像机的云台进行上下左右转动控制。转动的步长（每秒走过的距离）

12、可在步长控制中设置（如图所标注）。同样，在镜头控制中读摄像机的焦距、远近、光圈进行控制。其中巡航按钮中有3个可选择，其中“开始巡航”是对云台发送巡航命令，摄像机的云台会根据已设定的轨迹进行巡航检测。“停止巡航”是对巡航状态中的云台发送停止命令使其停止巡航。“继续巡航”是对停止状态下的云台按照原先的轨迹继续进行巡航。可对可见光的摄像机进行镜头调整。是针对热成像的清晰度进行调整的按钮。工具栏在工具栏中，有两栏的信息。分别为火警信息和系统信息当发生火警时，火警信息会出现当前火警，图像出现红、黄色闪动对火警的处理分三种：1、 如果当前为真实火警，并且现场人员将火情扑灭，则请选择“已扑灭”选择已扑灭2、

13、 如果当前为烧纸等误报且暂时性的火警，请选择“等待扑灭”巡航中会屏蔽本次误报。3、 如果当前为误报且长期存在的如烟囱，请选择“加入忽略区”，以后的巡航中，此处均不再报警。忽略区域的屏蔽操作,被标示为灰色区域的火险警报将会被直接屏蔽。 忽略区域屏蔽操作效果图4、 如果详细处理，请点“火警处理”，系统跳转到火警管理页面，向前见“用户手册-火警管理”处理结束后本次火警处理完毕，可继续开启巡航。火警处理详见“用户手册-火警管理”处理火警的流程：（1）打开火警信息（2）选择处理方式（3）处理完毕 5 系统设计原则先进性：在产品设计上，整个系统软硬件设备的设计符合高新技术的潮流。在满足现期功能的前提下，系

14、统设计具有前瞻性，在今后较长时间内保持一定的技术先进性。安全性：系统采取全面的安全保护措施，具有防病毒感染、防黑客攻击措施，同时在防雷击、过载、断电和人为破坏方面进行加强，具有高度的安全性和保密性。对接入系统的设备和用户，进行严格的接入认证，以保证接入的安全性。系统支持对关键设备、关键数据、关键程序模块采取备份、冗余措施，有较强的容错和系统恢复能力，确保系统长期正常运行。合理性：在系统设计时，充分考虑系统的容量及功能的扩充，方便系统扩容及平滑升级。系统对运行环境(硬件设备、软件操作系统等)具有较好的适应性，不依赖于某一特定型号计算机设备和固定版本的操作系统软件。经济性：在满足系统功能及性能要求的前提下，尽量降低系统建设成本，采用经济实用的技术和设备，利用现有设备和资源，综合考虑系统的建设、升级和维护费用。系统符合向上兼容性、向下兼容性、配套兼容和前后版本转换等功能。实用性：本系统提供清晰、简洁、友好的中文人机交互界面，操作简便、灵活、易学易用，便于管理和维护。具有公安行业风