【摘要】：火災(zāi)對森林造成的破壞難以估量,對森林火情實時監(jiān)測,盡可能早的發(fā)現(xiàn)識別是否有火災(zāi)發(fā)生具有重大現(xiàn)實意義。在森林安全防護方面,國內(nèi)外眾多學(xué)者進行了研究并進行了森林火災(zāi)監(jiān)測的實際應(yīng)用。由于監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)測范圍有限、同時受林區(qū)環(huán)境影響,導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)實時性差、覆蓋范圍有限等問題,針對這些問題,研究了一種基于紅外監(jiān)控技術(shù)的林火安防實時監(jiān)測系統(tǒng)。本文的主要研究內(nèi)容包括:(1)分析了紅外熱成像的原理,對比了其于可見光在森林火災(zāi)圖像方面的特點,研究了火勢蔓延的特點,提出基于紅外視頻圖像的林火監(jiān)測識別方案;(2)設(shè)計了基于FPGA的紅外圖像視頻硬件采集系統(tǒng),其主要有圖像采集模塊、數(shù)據(jù)緩存模塊和VGA顯示模塊,達(dá)到了視頻實時顯示的要求;(3)對采集的火災(zāi)紅外視頻進行圖像預(yù)處理:首先對紅外視頻進行直方圖均衡性校正,然后對視頻通過幀差法檢測出火災(zāi)疑似區(qū)域,再通過Canny算子進行疑似區(qū)域邊緣檢測并將疑似區(qū)域從背景中分割出來,最后進行數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的閉運算操作,得到完整的分割部分;(4)對分割出來的疑似區(qū)域進行火焰的靜態(tài)特征、紋理特征和動態(tài)特征進行提取,并進行數(shù)據(jù)歸一化處理,分析了提取的特征能夠排除那些非火災(zāi)因素的干擾;(5)對火災(zāi)進行模式識別:通過提取的疑似區(qū)域特征來進行支持向量機分類器進行識別,選取徑向基核函數(shù)作為向量的核函數(shù)并采用交叉驗證法確定懲罰因子c和核函數(shù)參數(shù)g的值,之后與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的火災(zāi)識別性能進行比較,前者在識別效果上更好,在測試樣本上準(zhǔn)確率高達(dá)93.8333%,最后采用MATLAB和Visual C++軟件通過混編的方式實現(xiàn)林火安防實時監(jiān)測平臺。本論文的研究成果可作為森林防火監(jiān)測領(lǐng)域的參考資料,為林火行為的研究以及撲火現(xiàn)場指揮提供重要的火場信息服務(wù),具有一定的參考價值。
【學(xué)位授予單位】：東華理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S762.32;TP391.41
【圖文】：

圖 2.1 不同波長的紅外輻射在大氣中的透射率曲線re 2.1 Transmittance curves of infrared radiation of different wavelengths in the 探測器[26]是成像的核心器件是熱敏電阻，即微測輻射熱計。如圖紅外熱像儀的非制冷紅外焦平面陣列由 640×480 個微測輻射熱計集圖像時，紅外輻射包括著景物溫度分布信息，當(dāng)紅外輻射經(jīng)過非列的光學(xué)系統(tǒng)時，會引起各像元的溫度變化，從而導(dǎo)致相應(yīng)的熱敏過外部信號處理和前置放大電路就可以采集到探測器接收到的紅實現(xiàn)紅外熱成像。如式(2-6)所示為微測輻射熱計探測響應(yīng)率[27]，式數(shù)， 為探測器的發(fā)射率，I 為偏置電流，LR 為探測器的負(fù)載電阻，G 為探測器的熱導(dǎo)，f 為紅外輻射信號的調(diào)制頻率， 為探測器式(2-8)，C 為熱容。2 2 2| |( ) 1 4b Lvb LIR RRG R R f 1bbdRR dT C

mittance curves of infrared radiation of different wavele是成像的核心器件是熱敏電阻，即微測輻射熱儀的非制冷紅外焦平面陣列由 640×480 個微測，紅外輻射包括著景物溫度分布信息，當(dāng)紅外系統(tǒng)時，會引起各像元的溫度變化，從而導(dǎo)致號處理和前置放大電路就可以采集到探測器接熱成像。如式(2-6)所示為微測輻射熱計探測響測器的發(fā)射率，I 為偏置電流，LR 為探測器的測器的熱導(dǎo)，f 為紅外輻射信號的調(diào)制頻率，C 為熱容。2 2 2| |( ) 1 4b Lvb LIR RRG R R f 1bbdRR dT CG

圖 2.3 非制冷紅外焦平面 ROICFigure 2.3 Uncooled Infrared Focal Plane ROIC為紅外熱像儀的探測器機芯組件，由非制冷紅外焦平和輸出設(shè)備組成了整個紅外熱成像系統(tǒng)。圖 2.4 紅外機芯組件Figure 2.4 Infrared movement components一種人眼看不見的電磁波，也成為紅外熱輻射，其波長之間。紅外輻射依據(jù)各波長范圍可劃分為近紅外、中紅圖 2.5 電磁波譜圖所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2773130