基于地形匹配的图像烟火定位方法研究

目的视频监控是林火监测的主要手段，利用数字云台获取方位角、俯仰角等参数来计算林火位置是目前林火定位的主要方式，而林火定位中常用的方法主要有单点定位、双点定位和多点定位3种方法。目前已有许多研究根据光线跟踪算法，依靠视频图像与三维地形的对应关系实现了三维场景的增强表达，为基于视频图像的定位提供了新的途径。当前，林区普遍通过建立视频监控、数字云台、GIS技术三者紧密结合的软、硬件联动系统进行森林火灾的监测、决策和扑救。本文将视频图像与虚拟地形匹配原理，应用于基于GIS的林火视频监控系统，提出基于图像的林火定位方法，并对定位精度进行分析评估。方法利用地形匹配原理建立林火实景图像与DEM之间的坐标映射关系，针对图像烟火区域选定像元，生成在DEM中对应的区域，并计算和分析该区域中心点的坐标、欧氏距离、方位角、俯仰角以及该区域的形状、可视性、面积、跨沟谷数等特征信息，提出定位区域精度信息分析与评估流程。该流程根据分析结果将定位区域分为可定位区与不可定位区，同时提供详细的烟火位置信息。结果选择北京九龙山自然保护区作为研究区域，对提出的定位方法进行了初步验证，结果表明该方法能提供准确定位精度信息，有助于快速找到火源，实现快速扑救。结论本文基于地形图像匹配的林火定位方法，充分利用了虚拟地形与视频图像的特征匹配关系，为林火快速扑救提供丰富的位置信息。该方法的定位精度只与图像分辨率及虚拟地形与实景图像匹配精度有关，避免了传统云台定位受硬件性能指标的限制；同时该方法也适用于手机等移动设备所拍摄的图像，只需获知拍摄点坐标，就可以实现对所采集图像上目标的定位，对于基于图像的定位分析具有重要意义。      

基于ArcEngine的林火动态监测与精确定位系统的设计与实现

有效的林火监测与定位是预防和减少森林火灾的途径之一。文章以ArcEngine和Microsoft Visual Studio 2005(C#)为开发平台,以地理信息系统数据库Geodatabase为支撑,开发了一套林火动态监测与精确定位系统,可以实现监测点安装选址、林火单点定位、三维地形与数字云台联动、二维分析等功能。系统在内蒙古白狼林场进行了试验。试验表明,系统运行稳定,基本可以实现预期的功能。     

基于CCD摄像机和ArcObjects的森林火灾自动监测系统的设计研究

通过安装在监控地点的CCD摄像机,借助卫星遥感技术、图像处理技术以及网络通讯设施,结合ArcObjects组件开发方式,在探讨森林火灾自动监测系统总体框架的基础上,对系统数据库和核心模块功能进行分析设计,建立基于CCD摄像机和ArcObjects的森林火灾自动监测系统,解决了传统的以人工实地为主的监测方式,采用CCD摄像机视频监控,结合图像处理技术和人工智能技术,提高了视频监控系统的能力。     

微型无人机林火监测系统的设计与实现

为探索林火监测的新手段,提高森林安全管理水平,将实时视频传输和计算机技术相结合,研制了林火监测任务设备．并与无人机飞行平台共同构成了微型无人机林火监测系统。以林区火场影像为样本．像素RGB值为分类依据．使用统计产品与服务解决方案软件进行聚类分析．得到基于颜色特征的烟雾识别模型。该模型经过光谱特性改进和消噪处理后．对于试验影像的烟雾识别率在77％以上。利用该模型．系统可在飞行中实时完成对地面火情的探测并给出报警提示。在飞行试验的基础上,提出无人机林火监测系统的飞行作业流程．并讨论了系统运行的经济性和目前存在的问题。无人机林火监测系统同样可用于林区气象探测、可燃物和病虫害调查等方面．切实提高林区管理的技术水平。图5表2参14     

基于知识发现技术的林火监测体系设计

本文应用3S技术和计算机系统分析思想，设计了林火监测体系。林火监测体系的总体思路是，应用林火发生和蔓延的原理结合GIS空间分析技术，分析了北京市房山区影响林火发生的主要因子，用知识发现技术确定了林火发生的不同等级区域。结合计算机视频监测和电信技术，建立了林火发现、信息沟通的林火监测体系。该体系的建立提高了林火监测的时空精度、节约了林火资源、提高了监测的效率。     

基于ArcEngine的与林火监测摄像机联动的GIS设计与实现

因林区复杂的地形地貌环境,GIS在林区监测管理系统中的应用给林火定位、地形观察、测距等日常管理带来了极大的方便.视频监控系统是目前国内外监测与防范森林火灾发生的最有效、最经济的方法之一.因此,研究设计了与视频监控技术结合的GIS系统,实现了二维平面地图、三维立体场景和监控画面三者所显示区域的一致和相互间的联动控制功能.系统成功应用在内蒙古白狼林区,给森林防火提供了有效的管理平台.     

基于RS与GIS技术的福建省森林火灾监测研究

针对南方丘陵山区森林火灾发生的特点,研究利用极轨气象卫星遥感资料实时监测福建省林火的技术方法 通过计算机对卫星资料的自动处理和林火监测阈值的人工调整,能够快速准确地对林火进行识别 将林火监测信息与地理信息进行有机地结合,做到林火地理定位精确到乡镇级 在2003年夏季福建异常林火高发期的监测应用中,林火灾情监测准确率达80%,取得显著的效果     

基于图像的嵌入式森林火灾监控系统研究与设计

针对目前我国森林防火远程监控中存在的不足,提出了一种基于嵌入式处理平台的森林火灾监控系统,对系统硬件设计和林火图像识别算法两个方面做了详细论述.系统以嵌入式微处理器作为现场控制器的主控单元,现场控制器通过串口与CCD摄像机进行实时通信,获取监测区域的图像信息,对获取的图像信息进行林火识别,若系统判断有林火发生,则将火情信息通过无线网络传送给监控中心,从而达到第一时间发现森林火灾的目的.通过在林区现场进行的试验表明,该系统能够克服工作环境的干扰,且具有响应速度快、识别率高以及监控区域广等特点.     

智慧森林中火点视频图像自动定位算法

以智慧森林中数字视频监控系统为平台,利用摄像机标定技术和空间立体分析,对森林火灾进行自动定位算法研究。运用穷举搜索法和二分法,借助DEM模型,判断地形剖面上的火点位置。根据林区地形变化的特点,运用摄像机镜头光轴在空间的平移方法,在平面像素坐标与立体空间坐标之间建立映射,简化算法,提高计算精度。实际应用表明,该算法在经过40多组数据的测试,计算的火点位置直线距离误差在95 m范围内,旋转角和俯仰角的精度得到了提高。     

基于超声波测距的激光角度初始化系统研究

为实现双激光源定位系统中激光发射角的自动测量,建立了基于超声波测距的激光角度初始化系统。系统采用主站和从站的工作方式,利用三角定位原理,通过激光牵引超声波测量基线和双边距离,根据角度解算程序,完成系统初始化角度的自动测量。同时,通过加入延时补偿、温度补偿及高度补偿等相关算法,使得在20 m的测量范围内,超声波测距的误差不超过2 cm,激光角度初始化误差小于0.05°。