CN108288344A - 一种高效的森林火灾预警系统 - Google Patents

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    • G08B17/125—Actuation by presence of radiation or particles, e.g. of infrared radiation or of ions by using a video camera to detect fire or smoke

Abstract

本发明提供了一种高效的森林火灾预警系统，包括第一信息采集单元、第二信息采集单元、分析单元和预警单元，所述第一信息采集单元用于采集森林不同的遥感源图像，对不同源图像进行图像融合，并将融合后的图像传送至分析单元，所述第二信息采集单元用于采集森林中的温度信号和视频信号，并将采集到的信号传送至分析单元，所述分析单元用于根据融合图像和采集到的信号分析发生森林火灾的可能性，所述预警单元用于根据分析结果发出森林火灾预警。本发明的有益效果为：实现了森林火灾的准确预警，提高了森林防火水平。

Description

一种高效的森林火灾预警系统
技术领域
本发明涉及森林火灾技术领域，具体涉及一种高效的森林火灾预警系统。
背景技术
森林火灾一旦发生就会产生不可估量的后果，给人们的生产生活安全带来极大的危害，因此，森林火灾的预防显得尤为重要，现在的森林火灾监测多是安装烟雾探测器，导致预警不及时，贻误了救火的最佳时机，如何将火灾扼杀在摇篮成为人们研究的重点。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种高效的森林火灾预警系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了一种高效的森林火灾预警系统，包括第一信息采集单元、第二信息采集单元、分析单元和预警单元，所述第一信息采集单元用于采集森林不同的遥感源图像，对不同源图像进行图像融合，并将融合后的图像传送至分析单元，所述第二信息采集单元用于采集森林中的温度信号和视频信号，并将采集到的信号传送至分析单元，所述分析单元用于根据融合图像和采集到的信号分析发生森林火灾的可能性，所述预警单元用于根据分析结果发出森林火灾预警。
本发明的有益效果为：实现了森林火灾的准确预警，提高了森林防火水平。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明的结构示意图；
附图标记：
第一信息采集单元1、第二信息采集单元2、分析单元3、预警单元4。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1，本实施例的一种高效的森林火灾预警系统，包括第一信息采集单元1、第二信息采集单元2、分析单元3和预警单元4，所述第一信息采集单元1用于采集森林不同的遥感源图像，对不同源图像进行图像融合，并将融合后的图像传送至分析单元3，所述第二信息采集单元2用于采集森林中的温度信号和视频信号，并将采集到的信号传送至分析单元3，所述分析单元3用于根据融合图像和采集到的信号分析发生森林火灾的可能性，所述预警单元4用于根据分析结果发出森林火灾预警。
本实施例实现了森林火灾的准确预警，提高了森林防火水平。
优选的，所述第二信息采集单元2包括温度传感器、视频监视器和无线通信模块，所述温度传感器用于采集森林中的温度数据，所述视频监视器用于采集森林内的视频数据，所述无线通信模块用于温度传感器和视频监视器与分析单元3之间进行数据传输。
本优选实施例第二信息采集单元实现了森林中温度数据和视频数据的准确获取。
优选的，所述第一信息采集单元1包括第一遥感图像采集单元、第二遥感图像融合单元和第三融合图像评价单元，所述第一遥感图像采集单元用于采集不同的遥感源图像，所述第二遥感图像融合单元用于对不同的源图像进行融合，获取遥感图像的融合图像，所述第三融合图像评价单元用于对所述融合图像的融合效果进行评价；所述第一遥感图像采集单元用于采集不同的遥感源图像：采集两幅遥感源图像EH、EM，其中，EH为高分辨率图像，EM为低分辨率图像。
本优选实施例第一信息采集单元实现了森林遥感图像的准确融合和对融合效果的准确评价。
优选的，所述第二遥感图像融合单元包括一次融合子单元、二次融合子单元和三次融合子单元，所述一次融合子单元用于获取遥感图像的一次融合结果，所述二次融合子单元用于获取遥感图像的二次融合结果，所述三次融合子单元根据一次融合结果和二次融合结果获取遥感图像的融合图像。
所述一次融合子单元用于获取遥感图像的一次融合结果：将遥感图像从RGB色彩空间变换到HIS色彩空间，其中，R、G、B分别表示红色、绿色、蓝色分量，H、I、S分别表示色调、亮度、饱和度分量；在HIS空间中，用高分辨率图像亮度分量替代低分辨率图像的亮度分量，再将低分辨率图像逆变换到RGB色彩空间，并将对应的灰度图像作为一次融合结果YW1(i,j)，其中，i,j分别为图像中像素的行号和列号，i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,M。
本优选实施例通过一次融合结果和二次融合结果获取融合图像，得到了高质量的融合图像，具体的，一次融合子单元在HIS色彩空间对遥感图像进行融合，更加符合人类的视觉特性，获得的一次融合结果图像既有高的空间分辨率,又有与原图像相同的色度和饱和度。
优选的，所述二次融合子单元用于获取遥感图像的二次融合结果：采用下式进行融合：
上述式子中，EH(i,j)表示源图像EH在像素(i,j)的灰度值，EM(i,j)表示源图像EM在像素(i,j)的灰度值，i,j分别为图像中像素的行号和列号，i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,M， 为权重系数，YW2(i,j)表示二次融合结果。
所述三次融合子单元根据一次融合结果和二次融合结果获取遥感图像的融合图像，具体为：
上述式子中，i,j分别为图像中像素的行号和列号，i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,M，YW(i,j)表示遥感图像的融合图像。
本优选实施例二次融合子单元将待融合的遥感图像视为两个二维矩阵，将两幅图像上空间位置对应的像素值进行处理后进行加权相加，加权之和作为新图像在该空间位置上的像素值，得到了更丰富的信息，对于多光谱图像的融合，使用时可将多光谱图像分解为多个灰度图像，然后分别进行融合处理，再将它们合成为一个多光谱图像；三次融合子单元结合一次融合结果和二次融合结果获取融合图像，得到了融合效果好的融合图像；融合在像素级进行，保留了尽可能多的信息，增加了图像中每一个像素包含的信息内容,为下一步图像处理提供更多的特性信息，可以更容易识别潜在目标。
优选的，所述第三融合图像评价单元包括一次评价子单元、二次评价子单元和三次评价子单元，所述一次评价子单元用于获取融合图像的第一评价因子，所述二次评价子单元用于获取融合图像的第二评价因子，所述三次评价子单元根据第一评价因子和第二评价因子对融合图像进行评价。
本优选实施例第三融合图像评价单元实现了遥感图像融合效果的准确评价，
所述一次评价子单元用于获取融合图像的第一评价因子：
采用下式计算融合图像的第一评价因子：
上述式子中，LG1表示第一评价因子，L表示融合图像的灰度级的数量，pk表示融合图像中第k个灰度级的像素占融合图像中总像素的比例，H表示融合图像的所有像素的灰度值均值；
所述二次评价子单元用于获取融合图像的第二评价因子：
采用下式计算融合图像的第二评价因子：
上述式子中，LG2表示第二评价因子，ZC(i,j)表示标准参考图像，i,j分别为图像中像素的行号和列号，i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,M；
所述三次评价子单元根据第一评价因子和第二评价因子对融合图像进行评价：计算融合图像的综合评价因子：
上述式子中，LG表示融合图像的综合评价因子；综合评价因子越大，说明融合效果越好。
本优选实施例第一评价因子基于融合图像进行评价，充分考虑了图像的信息量和图像像素之间的反差，第二评价因子基于融合图像和标准参考图像进行评价，充分考虑了图像的信噪比，综合评价因子结合第一评价因子和第二评价因子的优点，实现了融合效果的准确评价，从而保证了森林火灾预警水平。
采用本发明高效的森林火灾预警系统进行森林火灾预警，选取5个森林进行模拟实验，分别为森林1、森林2、森林3、森林4、森林5，对预警效率和预警准确性进行统计，同现有森林火灾预警系统相比，产生的有益效果如下表所示：
预警效率提高 预警准确性提高
森林1 29％ 27％
森林2 27％ 26％
森林3 26％ 26％
森林4 25％ 24％
森林5 24％ 22％
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种高效的森林火灾预警系统，其特征在于，包括第一信息采集单元、第二信息采集单元、分析单元和预警单元，所述第一信息采集单元用于采集森林不同的遥感源图像，对不同源图像进行图像融合，并将融合后的图像传送至分析单元，所述第二信息采集单元用于采集森林中的温度信号和视频信号，并将采集到的信号传送至分析单元，所述分析单元用于根据融合图像和采集到的信号分析发生森林火灾的可能性，所述预警单元用于根据分析结果发出森林火灾预警。
2.根据权利要求1所述的高效的森林火灾预警系统，其特征在于，所述第二信息采集单元包括温度传感器、视频监视器和无线通信模块，所述温度传感器用于采集森林中的温度数据，所述视频监视器用于采集森林内的视频数据，所述无线通信模块用于温度传感器和视频监视器与分析单元之间进行数据传输。
3.根据权利要求2所述的高效的森林火灾预警系统，其特征在于，所述第一信息采集单元包括第一遥感图像采集单元、第二遥感图像融合单元和第三融合图像评价单元，所述第一遥感图像采集单元用于采集不同的遥感源图像，所述第二遥感图像融合单元用于对不同的源图像进行融合，获取遥感图像的融合图像，所述第三融合图像评价单元用于对所述融合图像的融合效果进行评价；所述第一遥感图像采集单元用于采集不同的遥感源图像：采集两幅遥感源图像EH、EM，其中，EH为高分辨率图像，EM为低分辨率图像。
4.根据权利要求3所述的高效的森林火灾预警系统，其特征在于，所述第二遥感图像融合单元包括一次融合子单元、二次融合子单元和三次融合子单元，所述一次融合子单元用于获取遥感图像的一次融合结果，所述二次融合子单元用于获取遥感图像的二次融合结果，所述三次融合子单元根据一次融合结果和二次融合结果获取遥感图像的融合图像；
所述一次融合子单元用于获取遥感图像的一次融合结果：将遥感图像从RGB色彩空间变换到HIS色彩空间，其中，R、G、B分别表示红色、绿色、蓝色分量，H、I、S分别表示色调、亮度、饱和度分量；在HIS空间中，用高分辨率图像亮度分量替代低分辨率图像的亮度分量，再将低分辨率图像逆变换到RGB色彩空间，并将对应的灰度图像作为一次融合结果YW1(i,j)，其中，i,j分别为图像中像素的行号和列号，i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,M。
5.根据权利要求4所述的高效的森林火灾预警系统，其特征在于，所述二次融合子单元用于获取遥感图像的二次融合结果：采用下式进行融合：
上述式子中，EH(i,j)表示源图像EH在像素(i,j)的灰度值，EM(i,j)表示源图像EM在像素(i,j)的灰度值，i,j分别为图像中像素的行号和列号，i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,M，为权重系数，YW2(i,j)表示二次融合结果；
所述三次融合子单元根据一次融合结果和二次融合结果获取遥感图像的融合图像，具体为：
上述式子中，i,j分别为图像中像素的行号和列号，i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,M，YW(i,j)表示遥感图像的融合图像。
6.根据权利要求5所述的高效的森林火灾预警系统，其特征在于，所述第三融合图像评价单元包括一次评价子单元、二次评价子单元和三次评价子单元，所述一次评价子单元用于获取融合图像的第一评价因子，所述二次评价子单元用于获取融合图像的第二评价因子，所述三次评价子单元根据第一评价因子和第二评价因子对融合图像进行评价；
所述一次评价子单元用于获取融合图像的第一评价因子：
采用下式计算融合图像的第一评价因子：
上述式子中，LG1表示第一评价因子，L表示融合图像的灰度级的数量，pk表示融合图像中第k个灰度级的像素占融合图像中总像素的比例，H表示融合图像的所有像素的灰度值均值；
所述二次评价子单元用于获取融合图像的第二评价因子：
采用下式计算融合图像的第二评价因子：
上述式子中，LG2表示第二评价因子，ZC(i,j)表示标准参考图像，i,j分别为图像中像素的行号和列号，i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,M。
7.根据权利要求6所述的高效的森林火灾预警系统，其特征在于，所述三次评价子单元根据第一评价因子和第二评价因子对融合图像进行评价：计算融合图像的综合评价因子：
上述式子中，LG表示融合图像的综合评价因子；综合评价因子越大，说明融合效果越好。
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