CN110769194A - 一种基于双光融合的热源监测识别方法及系统 - Google Patents
一种基于双光融合的热源监测识别方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于双光融合的热源监测识别方法及系统，涉及电力监控技术领域，本发明包括S1：利用高清摄像机和红外热成像仪对监控现场进行实时拍摄，分别得到高清图像和红外图像；S2：根据预先设定的监测区域，对红外图像进行热源算法分析，得到分析结果图像；S3：将分析结果图像与高清图像进行图像融合处理，生成双光融合图像，通过双光融合图像实现热源的实时监测，本发明在高清图像上叠加红外图像生成双光融合图像，实现了在同一页面上高清监控和温度监测，同时满足了对温度监测和智能视频监控的双重需求，实现全天候实时远程在线监控，提高了热源判断的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及电力监控技术领域，更具体的是涉及一种基于双光融合的热源监测识别方法及系统。
背景技术
随着我国国民经济的增长和生活水平的提高，电力的需求也日益增加，电力系统电网规模的扩大和电力负荷的提高，使电力设备损坏、故障及严重时造成设备烧损等事故发生的可能性增加。为尽可能避免各类电力事故，减少事故导致的重大经济损失势在必行，刻不容缓。
传统的电力常见测温方式，如带导线测温不能满足封闭环境及高电压大电流的场合，手持式红外成像仪测温时测温点多且操作冗长，难以避免漏测、误测等情况。
目前针对电力行业的监测系统存在以下几个问题：
1、测温部分采用光纤测温，将感温光纤紧贴于待测物体上，由光源向光纤中发射一束激光脉冲，光纤中每一点均向后散射一小部分光，但是这种方法成本高，安装困难，有效传输距离较短，不适合应用于多测温点；
2、单纯的传感器测温系统，如示温蜡片和红外测温仪需要人工巡查，不能满足现代数字化电力系统的要求；
3、单一的红外热成像仪由于图像对比度低，分辨细节能力较差，不能清晰定位到热源点，无法实现较远距离的监控，监控画面无法看清人脸及外貌特征；
4、单一的高清成像仪虽然分辨率高，但在光线不足的情况下成像效果差，而且无法实现热源判断；
5、传统的视频监控技术只提供视频捕捉、存储和回放等简单功能，不具备视频分析功能和异常判断能力，因而很难起到预警和报警的作用；
6、大部分实时监控系统存在智能化程度不够高，对异常行为的判别需要人员24小时不间断地查看和监控画面，但是这种人工监控方式不仅增加了成本，而且无法保障监控效果。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决目前电力监测系统具备一定的局限性，成像效果不理想，导致热源判断不准确的问题，本发明提供一种基于双光融合的热源监测识别方法及系统。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种基于双光融合的热源监测识别方法，包括如下步骤：
S1：利用高清摄像机和红外热成像仪对监控现场进行实时拍摄，分别得到高清图像和红外图像；
S2：根据预先设定的监测区域，对红外图像进行热源算法分析，得到分析结果图像；
S3：将分析结果图像与高清图像进行图像融合处理，生成双光融合图像，通过双光融合图像实现热源的实时监测。
进一步的，所述S2中对红外图像进行热源算法分析，具体为：
S2.1：将红外图像转换为灰度图像，将灰度图像的每个像素点的像素值以二进制数据的形式进行存储；
S2.2：根据红外热成像仪的规格参数和温度检测范围，利用红外辐射通量与温度之间的转换公式，将每个像素点的像素值表示成摄氏温度值的形式；
S2.3：对设定的监测区域的像素点进行扫描，若当前像素点的摄氏温度值超过设定的报警温度，则记录当前像素点的坐标值，以该像素点为热源的边缘点，向周围寻找相同温度的连续多个像素点，形成热源最外层边缘；
S2.4：从最外层边缘向中心寻找摄氏温度值更高的多个像素点，并依次连线形成温度分界多边形，然后再向温度分界多边形中心寻找摄氏温度值更高的多个像素点，直至找到质点，该质点即为热源最高温度值的像素点，整个图像即为分析结果图像；
S2.5：根据定律分析热源质点与温度分界多边形个数和各温度分界多边形面积，判断热源是否为火源，若是火源，则将火源的位置和温度信息添加到分析结果图像中。
所述定律为：判断质点是否为最中心温度分界多边形，温度分界多边形个数与质点温度是否成正比，即质点温度越高，温度分解多边形个数越多，则判断热源为火源。
进一步的，所述S3中生成双光融合图像具体为：
S3.1：以分析结果图像的中心点作为x轴和y轴的交点，在相同时间拍摄的高清图像的相同位置标记中心点、x轴和y轴；
S3.2：将高清图像置于底层，上面叠加一层透明画布，透明画布上显示分析结果图像，将高清图像与分析结果图像的中心点重合，得到双光融合图像，若热源为火源，则将火源位置和温度信息解析成单个字符，在高清图像上的对应位置改变帧数据，将火源信息以字符形式叠加到高清图像上，形成具有火源信息的双光融合图像。
一种基于双光融合的热源监测识别系统，包括高清摄像机、红外热成像仪、前端ARM主板以及客户端，
高清摄像机：用于对监控现场进行实时拍摄，得到高清图像；
红外热成像仪：用于对监控现场进行实时拍摄，得到红外图像，并且根据设定的监测区域和报警温度，对红外图像进行热源算法分析，得到分析结果图像；
前端ARM主板：接收红外图像，将红外图像转换为BMP格式后传回红外热成像仪，接收通过客户端设定的监测区域以及各区域对应的报警温度，并将监测区域和报警温度传送到红外热成像仪；
客户端：用于对监测区域进行选择，并设定对应的报警温度，将监测区域与报警温度反馈给前端ARM主板；接收红外图像、高清图像和分析结果图像，对高清图像和分析结果图像进行图像融合处理，生成双光融合图像，通过双光融合图像实现热源的实时监测。
进一步的，所述红外热成像仪内部集成有型号为Hi3516C的图像处理芯片，通过图像处理芯片内部的基于红外热成像仪裸数据的热源算法，对红外图像进行热源算法分析。
进一步的，所述监测区域为测温和闯入的告警区域，通过客户端设定每个告警区域的触发告警阈值以及报警温度，所述触发告警阈值为触发系统进行火源分析的最低温度值，报警温度为没有进行火源分析的温度上限。
进一步的，所述红外图像、高清图像和分析结果图像通过服务端的流媒体服务器转发到客户端。
进一步的，所述前端ARM主板包括型号为STM32的主控芯片，主控芯片通过USB接口将红外热成像仪裸数据传输到图像处理芯片，所述红外热成像仪裸数据为将红外图像转换为BMP格式后的数据部分。
进一步的，所述客户端用于对高清摄像机和红外热成像仪的拍摄场景进行选择，通过转动高清摄像机和红外热成像仪来设定预置位场景，并在预置位场景中选择监测区域。
进一步的，所述客户端通过服务端将监测区域以及各区域对应的报警温度发送到前端ARM主板。
进一步的，所述客户端设置有热源告警声光组件和闯入告警声光组件，热源告警声光组件用于超温告警提示，闯入告警声光组件用于闯入告警提示。
本发明的有益效果如下：
1、本发明通过结合高清图像和红外图像，红外图像上温度越高的物体颜色越偏向红色，在高清图像上叠加红外图像生成双光融合图像，实现了在同一页面上高清监控和温度监测，同时满足了对温度监测和智能视频监控的双重需求，实现全天候实时远程在线监控，提高了热源判断的准确性。
2、本发明的系统通过客户端对监测区域进行选择以及对报警温度等进行设定，能够减少热源误报的情况出现，提高检测准确率。
3、本发明中由于高清图像分辨率高，能得到远距离高清监控画面，用户能够通过客户端对监控现场进行实时监控，当不明人员闯入设定的监测区域时，闯入告警声光组件同时产生声音报警信号和光报警信号提示用户存在闯入风险。
4、本发明中用户能够通过客户端自由地选择监控画面内需要的监测温度区域作为监控目标，实现实时温度监测，在监控界面上显示温度数值，当温度超出报警温度，发出超温告警提示用户，并将告警信息记录到数据库中。
附图说明
图1是本发明的方法流程示意图。
图2是本发明的系统架构示意图。
具体实施方式
为了本技术领域的人员更好的理解本发明，下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种基于双光融合的热源监测识别方法，包括如下步骤：
S1：利用高清摄像机和红外热成像仪对监控现场进行实时拍摄，分别得到高清图像和红外图像；
S2：根据预先设定的监测区域，对红外图像进行热源算法分析，得到分析结果图像，具体为：
S2.1：将红外图像转换为灰度图像，将灰度图像的每个像素点的像素值以二进制数据的形式进行存储；
S2.2：根据红外热成像仪的规格参数和温度检测范围，利用红外辐射通量与温度之间的转换公式M＝εσT4，其中，M为红外辐射通量，ε为辐射系数，σ为斯蒂芬-玻尔兹曼常数，T为绝对温度，将每个像素点的像素值表示成摄氏温度值的形式；
本实施例还将所有像素点的像素值相加除去像素点总数，得到像素值平均值，进而得到最大像素值和最小像素值，用于后续进一步的火源分析；
S2.3：对设定的监测区域的像素点进行扫描，若当前像素点的摄氏温度值超过设定的报警温度，则记录当前像素点的坐标值，以该像素点为热源的边缘点，向周围寻找相同温度的连续多个像素点，形成热源最外层边缘；
S2.4：从最外层边缘向中心寻找摄氏温度值更高的多个像素点，并依次连线形成温度分界多边形，然后再向温度分界多边形中心寻找摄氏温度值更高的多个像素点，直至找到质点，该质点即为热源最高温度值的像素点，整个图像即为分析结果图像；
S2.6：根据定律分析热源质点与温度分界多边形个数和各温度分界多边形面积，判断热源是否为火源，若是火源，则将火源的位置和温度信息添加到分析结果图像中；
判断依据是：当热源是火源时，中心温度值最高，随着向周围扩散，温度下降，形成梯度图像；当热源为动物时，由于动物表面恒温，因此在图像上热源温度值均匀分布。
S3：将分析结果图像与高清图像进行图像融合处理，生成双光融合图像，通过双光融合图像实现热源的实时监测，具体为：
S3.1：以分析结果图像的中心点作为x轴和y轴的交点，在相同时间拍摄的高清图像的相同位置标记中心点、x轴和y轴；
S3.2：将高清图像置于底层，上面叠加一层透明画布，透明画布上显示分析结果图像，将高清图像与分析结果图像的中心点重合，得到双光融合图像，若热源为火源，则将火源位置和温度信息解析成单个字符，在高清图像上的对应位置改变帧数据，将火源信息以字符形式叠加到高清图像上，形成具有火源信息的双光融合图像。
如图2所示，基于上述热源监测识别方法，本实施例还提供一种基于双光融合的热源监测识别系统，包括高清摄像机、红外热成像仪、前端ARM主板以及客户端，
高清摄像机：用于对监控现场进行实时拍摄，得到高清图像；
红外热成像仪：用于对监控现场进行实时拍摄，得到红外图像，并且根据设定的监测区域和报警温度，对红外图像进行热源算法分析，得到分析结果图像；
前端ARM主板：接收红外图像，将红外图像转换为BMP格式后传回红外热成像仪，接收通过客户端设定的监测区域以及各区域对应的报警温度，并将监测区域和报警温度传送到红外热成像仪；
客户端：用于对监测区域进行选择，并设定对应的报警温度，将监测区域与报警温度反馈给前端ARM主板；接收红外图像、高清图像和分析结果图像，对高清图像和分析结果图像进行图像融合处理，生成双光融合图像，通过双光融合图像实现热源的实时监测。
本实施例中，红外热成像仪内部集成有型号为Hi3516C的图像处理芯片，通过图像处理芯片内部的基于红外热成像仪裸数据的热源算法，对红外图像进行热源算法分析；
所述监测区域为测温和闯入的告警区域，通过客户端设定每个告警区域的触发告警阈值以及报警温度，所述触发告警阈值为触发系统进行火源分析的最低温度值，报警温度为没有进行火源分析的温度上限；当有告警时，系统将各个画面的分析结果图像实时发送到客户端，客户端的视频流上会对热源进行实时跟踪，并且对热源进行实时框定，同时触发高清摄像机对移动告警目标进行实时拍摄录像取证，并将告警信息存入到数据库中，用户可以查看历史告警视频和历史告警类型；
所述红外图像、高清图像和分析结果图像通过服务端的流媒体服务器转发到客户端；所述前端ARM主板包括型号为STM32的主控芯片，主控芯片通过USB接口将红外热成像仪裸数据传输到图像处理芯片，所述红外热成像仪裸数据为将红外图像转换为BMP格式后的数据部分；所述客户端用于对高清摄像机和红外热成像仪的拍摄场景进行选择，通过转动高清摄像机和红外热成像仪来设定预置位场景，并在预置位场景中选择监测区域；所述客户端通过服务端将监测区域以及各区域对应的报警温度发送到前端ARM主板；所述客户端设置有热源告警声光组件和闯入告警声光组件，热源告警声光组件用于超温告警提示，闯入告警声光组件用于闯入告警提示；在检测到温度异常以及设定监测的其他异常行为时进行自动报警，并形成报警日记，同时将报警信息保存到数据库中；
本实施例中，结合高清图像和红外图像，红外图像上温度越高的物体颜色越偏向红色，在高清图像上叠加红外图像生成双光融合图像，实现了在同一页面上高清监控和温度监测，同时满足了对温度监测和智能视频监控的双重需求，并且本实施例的系统支持多种分屏显示样式，并且提供同时对多个设备进行实时监控画面浏览和录像回放的功能，用户可自由选择，本系统能够对不同类型的用户设置不同的权限，对系统中的所有设备进行统一管理和控制，通过数据库对温度数据、图片及监控视频等数据进行存储和查询，对用户操作和系统状态信息等进行记录，以便日后审查。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于双光融合的热源监测识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：利用高清摄像机和红外热成像仪对监控现场进行实时拍摄，分别得到高清图像和红外图像；
S2：根据预先设定的监测区域，对红外图像进行热源算法分析，得到分析结果图像；
S3：将分析结果图像与高清图像进行图像融合处理，生成双光融合图像，通过双光融合图像实现热源的实时监测。
2.根据权利要求1所述的一种基于双光融合的热源监测识别方法，其特征在于，所述S2中对红外图像进行热源算法分析，具体为：
S2.1：将红外图像转换为灰度图像，将灰度图像的每个像素点的像素值以二进制数据的形式进行存储；
S2.2：根据红外热成像仪的规格参数和温度检测范围，利用红外辐射通量与温度之间的转换公式，将每个像素点的像素值表示成摄氏温度值的形式；
S2.3：对设定的监测区域的像素点进行扫描，若当前像素点的摄氏温度值超过设定的报警温度，则记录当前像素点的坐标值，以该像素点为热源的边缘点，向周围寻找相同温度的连续多个像素点，形成热源最外层边缘；
S2.4：从最外层边缘向中心寻找摄氏温度值更高的多个像素点，并依次连线形成温度分界多边形，然后再向温度分界多边形中心寻找摄氏温度值更高的多个像素点，直至找到质点，该质点即为热源最高温度值的像素点，整个图像即为分析结果图像；
S2.6：根据定律分析热源质点与温度分界多边形个数和各温度分界多边形面积，判断热源是否为火源，若是火源，则将火源的位置和温度信息添加到分析结果图像中。
3.根据权利要求2所述的一种基于双光融合的热源监测识别方法，其特征在于，所述S3中生成双光融合图像具体为：
S3.1：以分析结果图像的中心点作为x轴和y轴的交点，在相同时间拍摄的高清图像的相同位置标记中心点、x轴和y轴；
S3.2：将高清图像置于底层，上面叠加一层透明画布，透明画布上显示分析结果图像，将高清图像与分析结果图像的中心点重合，得到双光融合图像，若热源为火源，则将火源位置和温度信息解析成单个字符，在高清图像上的对应位置改变帧数据，将火源信息以字符形式叠加到高清图像上，形成具有火源信息的双光融合图像。
4.一种基于双光融合的热源监测识别系统，其特征在于，包括高清摄像机、红外热成像仪、前端ARM主板以及客户端，
高清摄像机：用于对监控现场进行实时拍摄，得到高清图像；
红外热成像仪：用于对监控现场进行实时拍摄，得到红外图像，并且根据设定的监测区域和报警温度，对红外图像进行热源算法分析，得到分析结果图像；
前端ARM主板：接收红外图像，将红外图像转换为BMP格式后传回红外热成像仪，接收通过客户端设定的监测区域以及各区域对应的报警温度，并将监测区域和报警温度传送到红外热成像仪；
客户端：用于对监测区域进行选择，并设定对应的报警温度，将监测区域与报警温度反馈给前端ARM主板；接收红外图像、高清图像和分析结果图像，对高清图像和分析结果图像进行图像融合处理，生成双光融合图像，通过双光融合图像实现热源的实时监测。
5.根据权利要求4所述的一种基于双光融合的热源监测识别系统，其特征在于，所述红外热成像仪内部集成有型号为Hi3516C的图像处理芯片，通过图像处理芯片内部的基于红外热成像仪裸数据的热源算法，对红外图像进行热源算法分析。
6.根据权利要求4所述的一种基于双光融合的热源监测识别系统，其特征在于，所述监测区域为测温和闯入的告警区域，通过客户端设定每个告警区域的触发告警阈值以及报警温度，所述触发告警阈值为触发系统进行火源分析的最低温度值，报警温度为没有进行火源分析的温度上限。
7.根据权利要求4所述的一种基于双光融合的热源监测识别系统，其特征在于，所述红外图像、高清图像和分析结果图像通过服务端的流媒体服务器转发到客户端。
8.根据权利要求5所述的一种基于双光融合的热源监测识别系统，其特征在于，所述前端ARM主板包括型号为STM32的主控芯片，主控芯片通过USB接口将红外热成像仪裸数据传输到图像处理芯片，所述红外热成像仪裸数据为将红外图像转换为BMP格式后的数据部分。
9.根据权利要求4所述的一种基于双光融合的热源监测识别系统，其特征在于，所述客户端用于对高清摄像机和红外热成像仪的拍摄场景进行选择，通过转动高清摄像机和红外热成像仪来设定预置位场景，并在预置位场景中选择监测区域。
10.根据权利要求4所述的一种基于双光融合的热源监测识别系统，其特征在于，所述客户端通过服务端将监测区域以及各区域对应的报警温度发送到前端ARM主板。
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| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 610000 6th floor, building 1, No. 999, Tianfu Fifth Street, Chengdu high tech Zone, China (Sichuan) pilot Free Trade Zone, Chengdu, Sichuan Province Applicant after: Sichuan Ruiting Zhihui Technology Co.,Ltd. Address before: 610000 room 01, floor 04, building 8, No. 1480, north section of Tianfu Avenue, Chengdu high tech Zone, China (Sichuan) pilot Free Trade Zone, Chengdu, Sichuan Province Applicant before: Sichuan Ruiting Zhihui Technology Co.,Ltd. |
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