CN117571132A - 一种基于红外热成像的动态火源探测与定位方法 - Google Patents

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CN117571132A CN202311550581.1A CN202311550581A CN117571132A CN 117571132 A CN117571132 A CN 117571132A CN 202311550581 A CN202311550581 A CN 202311550581A CN 117571132 A CN117571132 A CN 117571132A
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Abstract

本发明公开了一种基于红外热成像的动态火源探测与定位方法，针对动态火源，采用静态与动态结合检测的手段来实现有效检测，本发明通过红外热成像探测器来对现场火灾位置进行红外探测，获取火灾位置的红外辐射信号，通过结合火灾位置的火源的静态特征和动态特征来对火源进行探测识别，同时通过可见光摄像机来实现对火灾位置进行可见光图像检测，并通过可见光摄像机来检测火灾位置在图像视频方面的火焰静态特征和火焰动态特征，以此通过将红外热成像仪探测技术和可见光图像检测技术进行结合应用，方便更为精确的检测出火焰信息，便于更准确的进行火情判断，有效的协助消防人员处理火灾危机，最大限度的降低误报和漏报的概率。

Description

一种基于红外热成像的动态火源探测与定位方法
技术领域
本发明涉及火源探测技术领域，具体为一种基于红外热成像的动态火源探测与定位方法。
背景技术
目前在火灾事故中，消防救援人员第一时间需要接近并进入火场，生命安全受到极大的威胁，而通过研究开发消防机器人代替消防员去执行危险性的任务，可以减少出警人员的伤亡，意义重大，而配套在消防机器人身上的火源定位装置，可以定位火源并指挥消防机器人发射位置即火源信息，从而方便后续消防人员及时有效地扑灭火灾，现阶段消防机器人进行火源探测的过程中，一般通过红外成像仪来实现对火灾现场的火源信息进行探测；
目前虽然具有通过红外成像仪采集的红外图像中提取静态特征和动态特性，来进行识别火源的手段，但是主要通过红外图像来实现动静态特征的提取手段，因红外热成像仪成像清晰度差，导致特征提取的不准确，进而使处理得到的探测结果存在误差，此外，目前在基于红外热成像技术来实现对火源探测的过程中，由于其自身成像和检测原理，使得单一的检测模式容易产生误报和漏报的现象，造成用户使用不便。
发明内容
本发明提供一种基于红外热成像的动态火源探测与定位方法，可以有效解决上述背景技术中提出目前虽然具有通过红外成像仪采集的红外图像中提取静态特征和动态特性，来进行识别火源的手段，但是主要通过红外图像来实现动静态特征的提取手段，因红外热成像仪成像清晰度差，导致特征提取的不准确，进而使处理得到的探测结果存在误差，此外，目前在基于红外热成像技术来实现对火源探测的过程中，由于其自身成像和检测原理，使得单一的检测模式容易产生误报和漏报的现象，造成用户使用不便的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于红外热成像的动态火源探测与定位方法，针对动态火源，采用静态与动态结合检测的手段来实现有效检测，具体包括如下步骤：
S1、基于火灾预警信号来启动火源探测设备和定位设备；
S2、根据火源温度辐射范围来动态调控移动检测单元的探测位置；
S3、调整移动检测单元在多维方向上的探测位置来定位火源位置；
S4、利用红外热成像探测器来采集火源位置的红外辐射信号；
S5、通过图像检测技术来检测火源位置的可见光图像信息；
S6、基于火源位置采集的信息通过智能分析算法来识别火源信息。
根据上述技术方案，所述S1中，火源探测和定位设备均置于移动检测单元上，火源探测设备主要有红外热成像探测器和可见光源摄像机，所述定位设备为搭载在移动检测单元上的激光雷达，基于激光雷达来实现对移动检测单元的移动位置和移动路径进行定位；
所述移动检测单元主要为智能车，具体为具有空间移动功能的移动设备，在移动检测单元上设置转动平台，将红外热成像探测器和可见光源摄像机均置于转动平台上；
火灾预警信号主要为现场监测设备所发出的预警信号，现场监测设备主要为监测传感器，具体通过感温、感烟和感光的监测手段来对现场进行监测，并将监测的火灾预警信号传输至火源探测设备，通过火灾预警信号作为火源探测设备的启动信号。
根据上述技术方案，所述S2中，移动检测单元在基于启动信号进行启动后，通过其智能移动功能结合激光雷达来对其进行移动驱动和位置定位，在移动检测单元移动至现场火灾位置后，通过火灾位置的火焰温度辐射范围来动态调整移动检测单元与火灾位置之间的间隔距离，从而实现对移动检测单元的检测位置进行确定；
在确定移动检测单元的检查位置时，通过搭载在移动检测单元上的温度检测单元来实现对移动检测单元各个方向的感受温度进行检测，在移动检测单元所受温度低于其内部设定的所能承受的温度阙值后，此时，移动检测单元会向靠近火灾位置的方向进行移动，直至移动位置所感受的温度在其承受的温度阙值范围之间后，停止移动，此刻移动检测单元的位置即此时其检测位置；
通过温度检测单元实时检测移动检测单元周侧所感受的温度，来将其与火灾位置的之间的间距进行动态调整，满足检测移动检测单元在安全温度阙值内进行安全检测。
根据上述技术方案，所述S3中，在移动检测单元基于其实时感受温度来确定其检测位置后，记录初始移动检测单元的检查位置，并将该位置作为初始移动位置，以火灾位置作为移动中心，并驱动移动检测单元围绕火灾位置进行移动；
移动检测单元围绕火灾位置进行移动的过程中，移动检测单元在移动时距离火灾位置的间隔距离主要基于其周侧所感受的温度来决定，温度相同，则移动检测单元在移动过程中距离火灾位置的距离相等，在此过程中，移动检测单元上的激光雷达对移动检测单元的移动路径进行记录，基于路径来确定移动路线；
移动检测单元内的上位机设备基于该移动路线来确定路线的中心位置，而该路线范围内的中心点位置即为火灾位置准确定位。
根据上述技术方案，所述S4中，在确定火灾的中心位置后，通过移动检测单元上配置的红外热成像探测器来对现场火灾位置进行红外探测，获取火灾位置的红外辐射信号，获得红外辐射信息后，基于处理模块将红外辐射信息转换为红外数字信号，处理模块为DSP模块，DSP模块将检测到的红外辐射信息转换后，传输至移动检测单元的上位机设备。
根据上述技术方案，在S4中，在红外热成像探测器对火灾位置的红外辐射信号进行探测的过程中，结合火灾位置的火源的静态特征和动态特征来对火源进行探测识别，火灾位置火源红外探测方面的静态特征，主要是指探测的火灾位置的燃烧温度，而动态特征主要是指红外热成像探测器在红外探测过程中所探测识别的火源位置火焰的边缘抖动状态，通过静态温度的检测和动态抖动状态的检测，来获取火灾位置的红外辐射信息。
根据上述技术方案，所述S5中，在基于红外热成像探测器对火灾位置进行红外探测后，通过可见光摄像机来实现对火灾位置进行可见光图像检测，并通过可见光摄像机来检测火灾位置在图像视频方面的火焰静态特征和火焰动态特征。
根据上述技术方案，在S5中，火灾位置的火焰静态特征主要是指火灾位置在火焰图像视频中的燃烧颜色特征，火灾位置的火焰动态特征主要是指火焰图像视频中的闪烁跳动特征，通过检测火焰的在图像视频方面的静态特征和动态特征，来获取火灾位置在图像视频方面的两个检测特征信息，并将火灾位置的特征信息传输至移动检测单元的上位机设备内。
根据上述技术方案，在S4和S5中，在基于红外热成像探测器和可见光摄像机来实现对火源位置的红外辐射信号和可见光图像信息进行检测的过程中，移动检测单元主要基于步骤S3中确定的移动路径来对火灾现场进行红外探测和可见光图像检测；
在此过程中，移动检测单元主要按照移动路线进行移动，并在移动路线的各个方位选择测量点，进行点位检测，测量点位数量根据移动路线的长度进行确定，通过测量点位使得红外热成像探测器和可见光摄像机能够在不同的测量点位进行探测和检测。
根据上述技术方案，所述S6中，在基于红外热成像探测器对火灾位置进行红外探测后，并通过可见光摄像机来实现对火灾位置进行可见光图像检测后，获取火源探测设备在移动路线不同测量点位上获取的检测信息，并经多个测量点位获得的检侧信息进行平均化处理，最终基于各个测量点位的平均信息来确定最终火灾位置的探测信息；
借助上位机设备并采用智能分析算法来对探测信息进行处理计算，从而得到火灾位置现场的火源信息，并将该信息及时进行传输至监控终端。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、通过红外热成像探测器来对现场火灾位置进行红外探测，获取火灾位置的红外辐射信号，通过结合火灾位置的火源的静态特征和动态特征来对火源进行探测识别，同时通过可见光摄像机来实现对火灾位置进行可见光图像检测，并通过可见光摄像机来检测火灾位置在图像视频方面的火焰静态特征和火焰动态特征，以此通过将红外热成像仪探测技术和可见光图像检测技术进行结合应用，取长补短，最大限度发挥各自优势，方便更为精确的检测出火焰信息，便于更准确的进行火情判断，有效的协助消防人员处理火灾危机，最大限度的降低误报和漏报的概率。
2、通过红外热成像探测器对火灾位置的火源静态特征和动态特征进行探测识别，以及通过可见光摄像机来检测火灾位置在图像视频方面的火焰静态特征和火焰动态特征进行获取，使得红外热成像仪探测方法和可见光图像探测方法能够各自探测过程中获取的动态和静态特征信息，并将各自各自探测过程中所获取的动态和静态特征信息进行综合利用，方便结合火源在不同检测方式下的动静态特征来更好的识别和定位火源。
3、通过火灾预警信号作为火源探测设备的启动信号，并通过激光雷达来实现对移动检测单元的移动位置和移动路径进行定位，方便移动检测单元的响应和移动，同时通过火灾位置的火焰温度辐射范围来动态调整移动检测单元与火灾位置之间的间隔距离，实现对移动检测单元的检测位置进行动态确定，并基于温度检测单元实时检测移动检测单元周侧所感受的温度，来将其与火灾位置的之间的间距进行动态调整，满足检测移动检测单元在安全温度阙值内进行安全检测，提高了检测的全面性，以便更好的获取火灾现场的火源信息。
4、通过将移动检测单元围绕火灾位置进行移动，移动检测单元距离火灾位置的间隔距离基于其周侧所感受的温度来决定，则使移动检测单元在移动过程中距离火灾位置的距离相等，从而方便基于该移动路径来作为移动检测单元的移动路线，从而便于确定移动路线的中心位置，实现了通过移动检测单元在多维方向上的探测位置来对火灾位置进行准确定位。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明探测与定位方法的步骤流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1所示，本发明提供一种技术方案，一种基于红外热成像的动态火源探测与定位方法，针对动态火源，采用静态与动态结合检测的手段来实现有效检测，具体包括如下步骤：
S1、基于火灾预警信号来启动火源探测设备和定位设备；
S2、根据火源温度辐射范围来动态调控移动检测单元的探测位置；
S3、调整移动检测单元在多维方向上的探测位置来定位火源位置；
S4、利用红外热成像探测器来采集火源位置的红外辐射信号；
S5、通过图像检测技术来检测火源位置的可见光图像信息；
S6、基于火源位置采集的信息通过智能分析算法来识别火源信息。
基于上述技术方案，S1中，火源探测和定位设备均置于移动检测单元上，火源探测设备主要有红外热成像探测器和可见光源摄像机，定位设备为搭载在移动检测单元上的激光雷达，基于激光雷达来实现对移动检测单元的移动位置和移动路径进行定位；
移动检测单元主要为智能车，具体为具有空间移动功能的移动设备，在移动检测单元上设置转动平台，将红外热成像探测器和可见光源摄像机均置于转动平台上；
火灾预警信号主要为现场监测设备所发出的预警信号，现场监测设备主要为监测传感器，具体通过感温、感烟和感光的监测手段来对现场进行监测，并将监测的火灾预警信号传输至火源探测设备，通过火灾预警信号作为火源探测设备的启动信号。
基于上述技术方案，S2中，移动检测单元在基于启动信号进行启动后，通过其智能移动功能结合激光雷达来对其进行移动驱动和位置定位，在移动检测单元移动至现场火灾位置后，通过火灾位置的火焰温度辐射范围来动态调整移动检测单元与火灾位置之间的间隔距离，从而实现对移动检测单元的检测位置进行确定；
在确定移动检测单元的检查位置时，通过搭载在移动检测单元上的温度检测单元来实现对移动检测单元各个方向的感受温度进行检测，在移动检测单元所受温度低于其内部设定的所能承受的温度阙值后，此时，移动检测单元会向靠近火灾位置的方向进行移动，直至移动位置所感受的温度在其承受的温度阙值范围之间后，停止移动，此刻移动检测单元的位置即此时其检测位置；
通过温度检测单元实时检测移动检测单元周侧所感受的温度，来将其与火灾位置的之间的间距进行动态调整，满足检测移动检测单元在安全温度阙值内进行安全检测。
基于上述技术方案，S3中，在移动检测单元基于其实时感受温度来确定其检测位置后，记录初始移动检测单元的检查位置，并将该位置作为初始移动位置，以火灾位置作为移动中心，并驱动移动检测单元围绕火灾位置进行移动；
移动检测单元围绕火灾位置进行移动的过程中，移动检测单元在移动时距离火灾位置的间隔距离主要基于其周侧所感受的温度来决定，温度相同，则移动检测单元在移动过程中距离火灾位置的距离相等，在此过程中，移动检测单元上的激光雷达对移动检测单元的移动路径进行记录，基于路径来确定移动路线；
移动检测单元内的上位机设备基于该移动路线来确定路线的中心位置，而该路线范围内的中心点位置即为火灾位置准确定位。
基于上述技术方案，S4中，在确定火灾的中心位置后，通过移动检测单元上配置的红外热成像探测器来对现场火灾位置进行红外探测，获取火灾位置的红外辐射信号，获得红外辐射信息后，基于处理模块将红外辐射信息转换为红外数字信号，处理模块为DSP模块，DSP模块将检测到的红外辐射信息转换后，传输至移动检测单元的上位机设备。
基于上述技术方案，在S4中，在红外热成像探测器对火灾位置的红外辐射信号进行探测的过程中，结合火灾位置的火源的静态特征和动态特征来对火源进行探测识别，火灾位置火源红外探测方面的静态特征，主要是指探测的火灾位置的燃烧温度，而动态特征主要是指红外热成像探测器在红外探测过程中所探测识别的火源位置火焰的边缘抖动状态，通过静态温度的检测和动态抖动状态的检测，来获取火灾位置的红外辐射信息。
基于上述技术方案，S5中，在基于红外热成像探测器对火灾位置进行红外探测后，通过可见光摄像机来实现对火灾位置进行可见光图像检测，并通过可见光摄像机来检测火灾位置在图像视频方面的火焰静态特征和火焰动态特征。
基于上述技术方案，在S5中，火灾位置的火焰静态特征主要是指火灾位置在火焰图像视频中的燃烧颜色特征，火灾位置的火焰动态特征主要是指火焰图像视频中的闪烁跳动特征，通过检测火焰的在图像视频方面的静态特征和动态特征，来获取火灾位置在图像视频方面的两个检测特征信息，并将火灾位置的特征信息传输至移动检测单元的上位机设备内。
基于上述技术方案，在S4和S5中，在基于红外热成像探测器和可见光摄像机来实现对火源位置的红外辐射信号和可见光图像信息进行检测的过程中，移动检测单元主要基于步骤S3中确定的移动路径来对火灾现场进行红外探测和可见光图像检测；
在此过程中，移动检测单元主要按照移动路线进行移动，并在移动路线的各个方位选择测量点，进行点位检测，测量点位数量根据移动路线的长度进行确定，通过测量点位使得红外热成像探测器和可见光摄像机能够在不同的测量点位进行探测和检测。
基于上述技术方案，S6中，在基于红外热成像探测器对火灾位置进行红外探测后，并通过可见光摄像机来实现对火灾位置进行可见光图像检测后，获取火源探测设备在移动路线不同测量点位上获取的检测信息，并经多个测量点位获得的检侧信息进行平均化处理，最终基于各个测量点位的平均信息来确定最终火灾位置的探测信息；
借助上位机设备并采用智能分析算法来对探测信息进行处理计算，从而得到火灾位置现场的火源信息，并将该信息及时进行传输至监控终端。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于红外热成像的动态火源探测与定位方法，其特征在于：针对动态火源，采用静态与动态结合检测的手段来实现有效检测，具体包括如下步骤：
S1、基于火灾预警信号来启动火源探测设备和定位设备；
S2、根据火源温度辐射范围来动态调控移动检测单元的探测位置；
S3、调整移动检测单元在多维方向上的探测位置来定位火源位置；
S4、利用红外热成像探测器来采集火源位置的红外辐射信号；
S5、通过图像检测技术来检测火源位置的可见光图像信息；
S6、基于火源位置采集的信息通过智能分析算法来识别火源信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于红外热成像的动态火源探测与定位方法，其特征在于：所述S1中，火源探测和定位设备均置于移动检测单元上，火源探测设备主要有红外热成像探测器和可见光源摄像机，所述定位设备为搭载在移动检测单元上的激光雷达，基于激光雷达来实现对移动检测单元的移动位置和移动路径进行定位；
所述移动检测单元主要为智能车，具体为具有空间移动功能的移动设备，在移动检测单元上设置转动平台，将红外热成像探测器和可见光源摄像机均置于转动平台上；
火灾预警信号主要为现场监测设备所发出的预警信号，现场监测设备主要为监测传感器，具体通过感温、感烟和感光的监测手段来对现场进行监测，并将监测的火灾预警信号传输至火源探测设备，通过火灾预警信号作为火源探测设备的启动信号。
3.根据权利要求2所述的一种基于红外热成像的动态火源探测与定位方法，其特征在于：所述S2中，移动检测单元在基于启动信号进行启动后，通过其智能移动功能结合激光雷达来对其进行移动驱动和位置定位，在移动检测单元移动至现场火灾位置后，通过火灾位置的火焰温度辐射范围来动态调整移动检测单元与火灾位置之间的间隔距离，从而实现对移动检测单元的检测位置进行确定；
在确定移动检测单元的检查位置时，通过搭载在移动检测单元上的温度检测单元来实现对移动检测单元各个方向的感受温度进行检测，在移动检测单元所受温度低于其内部设定的所能承受的温度阙值后，此时，移动检测单元会向靠近火灾位置的方向进行移动，直至移动位置所感受的温度在其承受的温度阙值范围之间后，停止移动，此刻移动检测单元的位置即此时其检测位置；
通过温度检测单元实时检测移动检测单元周侧所感受的温度，来将其与火灾位置的之间的间距进行动态调整，满足检测移动检测单元在安全温度阙值内进行安全检测。
4.根据权利要求3所述的一种基于红外热成像的动态火源探测与定位方法，其特征在于：所述S3中，在移动检测单元基于其实时感受温度来确定其检测位置后，记录初始移动检测单元的检查位置，并将该位置作为初始移动位置，以火灾位置作为移动中心，并驱动移动检测单元围绕火灾位置进行移动；
移动检测单元围绕火灾位置进行移动的过程中，移动检测单元在移动时距离火灾位置的间隔距离主要基于其周侧所感受的温度来决定，温度相同，则移动检测单元在移动过程中距离火灾位置的距离相等，在此过程中，移动检测单元上的激光雷达对移动检测单元的移动路径进行记录，基于路径来确定移动路线；
移动检测单元内的上位机设备基于该移动路线来确定路线的中心位置，而该路线范围内的中心点位置即为火灾位置准确定位。
5.根据权利要求4所述的一种基于红外热成像的动态火源探测与定位方法，其特征在于：所述S4中，在确定火灾的中心位置后，通过移动检测单元上配置的红外热成像探测器来对现场火灾位置进行红外探测，获取火灾位置的红外辐射信号，获得红外辐射信息后，基于处理模块将红外辐射信息转换为红外数字信号，处理模块为DSP模块，DSP模块将检测到的红外辐射信息转换后，传输至移动检测单元的上位机设备。
6.根据权利要求5所述的一种基于红外热成像的动态火源探测与定位方法，其特征在于：在S4中，在红外热成像探测器对火灾位置的红外辐射信号进行探测的过程中，结合火灾位置的火源的静态特征和动态特征来对火源进行探测识别，火灾位置火源红外探测方面的静态特征，主要是指探测的火灾位置的燃烧温度，而动态特征主要是指红外热成像探测器在红外探测过程中所探测识别的火源位置火焰的边缘抖动状态，通过静态温度的检测和动态抖动状态的检测，来获取火灾位置的红外辐射信息。
7.根据权利要求5所述的一种基于红外热成像的动态火源探测与定位方法，其特征在于：所述S5中，在基于红外热成像探测器对火灾位置进行红外探测后，通过可见光摄像机来实现对火灾位置进行可见光图像检测，并通过可见光摄像机来检测火灾位置在图像视频方面的火焰静态特征和火焰动态特征。
8.根据权利要求7所述的一种基于红外热成像的动态火源探测与定位方法，其特征在于：在S5中，火灾位置的火焰静态特征主要是指火灾位置在火焰图像视频中的燃烧颜色特征，火灾位置的火焰动态特征主要是指火焰图像视频中的闪烁跳动特征，通过检测火焰的在图像视频方面的静态特征和动态特征，来获取火灾位置在图像视频方面的两个检测特征信息，并将火灾位置的特征信息传输至移动检测单元的上位机设备内。
9.根据权利要求6或8所述的一种基于红外热成像的动态火源探测与定位方法，其特征在于：在S4和S5中，在基于红外热成像探测器和可见光摄像机来实现对火源位置的红外辐射信号和可见光图像信息进行检测的过程中，移动检测单元主要基于步骤S3中确定的移动路径来对火灾现场进行红外探测和可见光图像检测；
在此过程中，移动检测单元主要按照移动路线进行移动，并在移动路线的各个方位选择测量点，进行点位检测，测量点位数量根据移动路线的长度进行确定，通过测量点位使得红外热成像探测器和可见光摄像机能够在不同的测量点位进行探测和检测。
10.根据权利要求9所述的一种基于红外热成像的动态火源探测与定位方法，其特征在于：所述S6中，在基于红外热成像探测器对火灾位置进行红外探测后，并通过可见光摄像机来实现对火灾位置进行可见光图像检测后，获取火源探测设备在移动路线不同测量点位上获取的检测信息，并经多个测量点位获得的检侧信息进行平均化处理，最终基于各个测量点位的平均信息来确定最终火灾位置的探测信息；
借助上位机设备并采用智能分析算法来对探测信息进行处理计算，从而得到火灾位置现场的火源信息，并将该信息及时进行传输至监控终端。
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