基于航空遙感的森林火災(zāi)探測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于航空遙感的森林火災(zāi)探測方法，包括RGB顏色空間的火災(zāi)檢測、HSV顏色空間火災(zāi)區(qū)域分割、靜態(tài)特征提取、動態(tài)特征提取、特征降維、支持向量機識別處理。通過采用本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中需要攝像機位置固定并經(jīng)過較長時間積累的缺陷，避免現(xiàn)有技術(shù)中多種顏色檢測帶來的高誤檢率，并提高探測算法準確度。
【專利說明】基于航空遙感的森林火災(zāi)探測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及森林火災(zāi)探測技術(shù)，更具體地涉及一種基于航空遙感的森林火災(zāi)探測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]森林火災(zāi)是林業(yè)重要的災(zāi)害之一。森林火災(zāi)的發(fā)生一般具有突發(fā)性、隨機性、短時間內(nèi)巨大的破壞性等特點。我國每年平均有一萬多次森林火災(zāi)發(fā)生，造成了巨大的環(huán)境污染和財產(chǎn)損失。森林火災(zāi)的及時發(fā)現(xiàn)對火災(zāi)撲救及人員疏散有積極的影響。為此國內(nèi)外都非常重視發(fā)展先進的森林火災(zāi)探測技術(shù)。
[0003]瞭望塔、航空監(jiān)測、衛(wèi)星監(jiān)測是我國常規(guī)的森林火災(zāi)探測手段。瞭望塔的探測區(qū)域較為固定，不能較好的應(yīng)對森林火災(zāi)的突發(fā)性及隨機性。衛(wèi)星探測受到時間和空間分辨率的影響，往往不能滿足森林火災(zāi)探測的及時性。近年來隨著航空遙感平臺及載荷的發(fā)展尤其是無人機技術(shù)的高速發(fā)展，基于航空遙感的森林火災(zāi)探測技術(shù)已經(jīng)在森林火災(zāi)的防治中發(fā)揮了重要作用。
[0004]現(xiàn)有的圖像型火災(zāi)探測方法多是基于固定攝像機進行火災(zāi)檢測與識別，場景相對固定，對一般室內(nèi)、大空間的火災(zāi)具有一定探測效果，而對航空遙感視頻快速變化場景下的探測，到目前為止仍然不能滿足實際的應(yīng)用需求。
[0005]中國專利CN101493980A—種基于多特征融合的視頻火焰探測方法及中國專利CN101587622A基于視頻圖像智能分析的森林的煙火檢測與識別方法及設(shè)備，使用基于混合高斯模型的方法來分割出火焰運動區(qū)域，此方法不能適應(yīng)快速變化場景下的火災(zāi)區(qū)域分割。
[0006]中國專利CN102163358A —種基于視頻圖像分析的煙霧/火焰檢測方法該專利在進行火焰顏色檢測時雖然增加了 RGB顏色的限制條件，試圖檢測出完整的火災(zāi)區(qū)域，但是其忽視了 RGB通道間的相關(guān)性及火焰色彩的豐富性，容易將與火災(zāi)區(qū)域某些顏色相近的物體誤檢為森林火災(zāi)。
[0007]中國專利CN102496234A —種森林火災(zāi)預(yù)警方法，借助紅外攝像機完成森林火災(zāi)探測，該專利未涉及具體的圖像處理算法。中國專利CN201885804U和中國專利CN201844880U采用雙波段紅外來探測火焰，中國專利CN202195883U和中國專利CN201191222紫外波段火災(zāi)探測，中國專利CN202306757U屬于多波段符合性檢測技術(shù)，相對于可見光波段的探測器，它們增加了紅外、紫外或多波段傳感器，系統(tǒng)較為復(fù)雜、價格昂貴，因而限制了其推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種基于航空遙感的森林火災(zāi)探測方法，包括火災(zāi)檢測、火災(zāi)區(qū)域分割、靜態(tài)特征提取、動態(tài)特征提取、靜態(tài)和動態(tài)特征降維、支持向量機識別處理；所述火災(zāi)檢測由RGB顏色空間完成，所述火災(zāi)區(qū)域分割由HSV顏色空間完成，所述動態(tài)特征提取采用分區(qū)投影的全局運動估計方法。
[0009]所述RGB顏色空間的火災(zāi)檢測的檢測關(guān)系為:
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種基于航空遙感的森林火災(zāi)探測方法，包括火災(zāi)檢測、火災(zāi)區(qū)域分割、靜態(tài)特征提取、動態(tài)特征提取、靜態(tài)和動態(tài)特征降維、支持向量機識別處理；其特征在于，所述火災(zāi)檢測由RGB顏色空間完成，所述火災(zāi)區(qū)域分割由HSV顏色空間完成，所述動態(tài)特征提取采用分區(qū)投影的全局運動估計方法。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于航空遙感的森林火災(zāi)探測方法，所述RGB顏色空間的火災(zāi)檢測的檢測關(guān)系為:
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種基于航空遙感的森林火災(zāi)探測方法，所述分區(qū)投影的全局運動估計方法是通過比較第n，(n+3)視頻幀之間的變化實現(xiàn)的，分別選擇第n，(n+3)視頻幀圖像左上，左下，右上，右下四個區(qū)域作行、列投影并進行相關(guān)計算，第(n+3)幀相對于第η幀的圖像的位移矢量

4.如權(quán)利要求2所述的一種基于航空遙感的森林火災(zāi)探測方法，其中α= β = 40。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的一種基于航空遙感的森林火災(zāi)探測方法，所述靜態(tài)特征包含火災(zāi)區(qū)域內(nèi)部邊緣特征:
6.如權(quán)利要求1-5任一項所述的一種基于航空遙感的森林火災(zāi)探測方法，所述動態(tài)特征包含亮度變化積累量、中心位置偏移量、面積變化量、外接矩形變化量； 將第η幀視頻每個像素移動g與第(n+3)視頻幀配準，對場景重疊區(qū)域做幀差處理；第(η+3)，η視頻幀配準后分割區(qū)An+3、An對應(yīng)的灰度圖像為Gn+3 (x, y)、Gn (x, y)，亮度累積變化量仏為兩者差值大于3的像素個數(shù)之和SG(x，y)與第η幀視頻分割區(qū)面積Sn之比，An+3、An對應(yīng)的面積為Sn+3、Sn ；
7.如權(quán)利要求1-6任一項所述的一種基于航空遙感的森林火災(zāi)探測方法，所述特征降維使用主成分分析的方式進行。
8.如權(quán)利要求1-7任一項所述的一種基于航空遙感的森林火災(zāi)探測方法，所述支持向量機識別處理，核函數(shù)選擇徑向基函數(shù)

【文檔編號】G06K9/54GK103971114SQ201410166025
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】張增, 楊鶴猛, 伍小潔, 王兵, 王平 申請人:天津航天中為數(shù)據(jù)系統(tǒng)科技有限公司