【正文】 第 1 頁 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 圖像型火災(zāi)探測系統(tǒng)中的高壓水炮定位技術(shù)的研究 摘要 隨著大空間火災(zāi)探測技術(shù)的研究，傳統(tǒng)的消防已經(jīng)不適用于大空間的滅火，為了克服傳統(tǒng)滅火系統(tǒng)的不足，在此基礎(chǔ)上本文提出了利用高壓水炮進(jìn)行定點(diǎn)滅火的技術(shù)。 論文是在系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)探測的基礎(chǔ)上提出的高壓水炮空間定位技術(shù)，即在發(fā)生火災(zāi)的情況下，在對火災(zāi)各種特征進(jìn)行了提取和干擾的排除后，利用計(jì)算機(jī)計(jì)算火災(zāi)的空間位置。本文提出的定位算法具有定位準(zhǔn)確、識別性較高、計(jì)算速度快、實(shí)時性較高等特點(diǎn)。 論文結(jié)合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺等 技術(shù)，將攝像頭采集的火災(zāi)火源的圖像經(jīng)過相應(yīng)的變換，轉(zhuǎn)換成實(shí)際的世界坐標(biāo)，并結(jié)合高壓水炮和攝像機(jī)各參數(shù)，直接計(jì)算出高壓水炮的定位參數(shù)。 本論文重點(diǎn)研究的是基于圖像型火災(zāi)探測系統(tǒng)中的高壓水炮定位問題。采用的方法為空間幾何定位，并在其基礎(chǔ)上利用 matlab對其定位算法進(jìn)行了研究，最后確定火災(zāi)圖片二值化后的中心點(diǎn)坐標(biāo)，利用中心點(diǎn)坐標(biāo)通過定位算法計(jì)算出火災(zāi)的實(shí)際空間坐標(biāo)，進(jìn)而計(jì)算出火源與水炮轉(zhuǎn)軸的距離和火源與水炮炮管中軸的夾角，再驅(qū)動高壓水炮進(jìn)行定點(diǎn)滅火。 論文學(xué)習(xí)了計(jì)算機(jī)視覺、數(shù)字圖像處理、 matlab 等相關(guān)知識， 完成了高壓水炮的定位。定位主要應(yīng)用空間幾何定位的方法，并結(jié)合 matlab 進(jìn)行算法的處理，實(shí)現(xiàn)了火災(zāi)的定位。 關(guān)鍵字 ：火災(zāi)探測、計(jì)算機(jī)視覺、高壓水炮定位 第 2 頁 Image Type Fire Detection System of Water Cannon Positioning Technology Research Abstract With the large space of fire detection technology research,the traditional fire has not used for large space of order to overe the deficiency of traditional fireextinguishing systems,on the basis of this proposed using water cannon fire on the dot. In system has achieved fire detection is proposed on the basis of the water cannon space positioning technologies. Also in the cases of fire,after in various characteristics of fire and elimination of interference,using the puter calculation of fire in this paper the positioning algorithm has accurate positioning,identification and puting speed and high performance characteristics and so on. This paper based on puter graphics, digital image processing technology, puter vision, camera image acquisition of fire source through the corresponding the actual world coordinates and bined with water cannon and camera also can calculate water cannon positioning parameters. This paper focuses on the research of Image type fire detection system is based on the water cannon positioning the method for spatial geometric positioning and on the basis of its positioning matlab algorithm is fire binary images of center the center coordinates is calculated by localization algorithm of actual space coordinates of calculated with water cannon fire source and the distance with the axis of the water barrel axis Angle, again drive water cannon fire were fixed. The paper studies of puter vision, digital image processing and matlab related knowledge and plete a water cannon. It used main application spatial localization method of geometric algorithm bining with fire, and realized the positioning. Key words:Fire detection Computer vision Water cannon position 第 3 頁 目錄 1 緒論 ............................................................. 5 課題背景 ..................................................... 5 國內(nèi)外研究和開發(fā)現(xiàn)狀 ......................................... 6 實(shí)現(xiàn)功能 ..................................................... 8 論文整體介紹 ................................................. 8 2 圖像型火災(zāi)探測技術(shù) .............................................. 10 概述 ........................................................ 10 原理介紹 .................................................... 10 火災(zāi)圖像的分割處理 .......................................... 11 區(qū)域生長法分割圖像 ...................................... 11 最大方差自動取閾法 ...................................... 11 火災(zāi)圖像的仿真處理 .......................................... 13 圖像預(yù)處理 .............................................. 13 圖像分割與特征提取 ...................................... 19 灰度閾值分析 ............................................ 20 3 基于計(jì)算機(jī)視覺的高壓水炮定位的研究 .............................. 22 計(jì)算機(jī)視覺 .................................................. 22 定義及原理 .............................................. 22 計(jì)算機(jī)視覺的方法及其應(yīng)用 ................................ 23 計(jì)算機(jī)視覺與圖像處理、 圖像分析的異同 .................... 23 第 4 頁 空間定位雙目成像原理 ........................................ 24 雙目定位算法中彩色圖片中火災(zāi)位置的確定 ...................... 26 火災(zāi)空間定位的優(yōu)化算法 ...................................... 29 實(shí)用傳統(tǒng)雙目定位算法的缺陷 .............................. 29 改進(jìn)的空間定位算法 ...................................... 30 4 高壓水炮的空間定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) ................................ 34 高壓水炮定位算法 ............................................ 34 高壓水炮的空間定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ................................ 34 高壓水炮的空間定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) .................................. 35 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論 .............................................. 39 總結(jié) .............................................................. 40 致謝 .............................................................. 41 參考文獻(xiàn) .......................................................... 42 附錄 1 圖像型火災(zāi)探測仿真程序 ..................................... 43 附錄 2 高壓水炮定位程序 ........................................... 46 第 5 頁 1 緒論 課題背景 圖像型火災(zāi)探測技術(shù)采用 CCD 攝像機(jī)攝取的視頻圖像進(jìn)行火災(zāi)探測，可以免受空間高度和氣流的影響；采用了多重判據(jù)，克服了現(xiàn)有火災(zāi)探測報警系統(tǒng)因判據(jù)單一而遇到的困難，使火災(zāi)探測的靈敏度和可靠性都得到很大的提高，由此可見，圖像型火災(zāi)探測技術(shù)必將有著廣闊的應(yīng)用前景。而基于圖像型火災(zāi)探測的高壓水炮定位，由于定位的準(zhǔn)確性和及時性使得其有著很大的應(yīng)用領(lǐng)域。 而近年來 ,隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展 ,各種高層的建筑群體不斷涌現(xiàn)。在高層建筑中 ,人口密集、財(cái)產(chǎn)集中 ,其消防安全問題就突顯出來。傳統(tǒng)的火災(zāi)探測技術(shù)有感溫、感煙、感光及復(fù)合型等模式。這些技術(shù)不僅在靈敏度和可靠性方面有待提高 ,而且不能對火災(zāi)最初的信號做出反應(yīng)。因此 ,近年來積極研究并提出了圖像型火災(zāi)探測技術(shù) ,該技術(shù)既可在多粉塵、高濕度的室內(nèi)環(huán)境中使用 ,也可在室外環(huán)境中使用 ,對火災(zāi)初始信號有更高的靈敏度 ,具有很好的應(yīng)用前景。而圖像型火災(zāi)探測系統(tǒng)中的高壓水炮定位更是解決了消防的問題，可以在火災(zāi)開始發(fā)生時探測到火災(zāi)，并驅(qū)動高壓水炮進(jìn)行滅火，阻止火災(zāi)進(jìn)一步擴(kuò)大，避免不必要的人員和財(cái)產(chǎn)損失。 高壓水炮定位系統(tǒng)在消防安全中具有重要的地位和作用，它能夠在發(fā)生 火災(zāi)時，保護(hù)火災(zāi)區(qū)域內(nèi)的人身安全和建筑物建筑結(jié)構(gòu)的安全。實(shí)現(xiàn)水炮定位的的先決條件在于對火災(zāi)發(fā)生的空間位置的確定。本課題用計(jì)算機(jī)視覺知識作為基礎(chǔ)，對火災(zāi)空間定位算法進(jìn)行了研究。這樣，就可以把消防噴水系統(tǒng)和火災(zāi)探測集成在一起，具有自動掃描定位功能，在 PLC 的控制下對準(zhǔn)火源，進(jìn)行滅火。還將大大縮減聯(lián)動系統(tǒng)，簡化消防設(shè)備的布置，降低了成本。此外，還有滅火及時，將火災(zāi)損失減到最低的優(yōu)點(diǎn)。 隨著改革開放，與能源、原材料、交通運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)的港口、碼頭、石油