森林火點檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

李相海

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的人工監(jiān)控森林火災(zāi)已經(jīng)被互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控所取代。該文使用Visual Studio 2010開發(fā)環(huán)境，融合了OpenCV計算機視覺技術(shù)和圖像視頻處理等一系列技術(shù)，開發(fā)了以攝像頭抓取森林視頻圖像來檢測火點，通過從持續(xù)的視頻幀圖像中來檢測出火點目標(biāo)，并對火點目標(biāo)進(jìn)行標(biāo)記向工作人員發(fā)出報警聲，滿足對森林實時火點的監(jiān)控，有效保障森林的安全。

關(guān)鍵詞：森林火點檢測;互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控;計算機視覺技術(shù);圖像視頻處理

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? 文章編號：1009-3044（2018）36-0066-02

Abstract：With the development of Internet technology， traditional manual monitoring of forest fires has been replaced by Internet monitoring. This paper use Visual Studio 2010 development environment， combines the OpenCV computer vision technology and a series of image and video processing technology， developed by cameras capture video images to detect forest fire， through the continuous video frames to detect the point target in the image， and Mark the target of fire and send alarm sound to the staff.It can meet the real-time monitoring of forest fire and effectively ensure forest safety.

Key words：Forest fire detection; Internet monitoring; Computer vision technology; Image video processing

1 概述

現(xiàn)如今大片區(qū)域的火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)，依舊是世界各國火災(zāi)科學(xué)家的研發(fā)的課題之一。尤其是在一片很寬闊的地方上出現(xiàn)許多障礙物的時候，火災(zāi)在發(fā)生的時候產(chǎn)生的產(chǎn)物會因為空間的高度或者濕度而發(fā)生改變，而傳統(tǒng)的火災(zāi)檢測器如感溫檢測器、感煙檢測器、感光火災(zāi)探測器，它們只有當(dāng)火災(zāi)的險情達(dá)到某種界限時，才會對森林出現(xiàn)的火災(zāi)災(zāi)情做出及時有效的預(yù)警。在大片區(qū)域等復(fù)雜的環(huán)境情況下，傳統(tǒng)的火災(zāi)檢測器很難在這種環(huán)境下做出及時有效的響應(yīng)，所以現(xiàn)有的火災(zāi)檢測系統(tǒng)存在著許多的不足與缺陷。而圖像監(jiān)控技術(shù)能夠在人們疲勞的時候進(jìn)行全天候的監(jiān)控某一區(qū)域，通過視頻圖像可以及時并精確地向人們發(fā)出火災(zāi)預(yù)警[1]。

2 系統(tǒng)分析與設(shè)計

根據(jù)森林火災(zāi)監(jiān)控的需要，該系統(tǒng)應(yīng)具有用戶登錄、用戶管理、圖片火點檢測、視頻火點檢測、攝像頭火點檢測等功能。根據(jù)系統(tǒng)開發(fā)的需要，將系統(tǒng)分為前臺和后臺兩個部分設(shè)計，前臺主要完成用戶登錄、圖片檢測、視頻檢測、攝像頭檢測等，后臺主要完成用戶管理、圖片管理、視頻管理以及攝像頭管理等。

森林火點檢測系統(tǒng)的主要功能模塊圖如圖1所示。

3 系統(tǒng)主要部分功能實現(xiàn)

下面僅僅展示森林火點檢測系統(tǒng)的部分功能實現(xiàn)界面：主界面展示、圖片檢測展示、視頻檢測展示、攝像頭檢測展示。下面介紹幾個主要的模塊。

3.1 系統(tǒng)主界面

進(jìn)入系統(tǒng)前，用戶需要先登錄（用戶分為管理員用戶和普通用戶），登錄界面如圖2所示。管理員和普通用戶對應(yīng)的權(quán)限不同，管理員可操作功能最多，下面以管理員用戶登錄后進(jìn)入主界面如圖3所示。

3.2 圖片檢測

不同用戶登錄后都可以對文件中的圖片進(jìn)行火點的檢測，點擊圖片按鈕彈出對話框選擇要檢測的圖片，界面中會標(biāo)記顯示出圖片中出現(xiàn)的火點情況，并且顯示出該圖片的處理后的二值化圖像。圖片界面檢測如圖4所示。

采用多組樣本圖片進(jìn)行火點的檢測，減少誤差的判定，實現(xiàn)基本每一張圖片都可以檢測出來。

3.3 視頻檢測

在本森林火點檢測的系統(tǒng)中，用戶還可以對文件中的視頻進(jìn)行火點的檢測，點擊界面中的打開視頻按鈕選擇要檢測的視頻文件，通過播放區(qū)域的進(jìn)度條來控制視頻播放的進(jìn)展，當(dāng)播放區(qū)域中出現(xiàn)火點的時候，本系統(tǒng)會把出現(xiàn)的火點標(biāo)記出來，并且在二值化圖像中會實時的顯示播放視頻的二值化圖像，可以向用戶更清晰的顯示出檢測出來的火點的信息，使用戶能夠更直觀的了解火點的火勢情況。視頻檢測界面如圖5所示。

3.4 攝像頭檢測

1） 實時錄制：當(dāng)點擊打開攝像頭的時候就會進(jìn)行視頻文件格式的操作，選擇視頻保存的文件格式進(jìn)行視頻文件的錄入，在實時監(jiān)控的過程中如果出現(xiàn)火點，顯示區(qū)域中會將出現(xiàn)的火點標(biāo)記出來，并且在二值化區(qū)域顯示出二值化圖像，再有火點的時候該系統(tǒng)會向用戶提出警示發(fā)出報警聲。

2） 攝像頭的切換：在森林火點檢測系統(tǒng)中如果要對某片森林進(jìn)行監(jiān)控，肯定要用到多個攝像頭進(jìn)行全方位的安全監(jiān)控，用戶可以通過改變攝像頭的編號來進(jìn)行攝像頭之間的切換，實時對整片森林的安全監(jiān)控。

3） 攝像頭的位置：在森林火點檢測系統(tǒng)中對某片森林進(jìn)行監(jiān)控，如果出現(xiàn)火點，肯定不能通過工作人員對森林的熟悉來確定出現(xiàn)火點的位置，本系統(tǒng)中在安置每個攝像頭的時候，每個攝像頭對應(yīng)一個經(jīng)緯度信息，每次調(diào)用攝像頭的時候相應(yīng)的攝像頭編號也會顯示出來，通過攝像頭的經(jīng)緯度就可以知道火點出現(xiàn)的位置信息，工作人員就能夠迅速及時地將火勢給控制住，使森林能夠免遭火勢的侵害。

4） 警報聲：當(dāng)本系統(tǒng)進(jìn)行實時監(jiān)控的時候，如果視頻中出現(xiàn)火點，該系統(tǒng)會向正在監(jiān)控的工作人員發(fā)出報警聲，畢竟人的精力是有限的，有時難免會出現(xiàn)一些錯誤，但該系統(tǒng)就很好地彌補了這一點，使森林出現(xiàn)火災(zāi)的時候能夠第一時間讓工作人員了解這一信息，迅速地將火勢控制住。

4 結(jié)束語

本文采用圖像識別和圖像處理技術(shù)，通過攝像頭采集視頻圖像信息，經(jīng)過圖像處理技術(shù)，再通過RGB和HSI這兩個主要判據(jù)識別技術(shù)進(jìn)行火災(zāi)火點的識別[4]，實現(xiàn)對森林火災(zāi)的預(yù)警。通過該系統(tǒng)的應(yīng)用，用戶可以通過攝像頭監(jiān)控森林，了解到森林的現(xiàn)狀，而且不用工作人員自己親自到森林里面去觀察，自由操作[5]。沒有時間的限制，也沒有地形的限制，不需要親自到現(xiàn)場查看，就可以了解到自己想要了解到的森林的各種狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馬新明，趙曉莉，時雷，等. 基于OpenCV的圖像處理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014（1）：87-90.

[2] 秦小文，溫志芳，喬維維. 基于OpenCV的圖像處理[J]. 電子測試，2011（7）：39-41.

[3] 王福斌，李迎燕，劉杰，等. 基于OpenCV的機器視覺圖像處理技術(shù)實現(xiàn)[J]. 機械與電子，2010（6）：54-57.

[4] 楊輝. 智能視頻監(jiān)控中運動目標(biāo)檢測與預(yù)警的研究與實現(xiàn)[D].鎮(zhèn)江：江蘇科技大學(xué)，2014.

[5] 楊博. 基于VFW和OpenCV的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究[D].西安：西安科技大學(xué)，2014.

[通聯(lián)編輯：王力]