基于计算机视觉的消防炮射流轨迹识别
消防炮自动灭火系统是当今消防救火的一个重要手段，能较有效的解决大空间场所的火灾扑救问题。但由于现有的消防水炮自动定位方式的开环控制的特性，只对火点进行定位，而对消防炮射流轨迹采取预测式的定位方法，较易受到外界环境变化的影响，而导致定位精度的降低。为了实现消防炮射流的识别与定位，本论文从计算机视觉的角度出发，以图像技术来识别消防炮射流轨迹从而实现射流的定位。 首先针对背景变化比较小的情况提出了射流的矢量搜索法，将其与背景减除法相结合来提高识别的成功率。针对背景复杂的情况，讨论了两种识别方法：多轨迹搜索法和粒子群算法。在矢量搜索法中，根据预知的起点和初始搜索方向，以逐步搜索的方式来探知射流的轨迹。通过矢量搜索法，可以将对射流轨迹的识别，收缩为对起点位置和初始搜索方向的设置，简便了算法的集成与运用。 在与背景减除法相结合构成多轨迹搜索法时，探讨了如下的方式：通过背景模型的建立与更新，进行实时的背景减除，在阈值分割及滤波处理后，提取符合射流特征的目标区域，完成射流的初步定位；根据背景减除法所获取的目标区域信息，设置多个搜索起始点和相应的初始搜索方向，进行多轨迹的矢量搜索，最后通过筛选寻优，获得最终的射流轨迹。实验证明，这种方法在摄像头固定的状况下，对射流有较强的识别能力，并对外界环境引起的摄像头晃动而产生的干扰，也有一定的抑制能力。 在与粒子群算法相结合构成迭代搜索法时，设置适应度值计算方法，按照粒子群算法中粒子点的运动特性，进行迭代运动来搜索获得最终的射流轨迹。初步验证，有一定的可行性，并且此方法的搜索结果与背景是否变动无关，对摄像头晃动情况下的射流轨迹查找，有较强适应能力。 本文的射流识别算法在Visual Studio2010平台下进行编程设计，对多轨迹搜索算法和粒子群算法的分别进行了实验验证，并围绕摄像头静止的情况，以多轨迹搜索法为核心进行了软件设计。在软件设计上借助于WPF框架设计用户界面，调用Emgucv库辅助算法编写，采用多线程的方式来协调图像的采集、处理和界面的交互，有较好的稳定和可靠性能。
背景减除法;目标提取;矢量搜索法;消防炮;射流轨迹识别;自动灭火系统
南京航空航天大学
硕士
测试计量技术及仪器
赵敏
2014
中文
TP391.41;TU998.13
89
2016-03-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）