基于圖像處理的無(wú)人機(jī)秸稈焚燒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、在農(nóng)村地區(qū)，每年秋冬之交，大面積的秸稈被焚燒，導(dǎo)致越來(lái)越嚴(yán)重的環(huán)境問題，對(duì)秸稈焚燒的監(jiān)測(cè)和管理引起越來(lái)越多人的關(guān)注。因此，研究開發(fā)實(shí)時(shí)高效的監(jiān)測(cè)與預(yù)警秸稈焚燒的技術(shù)和平臺(tái)顯得尤為迫切。由于圖像處理技術(shù)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性、抗干擾能力及實(shí)用性等優(yōu)勢(shì)，被廣泛地應(yīng)用于火情預(yù)警系統(tǒng)中。微型無(wú)人機(jī)是一種高速靈活的空中飛行器，可以通過搭載輔助設(shè)備完成不同的任務(wù)，在軍用和民用領(lǐng)域具有重要的使用價(jià)值。傳統(tǒng)的秸稈焚燒監(jiān)測(cè)主要以人工手段為主，存在成本較高，實(shí)時(shí)

2、性低下，易出現(xiàn)檢測(cè)死角等問題。圖像處理技術(shù)與無(wú)人機(jī)平臺(tái)相結(jié)合的秸稈焚燒監(jiān)測(cè)技術(shù)，相對(duì)傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方式有機(jī)動(dòng)快速、便于控制、監(jiān)測(cè)范圍廣等特點(diǎn)，對(duì)秸稈焚燒的預(yù)防控制有重要意義。
　　基于圖像處理的無(wú)人機(jī)秸稈焚燒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)立足于數(shù)字圖像處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺原理與信息融合技術(shù)，研究基于圖像的焚燒識(shí)別方案。本文提出的焚燒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包含信息采集模塊、信息處理模塊和信息應(yīng)用模塊。
　　在信息采集模塊中，微型無(wú)人機(jī)搭載CCD攝像頭高空拍攝被監(jiān)測(cè)區(qū)域

3、的視頻圖像，并轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)字圖像。
　　在信息處理模塊中，主要完成焚燒的識(shí)別和危險(xiǎn)等級(jí)判定工作。首先，利用灰度化、圖像去噪、圖像增強(qiáng)等算法對(duì)圖像預(yù)處理。在提取前景區(qū)域方面，本文針對(duì)傳統(tǒng)閾值分割技術(shù)在復(fù)雜背景環(huán)境下不能準(zhǔn)確獲取火焰區(qū)域這一問題，提出了一種基于改進(jìn)ViBe算法和顏色特征加權(quán)判斷的算法。對(duì)于煙霧區(qū)域的提取，本文采用基于顏色特征的快速提取算法。在焚燒的識(shí)別方面，利用了多判據(jù)信息融合技術(shù)。本文根據(jù)國(guó)標(biāo)GB1563

4、1-2008提出了危險(xiǎn)等級(jí)劃分模型，直觀地衡量焚燒危險(xiǎn)性。最后，本文設(shè)計(jì)了三組模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證算法性能。
　　在信息應(yīng)用模塊中，利用Visual Studio2010、MFC和OpenCV庫(kù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了軟件的上位機(jī)界面。實(shí)現(xiàn)視頻圖像、焚燒火焰及煙霧特征量、危險(xiǎn)系數(shù)、報(bào)警信息等的顯示和保存功能。
　　本文提出的基于圖像處理的無(wú)人機(jī)秸稈焚燒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，結(jié)合圖像處理與無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)，避免了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方式的弊端。系統(tǒng)性能測(cè)試表明，本文算法具有較