基于GIS的林火视频监控定位遮挡问题研究

发布时间：2024-02-25 00:14

　　随着我国林业信息化技术不断发展,大部分林区已经建立起具有森林火灾自动识别和定位的视频监控系统,但其定位方法只局限于解决火源点可视的情况,因此获知火源点在被山体遮挡时的地理位置,对于实现林区全视域的火灾定位功能具有重要意义。本文在课题组前期已建立的森林火灾视频监控自动识别定位系统基础上,针对火源点在山背后无法定位的问题,提出了一种基于林火烟雾三角扩散模型和穷举搜索法相结合的遮挡火源点定位方法,具体内容归纳如下:1、首先根据基于GIS技术的森林火灾视频监控系统的位置计算需要,使用ArcMap对林区监控区域进行了遮挡区域分析,并针对公开的DEM格栅地图精度限制问题,进行了插值优化处理。同时根据林区的卫星遥感地图和DEM格栅地图,经过坐标系转换统一和地图校正配准后,制作出林区的三维地图。2、根据森林火灾形成初期烟雾呈现三角扩散特征,对比分析不同的边缘提取方法,使用基于Hom-Schunck光流分析的运动区域累积法分离出烟雾扩散轮廓,进而成功拟合出山后遮挡火源点在图像上的像素坐标,在非高清像素条件下准确率达到81.5%,为后续转换成地理坐标提供了基础计算信息。3、根据课题组已建立的基于摄像机标定...

【文章页数】：57 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 森林火灾定位技术发展现状
        1.2.1 国内外森林火灾定位方法综述
        1.2.2 基于GIS与视频监控技术的林火定位研究现状
        1.2.3 林火烟雾扩散模型研究现状
    1.3 课题研究内容与技术路线
        1.3.1 技术路线
        1.3.2 研究内容
2 林区地理信息预处理
    2.1 摄像机视域林的遮挡区分析
        2.1.1 遮挡区域分析步骤
        2.1.2 遮挡区域分析测试
    2.2 格栅地图的DEM数据插值优化
        2.2.1 格栅地图的DEM误差分析
        2.2.2 常见的DEM插值方法
        2.2.3 DEM地图插值处理
    2.3 林区地图的三维可视化开发
        2.3.1 地图坐标系转换
        2.3.2 林区三维可视化
    2.4 本章小结
3 遮挡情况下的林火火源点像素坐标确定
    3.1 基于视觉特征的林火烟雾边缘提取
        3.1.1 视觉特征的林火烟雾提取方法综述
        3.1.2 林火烟雾区域剪裁
        3.1.3 基于最佳阈值分割的林火烟雾边缘提取
    3.2 基于光流特征的林火烟雾运动区域累积的烟雾分割法
        3.2.1 基于Hom-Schunck光流法的烟雾分割
        3.2.2 林火烟雾运动区域累积分割法
        3.2.3 林火烟雾运动方向的确定
    3.3 三角扩散模型确定遮挡情况下的火源点
        3.3.1 烟雾三角拟合边选取及拟合
        3.3.2 遮挡火源点的像素坐标拟合
    3.4 本章小结
4 遮挡情况下的林火火源点地理坐标计算
    4.1 摄像机空间成像模型建立
        4.1.1 前端摄像机空间成像模型
        4.1.2 前端摄像机的参数标定
    4.2 遮挡情况下火源点定位算法研究
        4.2.1 基于GIS的视频监控系统林火定位方法
        4.2.2 变步长渐进穷举搜索法确定遮挡火源点
    4.3 遮挡情况下火源点定位实验
    4.4 本章小结
5 森林火灾全视域定位软件系统开发
    5.1 系统软件平台与工具
        5.1.1 Microsoft Visual Studio
        5.1.2 Emgu CV
        5.1.3 ArcGIS Engine
    5.2 系统设计架构
        5.2.1 系统设计架构思路
        5.2.2 系统架构各层级介绍
    5.3 系统设计流程
        5.3.1 系统工作流程
        5.3.2 主要函数及说明
    5.4 系统的工程应用测试
        5.4.1 系统软件部署
        5.4.2 全视域火点位置计算验证
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
参考文献
个人介绍
获得成果目录
导师介绍
致谢



本文编号：3909772