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基于视频的大空间建筑消防系统中的火源定位研究

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1 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与方法

1.4 论文章节安排

2 计算机视觉技术

2.1 摄像机标定方法

2.2 四大坐标系

2.3 摄像机标定技术原理

2.4 双目摄像机模型

2.5 本章小结

3 特征点提取与摄像机自标定

3.1 SIFT算法提取特征点

3.2 SURF算法提取特征点

3.3 摄像机自标定

3.4 本章小结

4 火源定位

4.1 基于融合方法的特征点匹配

4.2 一种新的Kruppa方程的摄像机自标定方法

4.3 智能优化算法的摄像机自标定算法

4.4 实验结果分析

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

附录 攻读硕士学位期间的研究成果

致谢

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摘要

当前社会发展快速,大空间建筑越来越多,这些地方人员密集,内部物品种类多,结构复杂,消防安全成了一个难题。传统的感烟感温、喷淋式的消防系统在大空间建筑中不能很好地实现灭火。随着摄像机、计算机等科技的发展,基于视频的消防系统能够很好地弥补传统方法的缺点,非常适合大空间建筑物的火灾防范。视频信息更为直观丰富,可以全面输出火灾现场信息,实现火灾的三维定位,并可结合视频监控,对现场进行实时监控。 基于视频的火灾消防系统包含火灾探测、火灾图像特征匹配、火源定位、智能消防炮等四个部分,本文主要研究了火源定位的问题。通过在火灾现场的摄像机自标定,求得有关参数,建立二维图像平面和三维立体空间的映射关系,定位火源的三维坐标信息,为后续的智能消防炮灭火做好准备工作。本文研究工作主要包括以下两个方面: (1)运用SURF算法对图像进行特征点提取。该方法具有旋转、平移、尺度不变性,并且速度较快;在匹配部分,运用了一种基于比值法和相关函数法的融合方法,先进行粗匹配,再进行精确匹配,使得计算速度较快,并且得到了较为准确的匹配点对,具有良好的鲁棒性。 (2)研究了相交式双目摄像机标定技术。基于 Kruppa方程的自标定技术,研究了一种基于改进的自适应差分进化算法的摄像机自标定方法,并引入模拟退火算法,实现摄像机标定。得到了较为准确理想的摄像机内外参数。

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