本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種生成火情態(tài)勢圖的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著無人機在電力巡檢領(lǐng)域的應(yīng)用得到了越來越多的認可，利用無人機搭載進行輸電線路山火應(yīng)急特巡成為一種災(zāi)情監(jiān)測的有效手段。無人機進行尋線山火監(jiān)測時，為了能夠直觀的展示火場態(tài)勢信息，需要充分利用火場不同光譜信息數(shù)據(jù)，進行后期處理形成可視化信息，也就是火情態(tài)勢圖，從而便于直觀的掌握火場現(xiàn)場信息。
無人機拍攝回來的數(shù)據(jù)量龐大，圖片極多，特別多光譜照片間的差別人工難以分辨，加上火情態(tài)勢圖的生成方法步驟繁瑣，人工計算極其不便，且需要耗費大量時間，若出現(xiàn)計算錯誤生成的火情態(tài)勢圖就難以反映火場真實情況，則導(dǎo)致延誤山火災(zāi)情的救援與監(jiān)測。
無人機搭載可見光載荷獲取的可見光圖像，能夠最直觀的反應(yīng)火場地物分布情況；紅外相機能夠反應(yīng)火場紅外光譜分布情況，通過計算還能夠計算出火場地物溫度分布情況；可見光和紅外信息能夠比較全面的反應(yīng)火場基本情況。在可見光和紅外數(shù)據(jù)完備的情況下，如何進行數(shù)據(jù)處理成為關(guān)鍵，不僅需要保證可視化效果，還需要提供比較精確的火場要素相關(guān)數(shù)據(jù)。但到目前為止，還沒有利用無人機遙感多光譜圖像生成火情態(tài)勢圖的研究。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種生成火情態(tài)勢圖的系統(tǒng)，能夠解決無法根據(jù)無人機遙感多光譜圖像生成火情態(tài)勢圖的問題。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種生成火情態(tài)勢圖的系統(tǒng)，包括：
輸入判斷模塊，用于判斷接收到的數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)類型，所述數(shù)據(jù)類型包括拍攝參數(shù)、紅外圖像和可見光圖像，所述數(shù)據(jù)信息在同一拍攝時刻拍攝生成，所述紅外圖像和所述可見光圖像的圖像信息都包括每個像素點對應(yīng)的地理坐標；
拍攝參數(shù)接口模塊，用于將所述拍攝參數(shù)發(fā)送至拍攝參數(shù)處理模塊；
紅外接口模塊，用于將所述紅外圖像發(fā)送至紅外轉(zhuǎn)換模塊；
可見光接口模塊，用于將所述可見光圖像發(fā)送至可見光轉(zhuǎn)換模塊；
拍攝參數(shù)處理模塊，用于根據(jù)所述拍攝參數(shù)，計算所述紅外圖像和所述可見光圖像的每個像素點，與實際地勢對應(yīng)的映射關(guān)系；
紅外轉(zhuǎn)換模塊，用于根據(jù)透視投影變換模型，將所述紅外圖像轉(zhuǎn)換成紅外偽正攝圖；
可見光轉(zhuǎn)換模塊，用于根據(jù)透視投影變換模型，將所述可見光圖像轉(zhuǎn)換成可見光偽正攝圖；
紅外正攝糾正模塊，用于根據(jù)所述映射關(guān)系，糾正所述紅外偽正攝圖，得到紅外正攝圖；
可見光正攝糾正模塊，用于根據(jù)所述映射關(guān)系，糾正所述可見光偽正攝圖，得到可見光正攝圖；
可視化模塊，用于將所述紅外正攝圖和所述可見光正攝圖進行融合，生成火情態(tài)勢圖。
進一步地，所述系統(tǒng)還包括：
變換模型生成模塊，用于在所述紅外轉(zhuǎn)換模塊和所述可見光轉(zhuǎn)換模塊之前，根據(jù)所述數(shù)字高程模型DEM單點輔助定位算法，獲取所述紅外圖像中的定位點的地理坐標，所述定位點是指能夠確定所述紅外圖像地理區(qū)域的像素點，所述定位點的個數(shù)至少為兩個；根據(jù)所述地理坐標，計算投影參數(shù)；根據(jù)所述投影參數(shù)，生成所述透視投影變換模型。
進一步地，所述拍攝參數(shù)處理模塊，用于：
獲取所述無人機姿態(tài)參數(shù)，所述姿態(tài)參數(shù)至少包括時間、經(jīng)度、緯度、海拔高度、航跡角、俯仰角和側(cè)滾角；
獲取所述相機成像參數(shù)，所述相機成像參數(shù)至少包括元尺寸、分辨率、焦距、云臺俯仰角和云臺方位角；
根據(jù)所述無人機姿態(tài)參數(shù)和所述相機成像參數(shù)，計算所述紅外圖像的每個像素點，與所述實際地勢的地理坐標對應(yīng)關(guān)系；
根據(jù)數(shù)字高程模型DEM，所述無人機姿態(tài)參數(shù)和所述相機成像參數(shù)，計算所述紅外圖像的每個像素點，與所述實際地勢的海拔高度對應(yīng)關(guān)系；
根據(jù)所述地理坐標對應(yīng)關(guān)系和所述海拔高度對應(yīng)關(guān)系，確定所述紅外圖像與所述實際地勢對應(yīng)的所述映射關(guān)系。
進一步地，所述紅外正攝糾正模塊，用于：
根據(jù)所述映射關(guān)系，對所述紅外偽正攝圖進行逐點微分，生成所述紅外正攝圖；
進一步地，所述可見光正攝糾正模塊，用于：
根據(jù)所述映射關(guān)系，對所述可見光偽正攝圖進行逐點微分，生成所述可見光正攝圖。
進一步地，所述可視化模塊，用于：
獲取所述紅外圖像中的溫度信息；
根據(jù)所述溫度信息，判斷所述紅外圖像中的火場區(qū)域；
在所述紅外正攝圖中，標記所述火場區(qū)域，生成火場正攝圖像；
按照所述實際地勢的地勢信息，將所述火場正攝圖像和所述可見光正攝圖像疊加成所述火情態(tài)勢圖。
進一步地，所述溫度解算子模塊，用于：
將所述紅外圖像中分解成短波紅外圖像、中波紅外圖像和長波紅外圖像；
分別解算所述短波圖像的短波溫度信息、所述中波紅外圖像的中波溫度信息和所述長波紅外圖像的長波溫度信息；
按照所述紅外圖像的每個像素點對應(yīng)的地理坐標，將所述短波溫度信息、中波溫度信息、長波溫度信息疊加，生成所述紅外圖像的溫度信息。
由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供了一種生成火情態(tài)勢圖的系統(tǒng)，能夠判斷接收到的數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)類型，區(qū)分拍攝參數(shù)、紅外圖像和可見光圖像，不同數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)分類處理，使得減少不同類型的數(shù)據(jù)之間的交互提高數(shù)據(jù)的可靠性。糾正由無人機姿態(tài)不同和成像參數(shù)不同造成的定位誤差，得到正確的紅外正攝圖和可見光正攝圖。紅外正攝圖能夠穿過遮擋反映火源位置，而可見光圖像只能看到周圍環(huán)境，不能看清由于煙霧等遮擋因素的火源，所以將紅外正攝圖與可見光正攝圖疊加融合，既能看到周圍環(huán)境細節(jié)，又能明確火源位置，增加可視化效果。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為根據(jù)一優(yōu)選實施例示出的一種生成火情態(tài)勢圖的系統(tǒng)組成框圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
本發(fā)明實施例提供了一種生成火情態(tài)勢圖的系統(tǒng)，如圖1所示，包括：
輸入判斷模塊101，用于判斷接收到的數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)類型，所述數(shù)據(jù)類型包括拍攝參數(shù)、紅外圖像和可見光圖像，所述數(shù)據(jù)信息在同一拍攝時刻拍攝生成，所述紅外圖像和所述可見光圖像的圖像信息都包括每個像素點對應(yīng)的地理坐標；
拍攝參數(shù)接口模塊102，用于將所述拍攝參數(shù)發(fā)送至拍攝參數(shù)處理模塊；
紅外接口模塊103，用于將所述紅外圖像發(fā)送至紅外轉(zhuǎn)換模塊；
可見光接口模塊104，用于將所述可見光圖像發(fā)送至可見光轉(zhuǎn)換模塊；
拍攝參數(shù)處理模塊105，用于根據(jù)所述拍攝參數(shù)，計算所述紅外圖像和所述可見光圖像的每個像素點，與實際地勢對應(yīng)的映射關(guān)系；
紅外轉(zhuǎn)換模塊106，用于根據(jù)透視投影變換模型，將所述紅外圖像轉(zhuǎn)換成紅外偽正攝圖；
可見光轉(zhuǎn)換模塊107，用于根據(jù)透視投影變換模型，將所述可見光圖像轉(zhuǎn)換成可見光偽正攝圖；
紅外正攝糾正模塊108，用于根據(jù)所述映射關(guān)系，糾正所述紅外偽正攝圖，得到紅外正攝圖；
可見光正攝糾正模塊109，用于根據(jù)所述映射關(guān)系，糾正所述可見光偽正攝圖，得到可見光正攝圖；
可視化模塊110，用于將所述紅外正攝圖和所述可見光正攝圖進行融合，生成火情態(tài)勢圖。
火災(zāi)是指在時間或空間上失去控制的燃燒。不同的時間點，火勢的燃燒情況會發(fā)生較大的變化，所以拍攝火災(zāi)現(xiàn)場的圖像時需要記錄拍攝的時間信息。并且紅外圖像和可見光圖像在同一拍攝時刻拍攝，以確保拍攝到的是同樣的火勢燃燒情況。紅外圖像和可見光圖像的圖像信息都包括每個像素點對應(yīng)的地理坐標。通過地理坐標表示拍攝的紅外圖像和可見光圖像的經(jīng)緯度信息。經(jīng)緯度信息是指圖像中像素點對應(yīng)的實際地理位置的經(jīng)緯度信息。紅外圖像和可見光圖像，是無人機拍攝的遙感圖像。紅外圖像和可見光圖像可以通WIFI傳輸，模擬信號傳輸，或者無線通信芯片傳輸，在本發(fā)明實施例中對從無人機獲取紅外圖像和可見光圖像的獲取方式不做限定。紅外圖像和可見光圖像由不同的遙感器獲得，并且紅外圖像和可見光圖像在同一拍攝時刻拍攝。紅外圖像和可見光圖像的圖像信息都包括每個像素點對應(yīng)的地理坐標。地理坐標是紅外圖像和可見光圖像的圖像信息中的重要信息。由于存在地理坐標信息，才可能將平面圖像轉(zhuǎn)化為三維圖像。
透視投影是為了獲得接近真實三維物體的視覺效果，而在二維的紙或者畫布平面上繪圖或者渲染的一種方法。透視投影具有消失感、距離感、相同大小的形體呈現(xiàn)出有規(guī)律的變化等一系列的透視特性，能逼真地反映形體的空間形象。透視投影通常用于動畫、視覺仿真以及其他具有真實性反映的方面。基本的透視投影模型由視點和視平面兩部分構(gòu)成。視點可以認為是觀察者的位置，也就是觀察三維世界的角度。
在透視投影變換模型中包括視點位置信息，以紅外圖像或可見光圖像偽視平面，將二維的紅外圖像轉(zhuǎn)換為三維的紅外偽正攝圖，將二維的可見光圖像轉(zhuǎn)換為三維的可見光偽正攝圖。由于拍攝紅外圖像時無人機姿態(tài)和相機成像參數(shù)不能完全相同，所以根據(jù)透視投影變換模型直接得到的紅外偽正攝圖和可見光偽正攝圖，與實際地勢相比會存在較大的區(qū)別。
無人機的飛行角度、海拔高度的不同，同一時刻拍攝的相同區(qū)域的圖像轉(zhuǎn)換的偽正攝圖不完全相同。相機成像參數(shù)包括相機焦距、分辨率等等，不同的相機成像參數(shù)統(tǒng)一時刻拍攝的相同區(qū)域的圖像轉(zhuǎn)換的偽正攝圖也不完全相同。為了能夠?qū)⑴臄z的圖像經(jīng)投影透視變換后能夠得到相同的圖像，所以需要計算拍攝時刻無人機姿態(tài)參數(shù)和相機成像參數(shù)對拍攝的圖像的影響。將拍攝時刻的無人機姿態(tài)參數(shù)和相機成像參數(shù)，與無人機和相機的標準拍攝情況相比，計算紅外圖像和可見光圖像的每個像素點與實際地勢對應(yīng)的映射關(guān)系，實際地勢的標準參數(shù)包括經(jīng)度、緯度和海拔高度。
根據(jù)映射關(guān)系，糾正三維的紅外偽正攝圖和可見光偽正攝圖，以使得等到的紅外正攝圖和可見光正攝圖與實際地勢的一致性更高。
根據(jù)紅外正攝圖和可見光正攝圖相同的地理位置信息，將兩種圖進行融合疊加，生成圖像內(nèi)容疊加地理信息未變的火情態(tài)勢圖。
標記火場可以將火場位置高亮顯示，可以將火場位置以區(qū)別于背景的顏色顯示，還可以通過將火場位置邊界用閃爍的線條圈出，在本發(fā)明實施例中對標記火場的標記方式不做限定。
上述方法是對單個無人機拍攝的紅外圖像和可見光圖像的處理，而單個無人機通常不能拍攝到整個火場情況，所以由多個無人機共同拍攝。為了反映火場的整體情況，在根據(jù)每組紅外圖像和可見光圖像生成火情態(tài)勢圖之后，將多個火情態(tài)勢圖進行拼接。在拼接時根據(jù)火情態(tài)勢圖中的地理坐標信息進行拼接，使得最后得到的整個火場的火情態(tài)勢圖中完整且不重復(fù)的包含整個火場所在的地域圖像。
進一步地，所述系統(tǒng)還包括：
變換模型生成模塊，用于在所述紅外轉(zhuǎn)換模塊和所述可見光轉(zhuǎn)換模塊之前，根據(jù)所述數(shù)字高程模型DEM單點輔助定位算法，獲取所述紅外圖像中的定位點的地理坐標，所述定位點是指能夠確定所述紅外圖像地理區(qū)域的像素點，所述定位點的個數(shù)至少為兩個；根據(jù)所述地理坐標，計算投影參數(shù)；根據(jù)所述投影參數(shù)，生成所述透視投影變換模型。
定位點是指能夠確定紅外圖像地理區(qū)域的像素點，定位點的個數(shù)至少為兩個。為了通過定位點確定紅外圖像拍攝的實際地理區(qū)域，所以需要確定紅外圖像的經(jīng)緯度的邊界值，所以至少需要選取包括最大經(jīng)度、最小經(jīng)度、最大緯度和最小緯度四個范圍數(shù)據(jù)的兩個定位點。定位點是紅外圖像中的像素點，該像素點能夠確定紅外圖像地理區(qū)域。
DEM(Digital Elevation Model，數(shù)字高程模型)是通過有限的地形高程數(shù)據(jù)實現(xiàn)對地形曲面數(shù)字化模擬，即地形表面形態(tài)的數(shù)字化表達，是用一組有序數(shù)值陣列形式表示地面高程的一種實體地面模型。通過DEM單點輔助定位算法，獲取紅外圖像中定位點的地理坐標。投影參數(shù)包括視點位置，視點與圖像的距離等等。根據(jù)地理坐標和圖像信息，計算的投影參數(shù)，能夠使得紅外圖像經(jīng)投影變換后能夠與DEM相適應(yīng)。透視投影變換模型是根據(jù)紅外圖像計算得到的，但是由于拍攝紅外圖像和可見光圖像是同一時刻而且視角相同，所以兩種圖像的透視投影變換模型相同。透視投影變換模型也可以根據(jù)可見光圖像計算得到，且與根據(jù)紅外圖像計算透視投影變換模型的方法類似。
進一步地，所述拍攝參數(shù)處理模塊105，用于：
獲取所述無人機姿態(tài)參數(shù)，所述姿態(tài)參數(shù)至少包括時間、經(jīng)度、緯度、海拔高度、航跡角、俯仰角和側(cè)滾角；
獲取所述相機成像參數(shù)，所述相機成像參數(shù)至少包括元尺寸、分辨率、焦距、云臺俯仰角和云臺方位角；
根據(jù)所述無人機姿態(tài)參數(shù)和所述相機成像參數(shù)，計算所述紅外圖像的每個像素點，與所述實際地勢的地理坐標對應(yīng)關(guān)系；
根據(jù)數(shù)字高程模型DEM，所述無人機姿態(tài)參數(shù)和所述相機成像參數(shù)，計算所述紅外圖像的每個像素點，與所述實際地勢的海拔高度對應(yīng)關(guān)系；
根據(jù)所述地理坐標對應(yīng)關(guān)系和所述海拔高度對應(yīng)關(guān)系，確定所述紅外圖像與所述實際地勢對應(yīng)的所述映射關(guān)系。
進一步地，所述紅外正攝糾正模塊108，用于：
根據(jù)所述映射關(guān)系，對所述紅外偽正攝圖進行逐點微分，生成所述紅外正攝圖；
進一步地，所述可見光正攝糾正模塊109，用于：
根據(jù)所述映射關(guān)系，對所述可見光偽正攝圖進行逐點微分，生成所述可見光正攝圖。
進一步地，所述可視化模塊110，用于：
獲取所述紅外圖像中的溫度信息；
根據(jù)所述溫度信息，判斷所述紅外圖像中的火場區(qū)域；
在所述紅外正攝圖中，標記所述火場區(qū)域，生成火場正攝圖像；
按照所述實際地勢的地勢信息，將所述火場正攝圖像和所述可見光正攝圖像疊加成所述火情態(tài)勢圖。
進一步地，所述溫度解算子模塊，用于：
將所述紅外圖像中分解成短波紅外圖像、中波紅外圖像和長波紅外圖像；
分別解算所述短波圖像的短波溫度信息、所述中波紅外圖像的中波溫度信息和所述長波紅外圖像的長波溫度信息；
按照所述紅外圖像的每個像素點對應(yīng)的地理坐標，將所述短波溫度信息、中波溫度信息、長波溫度信息疊加，生成所述紅外圖像的溫度信息。
由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供了一種生成火情態(tài)勢圖的系統(tǒng)，能夠判斷接收到的數(shù)據(jù)信息的數(shù)據(jù)類型，區(qū)分拍攝參數(shù)、紅外圖像和可見光圖像，不同數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)分類處理，使得減少不同類型的數(shù)據(jù)之間的交互提高數(shù)據(jù)的可靠性。糾正由無人機姿態(tài)不同和成像參數(shù)不同造成的定位誤差，得到正確的紅外正攝圖和可見光正攝圖。紅外正攝圖能夠穿過遮擋反映火源位置，而可見光圖像只能看到周圍環(huán)境，不能看清由于煙霧等遮擋因素的火源，所以將紅外正攝圖與可見光正攝圖疊加融合，既能看到周圍環(huán)境細節(jié)，又能明確火源位置，增加可視化效果。
本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本發(fā)明的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識或慣用技術(shù)手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。
應(yīng)當理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。