基于雙目視覺進(jìn)行火源定位和滅火的方法及其機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于雙目視覺進(jìn)行火源定位和滅火的方法及其機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著機(jī)器視覺以及紅外熱成像技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)紅外與可見光雙目視覺的研究也越來越多，在安防監(jiān)控、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域，為了獲得全方位的信息，人們嘗試將紅外與可見光圖像做融合，已經(jīng)取得了很多成果，也改變了很多行業(yè)的技術(shù)瓶頸，然而，在危險(xiǎn)化學(xué)品倉庫巡檢、火災(zāi)救援等領(lǐng)域，該技術(shù)還沒有得到很好的推廣應(yīng)用。
[0003]危險(xiǎn)化學(xué)品倉庫由于儲(chǔ)存了很多易燃、易爆、有毒、有害等化學(xué)物質(zhì)，其安全狀況也越來越得到了人們的廣泛關(guān)注，尤其是近期發(fā)生的天津港“8.12”特別重大爆炸事故，對(duì)人民的生命、財(cái)產(chǎn)帶來了嚴(yán)重的損害，同時(shí)也對(duì)周圍環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響。
[0004]對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品倉庫的監(jiān)管，最主要的就是對(duì)內(nèi)部存儲(chǔ)的化學(xué)品種類、數(shù)量、周圍環(huán)境溫度等做監(jiān)控，大部分火災(zāi)事故的發(fā)生都是由溫度過高引起的，紅外熱成像技術(shù)由于具有非接觸性測(cè)溫以及全屏測(cè)溫的優(yōu)點(diǎn)，非常適合危險(xiǎn)化學(xué)品倉庫的監(jiān)控。
[0005]目前對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品倉庫的監(jiān)管還是主要靠人工監(jiān)管，常常存在監(jiān)管不到位，發(fā)現(xiàn)火災(zāi)不及時(shí)等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種代替人進(jìn)行危險(xiǎn)化學(xué)品倉庫監(jiān)管、智能分析火源位置、對(duì)火源進(jìn)行精準(zhǔn)滅火的基于雙目視覺進(jìn)行火源定位和滅火的方法及其機(jī)器人。
[0007]基于雙目視覺進(jìn)行火源定位和滅火的機(jī)器人，包括:
[0008]前端攝像機(jī)模塊，所述前端攝像機(jī)模塊由紅外熱成像儀和低照度可見光攝像機(jī)組成，所述前端攝像機(jī)模塊與圖像采集模塊相連；
[0009]圖像采集模塊，所述圖像采集模塊采集紅外熱成像圖像和可見光圖像后，首先對(duì)紅外熱成像圖像進(jìn)行分析，判斷是否存在溫度異常且符合火源特征的區(qū)域，如果發(fā)現(xiàn)溫度異常且符合火源特征的區(qū)域，則將該區(qū)域?qū)?yīng)的紅外熱成像圖像和可見光圖像傳輸給數(shù)據(jù)處理及控制模塊；所述判斷是否存在溫度異常且符合火源特征的區(qū)域方法為:首先通過溫度閾值分割，篩選出紅外熱成像圖像中的高溫區(qū)域，然后通過圖像匹配，在可見光圖像中找到對(duì)應(yīng)的高溫區(qū)域，對(duì)可見光圖像中的高溫區(qū)域做RGB顏色分析，與火焰的顏色特征做比較，判斷是否為真實(shí)火源區(qū)域；
[0010]所述數(shù)據(jù)處理及控制模塊由雙目測(cè)距單元和控制單元組成，所述雙目測(cè)距單元對(duì)所述溫度異常且符合火源特征的區(qū)域做三維坐標(biāo)定位，并把定位出來的三維坐標(biāo)發(fā)送給所述控制單元，所述控制單元發(fā)出控制指令，所述控制指令包括滅火槍角度調(diào)整、滅火槍噴射壓力調(diào)整；
[0011 ] 滅火裝置模塊，所述滅火裝置模塊包括可噴射滅火物質(zhì)的滅火槍；
[0012]無線傳輸模塊，所述無線傳輸模塊將所述圖像采集模塊采集的紅外熱成像圖像和可見光圖像發(fā)送出去；還接收遠(yuǎn)程指令傳輸給所述數(shù)據(jù)處理及控制模塊；
[0013]機(jī)器人載體。
[0014]優(yōu)選地，所述機(jī)器人載體由履帶機(jī)器人構(gòu)成。
[0015]優(yōu)選地，所述紅外熱成像儀和低照度可見光攝像機(jī)左右水平設(shè)置且間距4-8cm。
[0016]本發(fā)明基于雙目視覺進(jìn)行火源定位和滅火的方法，包括以下步驟:
[0017]S1，啟動(dòng)前端攝像機(jī)模塊，對(duì)周圍環(huán)境做圖像掃描，并將周圍環(huán)境的紅外熱成像圖像和可見光圖像發(fā)送給圖像采集模塊；
[0018]S2，所述圖像采集模塊對(duì)紅外熱成像圖像進(jìn)行分析，判斷是否存在溫度異常且符合火源特征的區(qū)域，如果發(fā)現(xiàn)溫度異常且符合火源特征的區(qū)域，則將該區(qū)域?qū)?yīng)的紅外熱成像圖像和可見光圖像傳輸給數(shù)據(jù)處理及控制模塊；判斷是否存在溫度異常且符合火源特征的區(qū)域方法為:首先通過溫度閾值分割，篩選出紅外熱成像圖像中的高溫區(qū)域，然后通過圖像匹配，在可見光圖像中找到對(duì)應(yīng)的高溫區(qū)域，對(duì)可見光圖像中的高溫區(qū)域做RGB顏色分析，與火焰的顏色特征做比較，判斷是否為真實(shí)火源區(qū)域；
[0019]S3，所述數(shù)據(jù)處理及控制模塊中的雙目測(cè)距單元對(duì)所述溫度異常且符合火源特征的區(qū)域做三維坐標(biāo)定位，并把定位出來的三維坐標(biāo)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)處理及控制模塊中的控制單元，所述控制單元發(fā)出控制指令，所述控制指令包括滅火槍角度調(diào)整、滅火槍噴射壓力調(diào)整；
[0020]S4，啟動(dòng)滅火裝置模塊，所述滅火裝置模塊包括可噴射滅火物質(zhì)的滅火槍，根據(jù)所述控制單元發(fā)出的控制指令調(diào)整滅火槍角度和滅火槍噴射壓力；
[0021]S5，所述圖像采集模塊重新采集可見光圖像并對(duì)S2步驟中定位的所述溫度異常且符合火源特征的區(qū)域，做RGB顏色分析，和火焰的顏色特征做比較，如果當(dāng)前的RGB顏色分析結(jié)果與火焰的顏色特征不符合，說明此處火源已經(jīng)被撲滅。
[0022]優(yōu)選地，所述前端攝像機(jī)模塊、圖像采集模塊、數(shù)據(jù)處理及控制模塊和滅火裝置模塊均以履帶機(jī)器人為載體，步驟S2中，如果沒有發(fā)現(xiàn)溫度異常且符合火源特征的區(qū)域，所述數(shù)據(jù)處理及控制模塊發(fā)送移動(dòng)位置指令給履帶機(jī)器人；步驟S5中經(jīng)過RGB顏色分析，說明此處火源已經(jīng)被撲滅后，所述數(shù)據(jù)處理及控制模塊發(fā)送移動(dòng)位置指令給履帶機(jī)器人。
[0023]本發(fā)明的前端攝像機(jī)模塊，實(shí)時(shí)采集周圍環(huán)境的紅外熱成像圖像和可見光圖像并發(fā)送給圖像采集模塊，圖像采集模塊對(duì)紅外熱成像圖像進(jìn)行分析，將溫度異常且符合火源特征的區(qū)域?qū)?yīng)的紅外熱成像圖像和可見光圖像傳輸給數(shù)據(jù)處理及控制模塊，數(shù)據(jù)處理及控制模塊中的雙目測(cè)距單元對(duì)所述溫度異常且符合火源特征的區(qū)域做三維坐標(biāo)定位，并把定位出來的三維坐標(biāo)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)處理及控制模塊中的控制單元，所述控制單元發(fā)出控制指令調(diào)整滅火槍角度和噴射壓力，本發(fā)明通過引入計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，代替人進(jìn)行危險(xiǎn)化學(xué)品倉庫監(jiān)管，將紅外熱成像儀和低照度可見光攝像機(jī)變成了機(jī)器人的“眼睛”，既能發(fā)現(xiàn)火源位置，又能計(jì)算出火源的具體三維坐標(biāo)參數(shù)，調(diào)整滅火槍的噴射角度和噴射壓力，及時(shí)、精準(zhǔn)消滅火源。
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的基于雙目視覺進(jìn)行火源定位和滅火的方法及其機(jī)器人作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明基于雙目視覺進(jìn)行火源定位和滅火的機(jī)器人原理框圖；
[0026]圖2為本發(fā)明基于雙目視覺進(jìn)行火源定位和滅火的機(jī)器人一種實(shí)施方式的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]參見圖1和圖2，本發(fā)明基于雙目視覺進(jìn)行火源定位和滅火的機(jī)器人，包括:
[0028]前端攝像機(jī)模塊2，前端攝像機(jī)模塊2由紅外熱成像儀和低照度可見光攝像機(jī)組成，紅外熱成像儀和低照度可見光攝像機(jī)左右水平設(shè)置且間距4-8cm，前端攝像機(jī)模塊2與圖像采集模塊相連；
[0029]圖像采集模塊，圖像采集模塊是由DSP+FPGA構(gòu)成的圖像采集處理板，圖像采集模塊采集紅外熱成像圖像和可見光圖像后，首先對(duì)紅外熱成像圖像進(jìn)行分析，判斷是否存在溫度異常且符合火源特征的區(qū)域，如果發(fā)現(xiàn)溫度異常且符合火源特征的區(qū)域，則將該區(qū)域?qū)?yīng)的紅外熱成像圖像和可見光圖像傳輸給數(shù)據(jù)處理及控制模塊；判斷是否存在溫度異常且符合火源特征的區(qū)域方法為:首先通過溫度閾值分割，篩選出紅外熱成像圖像中的高溫區(qū)域，然后通過圖像匹配，在可見光圖像中找到對(duì)應(yīng)的高溫區(qū)域，對(duì)可見光圖像中的高溫區(qū)域做RGB顏色分析，與火焰的顏色特征做比較，判斷是否為真實(shí)火源區(qū)域；火焰的顏色與溫度具有相關(guān)關(guān)系，從焰心到火焰外表面溫度逐漸升高，其顏色依次為暗紅色、紅色、橙色、黃色、藍(lán)白色和白色，因此可以通過對(duì)圖像做RGB顏色分析判斷是否為真實(shí)火焰區(qū)域。
[0030]數(shù)據(jù)處理及控制模塊由雙目測(cè)距單元和控制單元組成，雙目測(cè)距單元對(duì)溫度異常且符合火源特征的區(qū)域做三維坐標(biāo)定位，并把定位出來的三維坐標(biāo)發(fā)送給控制單元，控制單元發(fā)出控制指令，控制指令包括滅火槍角度調(diào)整、滅火槍噴射壓力調(diào)整；其中雙目測(cè)距單元是基于OpenCV函數(shù)實(shí)現(xiàn)的，OpenCV是一個(gè)開源的跨平臺(tái)計(jì)算機(jī)視覺庫，通過立體匹配獲得視差參數(shù)，以此為基礎(chǔ)，求出三維坐標(biāo)。
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