森林火点检测系统的设计与实现

李相海

摘要：随着互联网技术的发展，传统的人工监控森林火灾已经被互联网监控所取代。该文使用Visual Studio 2010开发环境，融合了OpenCV计算机视觉技术和图像视频处理等一系列技术，开发了以摄像头抓取森林视频图像来检测火点，通过从持续的视频帧图像中来检测出火点目标，并对火点目标进行标记向工作人员发出报警声，满足对森林实时火点的监控，有效保障森林的安全。

关键词：森林火点检测;互联网监控;计算机视觉技术;图像视频处理

中图分类号：G642文献标识码：A        文章编号：1009-3044（2018）36-0066-02

Abstract：With the development of Internet technology， traditional manual monitoring of forest fires has been replaced by Internet monitoring. This paper use Visual Studio 2010 development environment， combines the OpenCV computer vision technology and a series of image and video processing technology， developed by cameras capture video images to detect forest fire， through the continuous video frames to detect the point target in the image， and Mark the target of fire and send alarm sound to the staff.It can meet the real-time monitoring of forest fire and effectively ensure forest safety.

Key words：Forest fire detection; Internet monitoring; Computer vision technology; Image video processing

1 概述

現如今大片区域的火灾监控技术，依旧是世界各国火灾科学家的研发的课题之一。尤其是在一片很宽阔的地方上出现许多障碍物的时候，火灾在发生的时候产生的产物会因为空间的高度或者湿度而发生改变，而传统的火灾检测器如感温检测器、感烟检测器、感光火灾探测器，它们只有当火灾的险情达到某种界限时，才会对森林出现的火灾灾情做出及时有效的预警。在大片区域等复杂的环境情况下，传统的火灾检测器很难在这种环境下做出及时有效的响应，所以现有的火灾检测系统存在着许多的不足与缺陷。而图像监控技术能够在人们疲劳的时候进行全天候的监控某一区域，通过视频图像可以及时并精确地向人们发出火灾预警[1]。

2 系统分析与设计

根据森林火灾监控的需要，该系统应具有用户登录、用户管理、图片火点检测、视频火点检测、摄像头火点检测等功能。根据系统开发的需要，将系统分为前台和后台两个部分设计，前台主要完成用户登录、图片检测、视频检测、摄像头检测等，后台主要完成用户管理、图片管理、视频管理以及摄像头管理等。

森林火点检测系统的主要功能模块图如图1所示。

3 系统主要部分功能实现

下面仅仅展示森林火点检测系统的部分功能实现界面：主界面展示、图片检测展示、视频检测展示、摄像头检测展示。下面介绍几个主要的模块。

3.1 系统主界面

进入系统前，用户需要先登录（用户分为管理员用户和普通用户），登录界面如图2所示。管理员和普通用户对应的权限不同，管理员可操作功能最多，下面以管理员用户登录后进入主界面如图3所示。

3.2 图片检测

不同用户登录后都可以对文件中的图片进行火点的检测，点击图片按钮弹出对话框选择要检测的图片，界面中会标记显示出图片中出现的火点情况，并且显示出该图片的处理后的二值化图像。图片界面检测如图4所示。

采用多组样本图片进行火点的检测，减少误差的判定，实现基本每一张图片都可以检测出来。

3.3 视频检测

在本森林火点检测的系统中，用户还可以对文件中的视频进行火点的检测，点击界面中的打开视频按钮选择要检测的视频文件，通过播放区域的进度条来控制视频播放的进展，当播放区域中出现火点的时候，本系统会把出现的火点标记出来，并且在二值化图像中会实时的显示播放视频的二值化图像，可以向用户更清晰的显示出检测出来的火点的信息，使用户能够更直观的了解火点的火势情况。视频检测界面如图5所示。

3.4 摄像头检测

1） 实时录制：当点击打开摄像头的时候就会进行视频文件格式的操作，选择视频保存的文件格式进行视频文件的录入，在实时监控的过程中如果出现火点，显示区域中会将出现的火点标记出来，并且在二值化区域显示出二值化图像，再有火点的时候该系统会向用户提出警示发出报警声。

2） 摄像头的切换：在森林火点检测系统中如果要对某片森林进行监控，肯定要用到多个摄像头进行全方位的安全监控，用户可以通过改变摄像头的编号来进行摄像头之间的切换，实时对整片森林的安全监控。

3） 摄像头的位置：在森林火点检测系统中对某片森林进行监控，如果出现火点，肯定不能通过工作人员对森林的熟悉来确定出现火点的位置，本系统中在安置每个摄像头的时候，每个摄像头对应一个经纬度信息，每次调用摄像头的时候相应的摄像头编号也会显示出来，通过摄像头的经纬度就可以知道火点出现的位置信息，工作人员就能够迅速及时地将火势给控制住，使森林能够免遭火势的侵害。

4） 警报声：当本系统进行实时监控的时候，如果视频中出现火点，该系统会向正在监控的工作人员发出报警声，毕竟人的精力是有限的，有时难免会出现一些错误，但该系统就很好地弥补了这一点，使森林出现火灾的时候能够第一时间让工作人员了解这一信息，迅速地将火势控制住。

4 结束语

本文采用图像识别和图像处理技术，通过摄像头采集视频图像信息，经过图像处理技术，再通过RGB和HSI这两个主要判据识别技术进行火灾火点的识别[4]，实现对森林火灾的预警。通过该系统的应用，用户可以通过摄像头监控森林，了解到森林的现状，而且不用工作人员自己亲自到森林里面去观察，自由操作[5]。没有时间的限制，也没有地形的限制，不需要亲自到现场查看，就可以了解到自己想要了解到的森林的各种状态。

参考文献：

[1] 马新明，赵晓莉，时雷，等. 基于OpenCV的图像处理系统设计与实现[J]. 河南农业大学学报，2014（1）：87-90.

[2] 秦小文，温志芳，乔维维. 基于OpenCV的图像处理[J]. 电子测试，2011（7）：39-41.

[3] 王福斌，李迎燕，刘杰，等. 基于OpenCV的机器视觉图像处理技术实现[J]. 机械与电子，2010（6）：54-57.

[4] 杨辉. 智能视频监控中运动目标检测与预警的研究与实现[D].镇江：江苏科技大学，2014.

[5] 杨博. 基于VFW和OpenCV的智能视频监控系统研究[D].西安：西安科技大学，2014.

[通联编辑：王力]