红外成像技术在森林防火中的应用

　　1、红外图像编码

　　MPEG4是ISO 及IEC 联合技术委员会下设一个工作组， 它开发的标准通常称为MPEG 标准，主要有MPEG-1(VCD)，MPEG-2(DVD 和数字电视)，MPEG-4(internet 视频应用)，在视频监控领域均可按照需求，选用这些标准。其中MPEG-1 主要针对1.5Mbit/s 以下码率的数字存储媒体应用的活动图像及其伴音编码;MPEG-2 标准制定了视频网上传播协议，当MPEG 的视频信号打包传输流(Transport Stream，TS)后，可以在广域网或局域网上实现视频的流式播放， 它可以适应不同应用的需要和不同终端接收设备的限制，其视频码率范围是220Mbit/s;MPEG-4 标准主要是提供极低速率的视频流，使视频流在Internet以及移动通信网上实现视频应用。

　　2、图像预处理

　　系统抓取的是一幅384×288 大小的RGB 红外图像， 在对图像进行火点识别之前必须先将图像转换为灰度图像。经试验表明R、G、B3个分量采用如下公式进行转换得到的灰度图像效果最好：bmpdata[x,y]= 0.299×red + 0.587×green + 0.114×blue 式中bmpdata [x,y] 表示灰度图像第x 行第y 列像素的灰度值(大小是0～255);red、green、blue 分别代表RGB 图像中第x 行第y 列像素的R、G、B 三个分量值。

　　3、火点识别

　　预处理完的灰度图像与普通相机图片明显不同，它不是人眼能看到的目标可见光图像，而是目标表面温度分布图像。由于森林火灾的火焰温度一般远在600°C 以上，在波长为：3～5μm 红外线的波段上有较强的辐射，而背景的林地植被的地表温度一般仅有20～30°C，甚至更低，与火焰有较大的反差，在图像上可清晰的显示出来。温度越高的区域图像的灰度值就越大，表现在图像上就越亮。根据试验调整红外摄像机的亮度和对比度，使温度为100°C 的点在图像上的灰度值为150，因此，可以根据试验事先设置着火点温度的阀值，当灰度值高于这一阀值时系统便认为发现着火点。为了提高系统灵敏度和可靠性，火点识别时还可以对图像中发现异常点的个数设置阀值。当发现的异常点超过阀值之后才认为发现着火点。这样不仅可以尽量减少系统误报次数，还可以提高系统工作的可靠性。

　　四、结束语

　　森林火灾是世界性的林业重要灾害之一，随着中国造林事业的不断发展，防火工作成为首要任务。红外成像应用在森林防火中相比于传统的防火方式最大优点就是不需要可见光的支持，这对于受光线限制的林区或者是在夜间探测的情况下，极大的便于火情的早期发现和预防，而且大大降低了森林防火工作中的成本。

　　由于我国生态建设进程加快，森林资源丰富，风景旅游区林草茂密，以森林景观为主的风景旅游区面积不断扩大，林区可燃物增多，面临着林火隐患和森林火灾威胁，防火任务日益艰巨。森林防火工作仍存在野外火源管理难度大，林区火灾隐患增多等薄弱环节。如何提升森林防火现代化水平，及时掌握了解各个林区、风景旅游区的现状，及早发现火情，将森林火灾带来的损失减少到最小，是目前急需解决的。基于红外热成像原理的森林防火预警系统，利用热成像原理与视频监控系统结合监测火灾及其他异常事件，易于集成，并实现了网络化，是现代森林防护系统的有效解决方案。

　　【作者单位：天津市公共安全技术防范行业协会】

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