基于GIS去抖动火点定位系统的设计与实现

摘要

近年来随着世界人口的不断增长，森林资源正在逐渐变得更为宝贵，更多的工业化生产需要使用这一资源，但是，由于森林本身再生周期较长，所以一旦产生森林火灾，便会造成难以挽回的损失。因此，开发一个可靠性高、定位准确、报警及时的林火监测系统是非常必要的。
　　目前国内林区使用的基于GIS的林火监测系统，利用云台摄像机完成火灾观测，但是由于云台摄像机镜头本身的畸变误差和林区的恶劣环境造成的观测塔晃动，都会对火点定位的准确度造成一定的影响，产生的定位误差在林区地形的影响下，会造成扑救搜索的过程中效率的降低。所以本课题的重点是使用相应的图像处理技术，从而对林区火灾进行准确定位。
　　本文首先介绍了项目的实际背景、项目的意义，以及国内外林火监测系统的基本情况，并分析了目前国内林火检测系统存在的主要问题。
　　在第2章中，对本文设计的系统中用到的一些技术进行详细的介绍，包括地理信息系统、数字高程模型以及定位火点的方法、摄像机本身的光学模型以及一些常用的容错技术。
　　第3章是本文的重点之一，这一章介绍了基于FPGA和NiosⅡ开发的去抖动火点定位系统的各模块的基本功能，并对系统的整体架构进行描述，而且在设计系统的过程中考虑到相应的容错设计，此外，还设计了前端采集节点与后端控制中心之间的通信协议，包括帧类型和帧内容。
　　第4章也是本文的重点之一，这一章介绍了定位火点的图像处理的相应算法流程，包括对图像进行阈值分割、图像腐蚀、特征提取，最后对图像特征信息进行处理，刨除孤立的模糊点，最后提出相应的聚类算法，得到火点的像素信息，从而完成火点的定位。
　　在第5章中，利用了数学工具MATLAB建立空间地理模型，并利用系统内的处理算法对火点进行定位，多次试验从而分别计算相应的晃动程度或者畸变情况与平均定位误差与的对应关系，从而分析系统的定位的准确程度。
　　最后，对本文进行了归纳总结，本论文设计的算法可以提高定位的精准程度,相应的对准手段也可以降低镜头畸变的影响。

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第1章 绪 论

1.1课题的来源及研究背景

1.2国内外在该方向的研究现状及分析

1.3主要研究内容

1.4 本文研究内容及组织结构

第2章 去抖动火点定位系统关键技术分析

2.1 GIS技术

2.2基于数字高程模型的目标定位

2.3摄像机光学标定模型

2.4容错设计理论

2.5 本章小结

第3章 火点定位系统总体框架设计与实现

3.1系统硬件架构设计

3.2系统软件框架设计

3.3系统内容错设计

3.4通信协议设计

2.2反向帧信息类型

2.3反向帧帧内容

3.5 系统实现平台展示

3.6 本章小结

第4章 火点去抖动算法研究与实现

4.1图像的预处理

4.2图像抖动模型

4.3 C均值聚类

4.4图像去抖动算法的实现方案

4.5 本章小结

第5章 火点去抖动定位系统性能仿真及误差分析

5.1火点去抖动定位系统MATLAB仿真平台设计

5.2火点定位误差仿真分析

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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