基于红外热成像的长大隧道火灾识别与定位技术研究

摘要

建设长大公路隧道交通极大地缩短了行车里程，让地域之间的联系变得更加紧密。然而隧道内由于交通事故、车载货物的自燃等引发的火灾时有发生，致使行车效率大幅下降，甚至造成大量的人员伤亡和财产的损失。同时，隧道的空间结构、地理位置特殊性，使得隧道火灾的救援相比普通室内、外火灾更加艰难。本论文以公路隧道内火灾救援为研究对象，侧重于通过机器视觉来识别、定位火灾源，旨在为及时精准地灭火提供技术支撑，从而最大程度地减少损失。
　　本论文首先针对红外热成像图中火灾源在像素坐标系中的识别与定位问题，采用了两种方法；其一是根据红外热像图三色火焰颜色模型，经过颜色匹配、色域分割，定位火灾源的质心像素坐标；其二是对二值化的热成像图进行火焰尖角特性、火焰可疑区域相关性和稳定性提取，来定位火灾源可疑区域的质心像素坐标。然后，在融合上述两种方法所获得的火灾源像素坐标的基础上，针对火灾源在世界坐标系中的定位问题，一方面利用红外热成像图中三组消失点信息反推像素平面坐标系与世界坐标系水平地面之间的关系矩阵，另一方面通过大量实验数据进行多项式拟合来得到像素坐标与世界坐标的转换函数。最后，结合公安部下发消防产品技术指标要求对上述方法结果进行了印证，并分析了提升火灾源定位精度的办法，给出了工程应用过程中针对不同场景需求采取不同办法的建议。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 隧道火灾检测的国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 火灾红外热成像

2.1 红外热成像系统

2.2 隧道火灾的演变过程

2.3 火灾红外热像图特性

2.4 本章小结

第3章 基于红外热成像的火灾特征识别

3.1 红外热像图的预处理

3.2 火灾可疑区域的判定

3.3 火灾像素坐标的给定

3.4 本章小结

第4章 基于热像图的火灾空间定位

4.1 红外热像仪的坐标系统

4.2 基于消失点的相机参数标定

4.3 隧道火灾坐标位置描述

4.4 本章小结

第5章 面向工程应用的隧道火灾定位性能分析

5.1 隧道消防炮灭火技术指标及火灾定位性能分析

5.2 基于多项式拟合的火灾定位分析

5.3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢