基于机器视觉的大空间建筑火源定位方法研究

摘要

随着国民经济迅速发展,大空间建筑日益增多,因其特殊性和复杂性,导致传统的火源探测和灭火设施的功能很难施展。近年来,图像型火灾探测技术已很好地应用在大空间建筑消防中,智能消防炮灭火技术也得到一定的应用,论文在研究传统智能消防炮火源定位方法的基础上,针对其明显滞后性的缺点,采用基于平行双目立体视觉的火源定位方法,提高了火源定位的实时性和准确性,具有重要的应用价值。
　　论文采用平行双目立体视觉和三维信息重建技术来确定大空间建筑火源的三维坐标。首先,用张氏平面标定法对摄像机内部参数进行定标;其次,用SURF算法提取火焰图像特征点,进行快速灰度相关粗匹配,然后估计基础矩阵以恢复对极几何关系,再用SURF算法进行特征点立体匹配。其中,为了提高定位的实时性和准确度,在基础矩阵估计时,采用了一种运算速度较快、准确度较高的先LMedS后M-Estimators的估计方法,即先用LMedS算法去除异常匹配点,再用M-Estimators算法去除定位噪声;在保持SURF匹配算法优点的基础上,对其匹配搜索策略改进,采用特征集分组,按组依次匹配的策略,提高了匹配的精度和时效性;最后,由摄像机内部参数和基础矩阵计算出本质矩阵,对本质矩阵进行奇异值分解得到平行双目摄像机相对位置的外部参数,再利用三维重建技术,来确定火源三维深度信息。
　　经仿真实验证明,论文的定位方法不仅能保证火源定位的实时性要求,还可以提高火源定位的精确度,可以满足大空间建筑火源空间定位的要求。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 国内外研究现状分析

1.3 课题主要研究内容和章节安排

2 双目立体视觉原理

2.1 双目立体视觉系统

2.2 摄像机成像几何模型

2.3 摄像机标定

2.4 双目立体视觉中的极线几何

2.5 本章小结

3 大空间建筑火源定位方法

3.1 火源定位技术

3.2 大空间建筑火源定位摄像机标定

3.3 基础矩阵F估计

3.4 特征点提取与匹配

3.5 三维信息重建

3.6 本章小结

4 火源定位实验结果及分析

4.1 摄像机内部参数标定实验结果与分析

4.2 基础矩阵估计实验结果与分析

4.3 SURF特征点提取和匹配

4.4 火源三维深度计算

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

研究成果