林火视频监控系统建设技术要点

普通球机或 枪机加普通云台
基本不作处理 直接视频信号传输 采用视频编码器 转换为网络视频信 号图像分辨率可达 D1 直接网络视频信号 传输图像分辨率可 达720p，1080p
有线方式 传输距离有限
CRT电视墙显示 主控键盘控制
只有人工集中观察 没有智能辅助
低照度摄像机 10 年代 变焦镜头（透雾功 之前 能）重型云台（角 度回传） 近三 高清网络摄像机 年来 红外热成像摄像机 高清变焦镜头 网络重型云台
二、林火视频监测系统的主要构成
林火视频监控系统
前端设备
图像采集系统 图像编码系统 视频传输系统 前端智能识别系统 安装塔台 承载平台(云台、球台) 防护罩/设备箱 供电系统 防盗系统
控制平台
图像 传输 网络
控制系统 图像解码器 视频矩阵 大屏幕显示系统 图存存储查询 ＧＩＳ平台 防火数据库 自动识别系统软件 火点定位模块
森林防火视频监控系统建设 技术要点
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森林防火视频监控系统建设技术要点
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视频监控技术的发展历程
视频监控系统的构成
视频监控系统的技术要点
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视频监控系统设计原则
视频监控系统的维护与管理
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一、林火视频监控技术的发展历程
火目标和多种典型的干扰进行分类训练和识别，极大地降低了识
别过程中的误报率和漏报率，能够很好地适用于南方和北方地区 绝大部分森林监控场景。
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烟火识别技术
基于多重分形特征的森林烟火图像分割
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基于多分类器融合的烟火图像识别方法
2000年以前
2003年左右
2007年左右
2012年以来
频单 图纯 像视
定自 位动
识自烟 别动火
双热可 通红见 道外光
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组成部分变化情况
发 展 时 间 刻 度
90 年代 之前
前端采集设 备
信号处理
信号传输方 式
后端控制管 理
辅助决策应 用
光纤加光端机传输
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森林烟火识别结果
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自动报警
系统一旦识别到烟火就在中心监控机房响起报警 声，同时以文字、图像提示值守人员，并可以通过短信
通知相关人员。值守人员查看监控图像确认是否为森林
火灾发生，同时可做下一步处理。 也可通过安装了定制手机软件的移动手持设备查 看并一键确认火灾是否属实，真正实现无人值守。

热成像识别标准（监测范围不超过10公里）
漏报率
< 5‰
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误报率 <5%
告警热源级别
•
• •
3公里内
3-5公里内
< 1x1米
< 2x2米 < 5 分钟
5公里-10公里内 < 3x3米
巡航周期（360度无视线死角）
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林火视频监控系统的关键技术
4、火点自动定位技术 对发现的火点进行定位是组织扑救最基本的要求； 采用高精度的数字云台（转台），采集观测到火点时的 云台（转台）的姿态参数，结合高精度数字地面模型， 在地理信息系统中进行火点的定位； 火点定位的精度主要取决于云台（转台）的机械精度、 安装精度，DEM的精度，监控点位置精度，定位的模 型精度； 定位精度还与火灾所在的位置的地形有关，尤其是距离 精度与火点所在地的坡度相关。 定位精度不是越高越好，精度的每一点提高，都将以建 设成本的提高为代价，通常一两百米的精度条件下，在 报告坐标点能看到火点。
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火点的自动定位
当监测到烟火后，系统锁定目标，提供定位计 算功能，统一收集并管理云台校正信息，接收 终端提交的定位申请信息（云台设备角度等） ，计算并返回定位结果；定位结果展示于地图 中，支持基于ArcGis平台的地图，Google Earth地图，天地图等主流地图；
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森林烟火分割与识别技术。 利用森林监控场景图像中烟和火焰的多重分形线性区间特性和标 度不变性，采用Contourlet小波变换和分数布朗运动等分形算法
提取图像的多重分形特征来精确分割出图像中的烟和火焰区域；
在提取烟火图像的光谱、纹理、运动频率等特征的基础上，采用 多分类器融合的分类方法对烟、火焰、树木扰动、雾、阴影等烟
的火光、烟云；受云、雾的影响较大，距离较远时只能
识别较大的烟。 二是基于红外热像仪的红外自动报警技术，识别火灾所
散发的能量；缺点是不能有任何遮挡，无法发现山后火、
林下火。 两种技术各有优劣，互为补充才能发挥最佳效益。
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林火视频监控系统的关键技术
2、可见光烟火自动识别
基塔高程 云台垂直 夹角
基塔经度 云台水平 转角
基塔纬度
+ 3DGIS
镜头焦距
=火点位置
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林火视频监控系统的关键技术
5、高效的图像编码技术 视频图像信息是一种海量的数据，通常每分钟标清的视 频约需10MB的容量，采用2M的通信带宽；1080P高清 图像的容量是标清的4倍以上，通常需要8-10M的带宽 进行传输，成本极高。 早年的压缩编码协议，常用于视频会议系统的图像压缩， 而压缩森林背景图像的效果不好； 近年来，不少监控系统设备供应商，自主研制了适用于 林火监控图像编解码器，编解码效率大幅度提高，能在 一定程度上满足高清监控图像的压缩应用需求。 但是任何编解码都会对图像信息造成损失，为了取得最 佳的林火识别报警效果，建议采用前端识别方式，在进 行图像编解码前进行识别、报警。
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林火视频监控系统的主要功能
实时视频图像监测（可见光、红外） GIS联动及辅助决策
结合数字云台，实现野外 现场采集图像与GIS系统实 现联动、火点定位、地图 视频嵌入，实时信息查询； 为扑救森林火灾提供辅助 决策功能。 海量信息存储和查询
海量数据存储功能，可以对 所有数据进行存储； 支持多种文件检索方式的查 询，便于历史数据查询和回 放； 存储信息冗余备份 安全及运维 运行维护系统应针对整个系统设备及应用 进行监控和管理，防盗、防雷、供电。
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可见光与红火外识别案例
点火1分钟后 1公里处点火总结 当可见光与热成像两种镜头 均可观测到火源时，可见光烟火 识别快于红外热成像识别； 当可见光与热成像两种镜头 均可观测到火源时，可见光视频 清晰明了； 当画面内无干扰因素，如急 速飘动的云、晃动的树叶以及猛 烈的风时，可见光烟火识别准确 度与红外热成像识别准确度一致。
无线微波传输方式 传输距离远 天气 情况影响链路质量 无线微波传输方式 传输距离远 天气 情况影响链路质量
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视频解码器硬解码 云台自动巡航 或监控客户端软解 后端视频分析林火识 码在拼接大屏幕自 别误报率高结合地理 信息林火定位 由显示 云台自动巡航前端 视频解码器硬解码 热成像自动识别报 或监控客户端软解 警结合GIS林火定 码在拼接大屏幕自 位多级互联,多级 由显示 http://www.slfh.gov.cn 管理
远距微波IP传输模式，租用光纤等适合林区 复杂的地形且不易受干扰和被中断； 依据地形和大气透明度等条件，每个监测点 的最大监测面积半径可达5—10公里； 各监测点设备的网络管理和远程集中控制； http://www.slfh.gov.cn
三、林火视频监控系统的关键技术
1. 高清视频图像的采集 2. 可见光烟火自动识别 3. 红外热像仪自动报警 4. 火点自动定位技术 5. 高效的图像编码技术 8. 2D、3D 的GIS联动 9. 高清图像显示系统 10. 稳定的供电系统 11. 坚固的承载平台 12. 便捷的存储查询系统
点火1分钟后
可见光画面基本观察不清烟雾飘动 热成像画面可清晰看到热源
放大可见光画面后，整个 画面抖动，可识别烟雾，但误 报率较高； 热成像画面在保持视野的 同时，稳定识别热源。 20 http://www.slfh.gov.cn
可见光与红火外识别案例
10公里处点火
10公里处点火总结 当可见光与热成像两种镜 头画面可视范围一致时，可见 光画面无法察觉烟雾，放大可 见光画面（拉近可将光镜头）， 无法发现烟雾，整个画面抖动，
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当火源达到一定级别，热 成像图像中可清晰观测火 源。
可见光与红火外识别案例
5公里处点火 5公里处点火总结 可见光与热成像两种镜头 画面可视范围一致时，可见光 画面烟雾不易察觉；
放大可见光画面（拉近可 将光镜头），可清晰观测烟雾， 观测效果好于热成像；
可见光与红火外识别案例
地 点：某林场（视野宽阔）
可见光：32倍变焦镜头 热像仪：50mm定焦镜头 氧化钒机芯 320*240 画面分辨率
测
试：分别于1、5、10 公里处点火进行 识别测试
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可见光与红火外识别案例
1公里处点火
点火开始时:
可见光画面可迅速发现烟雾飘动； 热成像画面，火源热量未达到级别，未发现热点;
体的红外辐射转变为热图像，以灰度级或伪彩色显示出来，进而
根据图像及温度数据判断物体所处的状态，自动计算林区温度，
火焰400-1200度 及时发现火情，起到防火目的。一旦发生火灾，该系统自动将火
灾现场图像实时传回指挥中心，自动报警并全程记录火情的发生
正常-40-60度 、发展、扑灭过程。
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通过高清晰度摄像机和大倍率镜头实时监 控林区图像，集成透雾、防抖功能。 配合红外镜头实现双光的实时观测
智能识别和火情监测 该系统具有智能火情识别功 能，可以智能识别疑似火情； 对险情发生地点的准确定位； 具有自动报警和联动报警录 像功能，可以及早发现火情 及火点位置；
林火视频监控 主要功能
远距离传输、具备多级联网 开放式集中管理
点火1分钟后
可见光画面观测不到测试点信息 热成像画面可观测到热点
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易因抖动产生误报。 热成像画面在保持视野的 同时，可识别热源。
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可见光与红火外识别案例

可见光烟火识别在无风、无干扰物、铁塔基座稳定、云台稳定的前提条件
下可正确，并快速识别。

可见光视频清晰明确，可通过拉远拉近镜头观测物体，适合日常观察；
6. 网络化的图像传输
7. 多级联动的控制系统
13. 有效的防雷系统
14. 实用的防盗系统
科学合理的布点方案、个性化的站点设计
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林火视频监控系统的关键技术
1、高清视频图像的采集
高清摄像机
最高解像力可达500万像素； 适合林火监控的摄像机均不大于200万像素，1080P； 低照度，彩色/黑白自动切换。
热成像技术识别稳定、准确，不受白天黑夜等影响，适合日常监测； 热成像画面以灰白、热度彩色展示为主，画面单调不明确，不适合长时间
观测及识别物体；

利用中低端热成像仪（320x240分辨率，50mm定焦镜头，氧化钒机芯），
已可覆盖约10公里范围，同时成本相对低廉。
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林火视频监控系统的关键技术
3、红外热像仪自动报警
红外热成像森林防火监控是借助于先进的红外热成像仪图像采 集、智能软件开发技术及数字化视频监控组成的森林防火监控系 统，与常规网络视频监控相比，它是一种更高端的视频监控智能
化应用。
它根据探测到的目标物体辐射能的大小，经系统处理，目标物
高清镜头
目前最高像素数可达200万像素； 变焦范围16.7mm-1080mm,通过扩倍镜可以达到 2000毫米以上； 具备透雾功能，可消除轻雾、霾的影响； 具备光学防抖功能。
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林火视频监控系统的关键技术
2、可见光烟火自动识别 森林可燃物在燃烧时会具有火焰并产生烟雾、释放热量， 目前视频监控系统的林火自动报警系统主要有两种技术： 一是基于可见光的烟火自动识别技术，识别火灾所产生