本發(fā)明涉及一種基于實(shí)時嵌入式的火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)及方法，屬于火災(zāi)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著社會的快速發(fā)展，人們的生活變得越來越舒適，在享受舒適生活時候，我們更應(yīng)該注意人生安全。在天氣寒冷的時候，人們會配備一些加熱裝置來御寒，比如空調(diào)、電熱毯、電暖器等等。目前這些取暖設(shè)備絕大部分功能簡單，且達(dá)不到安全標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)人們睡覺時，往往會打開這些電暖設(shè)備。而這些設(shè)備在溫度過高時往往會引發(fā)火災(zāi)，給人們的生命和財產(chǎn)帶來了重大的安全隱患。同時由于人眼的局限性，使得人們無法看到這些隱藏的危險。為應(yīng)對這些情況，在部分場所也常使用監(jiān)控系統(tǒng)，但常規(guī)的監(jiān)控系統(tǒng)功能簡單，僅僅起到監(jiān)視的作用，并不能解決我們身邊隱藏的這一些安全問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種基于實(shí)時嵌入式的火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)能避免人眼的局限性，使危險信號可視化，且具有可無人化、實(shí)時性等特點(diǎn)，使人們能夠通過裸眼看見監(jiān)控區(qū)域信號的變化，能在危險發(fā)生之前將其處理，進(jìn)而確保人身安全。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于實(shí)時嵌入式的火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)，包括：

圖像采集模塊，與處理模塊連接，用于采集圖像信息并將其傳輸給處理模塊；

報警模塊，與處理模塊連接，當(dāng)系統(tǒng)檢測到危險信號時，用于提醒用戶；

通信模塊，與處理模塊和用戶終端配置有連接，當(dāng)系統(tǒng)檢測到危險信號時，由處理模塊控制通信模塊，進(jìn)而通知用戶；

存儲模塊，與處理模塊連接，用于存儲圖像信息；

顯示模塊，與處理模塊連接，用于對監(jiān)控實(shí)時顯示；

處理模塊，對圖像采集模塊傳輸過來的信號進(jìn)行異常信號提取處理，當(dāng)提取到異常信號時，則處理模塊發(fā)送控制信號使報警模塊動作，同時通過通信模塊通知用戶；

供電模塊，用于對圖像采集模塊、報警模塊、通信模塊、存儲模塊、顯示模塊和處理模塊供電；

用戶終端，與通信模塊連接，用于接收通信模塊發(fā)送過來的危險信號通知信息。

所述圖像采集模塊為ccd圖像傳感器。

所述存儲模塊為外置sd卡。

所述報警模塊為蜂鳴器。

所述系統(tǒng)還包括與處理模塊連接的led指示燈，led指示燈由兩個發(fā)光二極管組成，分別指示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和通信狀態(tài)。

所述的基于實(shí)時嵌入式的火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)的處理方法包括以下步驟：圖像采集模塊將采集到的圖像視頻序列傳輸給處理模塊，處理模塊先用金字塔分解對圖像視頻序列進(jìn)行分解以得到不同頻帶的視頻序列，其次用帶通濾波器對火焰異常信號進(jìn)行提?。蝗缓髮⑻崛〉幕鹧娈惓Ｐ盘栠M(jìn)行放大處理；最后將放大的火焰異常信號與原采集輸入的火焰信號進(jìn)行疊加，完成火焰視頻的重組，使火焰異常信號可視化，并將異常信號與處理模塊內(nèi)存儲的信號值進(jìn)行比較，若高于處理模塊內(nèi)存儲的信號值則發(fā)送控制信號使報警模塊動作，并通過通信模塊通知用戶。

所述的金字塔為高斯金字塔。

所述帶通濾波器為理想帶通濾波器，可有效保證圖像邊緣的平滑性。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明是基于實(shí)時嵌入式系統(tǒng)提出來的，利用圖像處理的方法來對信號進(jìn)行采集處理，從而發(fā)出控制信號。一旦系統(tǒng)采集到危險信號就會通知人們有危險信號的發(fā)生，使得人們能夠及時處理，進(jìn)而避免發(fā)生人身安全事故。本發(fā)明能避免人眼的局限性，使危險信號可視化，且具有可無人化、實(shí)時性等特點(diǎn)，使人們能夠通過裸眼看見監(jiān)控區(qū)域信號的變化，能在危險發(fā)生之前將其處理，進(jìn)而確保人身安全。本發(fā)明具有操作簡單、成本低、可視化等優(yōu)點(diǎn)，特別適合用于對燃燒異常信號的提取、報警提醒。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的原理框圖；

圖2為本發(fā)明的異常信號的處理流程圖；

圖3為本發(fā)明的報警處理流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體的實(shí)施例對發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步介紹：

參考圖1和圖3，本發(fā)明一種基于實(shí)時嵌入式的火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)，包括由以下幾個功能模塊構(gòu)成：

圖像采集模塊，與處理模塊連接，用于采集圖像信息并將其傳輸給處理模塊；圖像采集模塊為核心處理器stm32f103zet6提供圖像信息，主要由光電圖像傳感器組成。常用的圖像傳感器有mos型結(jié)構(gòu)、cmos型結(jié)構(gòu)以及ccd結(jié)構(gòu)等。為獲得更加精確的圖像信息，進(jìn)而保證系統(tǒng)的精確性。優(yōu)選ccd光電圖像傳感器作為本系統(tǒng)的圖像采集模塊。

報警模塊，與處理模塊連接，當(dāng)系統(tǒng)檢測到危險信號時，用于提醒用戶，該模塊主要有蜂鳴器構(gòu)成。

通信模塊，主要由gsm通信模塊構(gòu)成，與處理模塊和用戶終端配置有連接，當(dāng)系統(tǒng)檢測到危險信號時，由處理模塊控制通信模塊，進(jìn)而通知用戶。

存儲模塊，由外置sd卡構(gòu)成，與處理模塊連接，用于存儲圖像信息。由于系統(tǒng)采集的圖像信息量大，為保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置外置sd卡，以供圖像信息的存儲，進(jìn)而方便用戶重新觀看。

顯示模塊，與處理模塊連接，用于對監(jiān)控實(shí)時顯示。由于tft-lcd具有安全性和可靠性提高、低功耗、品種多樣，使用方便靈活、維修、更新、升級容易，使用壽命長等特點(diǎn)。優(yōu)選tft型lcd作為攝像機(jī)的顯示單元。

處理模塊，對圖像采集模塊傳輸過來的信號進(jìn)行異常信號提取處理，當(dāng)提取到異常信號時，則處理模塊發(fā)送控制信號使報警模塊動作，同時通過通信模塊通知用戶。處理模塊主要完成圖像的處理和控制信號的發(fā)送等功能。隨著嵌入式芯片技術(shù)的快速發(fā)展，使得嵌入式芯片種類也越來越多。常用的嵌入式芯片有stm32系列芯片、dsp芯片等。stm32系列芯片片內(nèi)外設(shè)資源豐富、性能高、成本低、功耗低以及控制精度和運(yùn)算速度都足以滿足本發(fā)明的需求。綜合各方面的因素，本發(fā)明的核心處理器選用stm32f103zet6芯片。

供電模塊，用于為圖像采集模塊、報警模塊、通信模塊、存儲模塊、顯示模塊和處理模塊提供穩(wěn)定的電源，以使系統(tǒng)穩(wěn)定工作。

用戶終端，與通信模塊連接，用于接收通信模塊發(fā)送過來的危險信號通知信息。用戶終端為智能手機(jī)即可。

led指示燈，與處理模塊連接，led指示燈由兩個發(fā)光二極管組成，分別指示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和通信狀態(tài)。

參考圖2，本發(fā)明基于實(shí)時嵌入式的火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)的處理方法包括以下步驟：圖像采集模塊將采集到的圖像視頻序列傳輸給處理模塊，處理模塊先用金字塔分解對圖像視頻序列進(jìn)行分解以得到不同頻帶的視頻序列，其次用帶通濾波器對火焰異常信號進(jìn)行提??；然后將提取的火焰異常信號進(jìn)行放大處理；最后將放大的火焰異常信號與原采集輸入的火焰信號進(jìn)行疊加，完成火焰視頻的重組，使火焰異常信號可視化，并將異常信號與處理模塊內(nèi)存儲的信號值進(jìn)行比較，若高于處理模塊內(nèi)存儲的信號值則發(fā)送控制信號使報警模塊動作，并通過通信模塊通知用戶。

具體地，火焰異常信號提取方法包括以下步驟：

1）信號采集：利用ccd光電圖像傳感器采集視頻序列信號。

2）金字塔分解：用金字塔分解對視頻序列進(jìn)行分解以得到不同頻帶的視頻序列，以便于對各個頻段微變信號的提取。為了加快圖像的處理速度，可加入圖像下采樣過程。常用的圖像金子塔有拉普拉斯金字塔和高斯金字塔。拉普拉斯金字塔是由高斯金字塔演變而來的，而該金字塔不能保證圖像邊緣的平滑性。因此本申請優(yōu)選高斯金字塔來對視頻序列圖像進(jìn)行處理。

3）時域?yàn)V波：用帶通濾波器對火焰異常信號進(jìn)行提取。常用的帶通濾波器有巴特沃斯帶通濾波器、理想帶通濾波器等。火焰異常信號一般是在一個較窄的頻帶內(nèi)變化。因此對于火焰異常信號的提取需要一個具有較窄頻帶的濾波器。而理想帶通濾波器能滿足這一特點(diǎn)特性，因此本申請優(yōu)選理想帶通濾波器對火焰異常信號進(jìn)行提取。

4）弱信號放大：將提取的火焰異常信號進(jìn)行放大處理。由于火焰的一些異常信號是微小的，因此需要將時域?yàn)V波環(huán)節(jié)選出來的火焰異常信號進(jìn)行放大。將火焰異常弱信號乘以一個放大倍數(shù)，使得異?；鹧娴淖兓靡栽鰪?qiáng)，進(jìn)而便于可視化。

5）視頻合成：將放大的火焰異常信號與原采集輸入的火焰信號進(jìn)行疊加，完成火焰視頻的重組，使火焰異常信號可視化。

異常信號提取的工作原理是：一幅數(shù)字圖像可以定義為一個二維函數(shù)f(x,y)，其中x和y為空間坐標(biāo)。則視頻序列可以認(rèn)為二維函數(shù)f(x,y)在時間序列上的集合，即f(x,y,t)。圖像在每一個坐標(biāo)點(diǎn)是以灰度值得形式存儲的，如果在獲得的圖像中前后圖像在相同的位置灰度值以特定的規(guī)律變化，則說明火焰中沒有異常信號產(chǎn)生，反之則說明火焰發(fā)生變化，即產(chǎn)生了異常信號。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。