[go: up one dir, main page]

WO2018226128A1 - Video camera for the early detection of a wildfire - Google Patents

Video camera for the early detection of a wildfire Download PDF

Info

Publication number
WO2018226128A1
WO2018226128A1 PCT/RU2018/050060 RU2018050060W WO2018226128A1 WO 2018226128 A1 WO2018226128 A1 WO 2018226128A1 RU 2018050060 W RU2018050060 W RU 2018050060W WO 2018226128 A1 WO2018226128 A1 WO 2018226128A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fire
smoke
image
analysis module
video camera
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2018/050060
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Анатольевич ГОРЯЧЕНКОВ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of WO2018226128A1 publication Critical patent/WO2018226128A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/10Segmentation; Edge detection
    • G06T7/11Region-based segmentation
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B25/00Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60Control of cameras or camera modules

Definitions

  • the invention relates to the field of video surveillance, mainly open spaces, with fire hazard control, and specifically to video cameras for early detection of a natural fire, including a housing in which a rotary mechanism is located, on which an image capture matrix and a lens are mounted, while the rotary mechanism has the ability to rotate relative to the vertical axis and tilt and is equipped with a goniometer-azimuth meter connected to the controller for controlling the rotation and tilt of the image capture matrix moreover, the azimuthal azimuth meter and image capture matrix are connected to a data transmission unit for a remote monitoring station and can be used to detect forest fires when observing from high-rise structures.
  • high-rise structure a building, a tower, any structure much higher than the height of surrounding objects, allowing observation of the surrounding terrain;
  • tilt angle the angle between the axis of rotation of the camera and the vertical; azimuthal angle of the video camera - the angle of orientation of the video camera relative to the north direction;
  • near-horizon - located near the horizon since we are talking about the definition of fires, fires can be detected in the near zone, and in contrast to it in the far zone, near the horizon;
  • natural fire - an uncontrolled combustion process that spontaneously arises and spreads in the natural environment, is divided into forest and steppe fires; vector view - encoding images by setting the coordinates of vectors corresponding to the nodes of drawn objects;
  • a video camera for early detection of a natural fire including a housing in which a rotary mechanism is located, on which an image capture matrix and a lens are fixed, while the rotary mechanism has the ability to rotate about a vertical axis and tilt and is equipped with an azimuth meter connected to the controller rotation and tilt of the image capture matrix, and the azimuthal meter and image capture matrix are connected to the data transmission unit remote monitoring console, see patent specification N ° 2486594, published in 2013.
  • This device is the closest in technical essence to the claimed invention and is taken as a prototype to the proposed invention.
  • the disadvantage of this device is that it continuously receives terrain images and continuously transmits them to a remote monitoring console (server), on which the video image is processed. Since forests and fields occupy vast areas (especially in our country), dozens and hundreds of video cameras are used to monitor the terrain. When each of them continuously transmits data to a remote monitoring station, it has to process a huge array of data, which leads to the fact that the speed of detection of a natural fire decreases and the speed of response to a fire decreases. At the same time, the response speed is very important, since large areas of the forest can burn out for a short period of time.
  • the solution to which the present solution is directed is the heavy load on the remote server, which performs many computational operations to determine a natural fire, since uncompressed data from many cameras is continuously being received on it.
  • the present invention mainly aims at providing a video camera for early detection of a natural fire, comprising a housing in which a rotary mechanism is located, on which an image capture matrix and a lens are fixed, while the rotary mechanism has the ability to rotate about a vertical axis and tilt and is equipped with a goniometer-azimuth meter connected to the controller for controlling the rotation and tilt of the image capture matrix, and goniometer-azimuth the meter and the image capture matrix are connected to the data transmission unit for the remote monitoring station, which allows at least mitigating the above drawback, namely, it is possible to reduce the load of the remote monitoring panel by transmitting a compressed image stream and the results of processing signs of smoke and / or fire from a natural fire , which is the technical task of the present invention.
  • the image capture matrix is connected to an image analysis module, configured to detect smoke and / or fire from a natural fire, connected to an image stream compression module, the input of which is connected to the output of the image analysis module, and the output of which is connected to the transmission unit data to a remote monitoring station, while the image analysis module is configured to transmit the results of processing the signs of smoke and / or fire from a natural fire to a data transmission unit at Alain monitoring station.
  • the image analysis module includes a near-smoke analysis unit.
  • the image analysis module includes an analysis unit of near-smoke.
  • the image analysis module is configured to transmit the results of processing the signs of smoke and / or fire from a natural fire in vector or text form.
  • FIG. 1 schematically depicts a functional diagram of a video camera for early detection of a natural fire, according to the invention
  • FIG. 2 depicts the steps of a video camera for early detection of a natural fire, according to the invention.
  • the video camera for early detection of natural fire includes a housing 1, in which the rotary mechanism 2 is located, on which the image capture matrix 3 and the lens 4 are fixed.
  • the rotary mechanism 2 has the possibility of rotation about the vertical axis 5 and tilt relative to the horizontal axis 6 and is equipped with an azimuth-meter 7 connected to the controller 8 of the rotation and tilt control of the image capture matrix 3.
  • the azimuthal azimuth meter 7 and the image capture matrix 3 are connected to the data transmission unit 9 to the remote monitoring console 10.
  • the image capture matrix 3 is connected to an image analysis module 1 1, configured to detect smoke and / or fire from a natural fire, connected to an image stream compression module 12, the input of which is connected to the output of the image analysis module, and the output of which is connected to block 9 transmitting data to a remote monitoring station 10.
  • the image analysis module 1 1 is configured to transmit the results of processing smoke and / or fire signs from a natural fire to a data transmission unit to a remote monitoring console
  • the transmission unit 9 for transmitting data to a remote monitoring station 10 can transmit signals over the air or, for example, over the Internet.
  • the image analysis module 1 1 mainly includes a near smoke analysis unit 13.
  • the image analysis module 1 1 advantageously includes a smoke analysis unit 14.
  • g is the vector of gravity.
  • the camcorder may have an anti-fog filter and a unit for cleaning the lens / dome from raindrops.
  • the figures are not shown.
  • a video camera for early detection of a natural fire is used as follows. (A non-limiting example of use is provided). According to FIG. 2:
  • Stage A1 Installation A video camera having a rotary mechanism 2 is mounted on a high-rise structure, on which an image capturing matrix 3 and a lens 4 are fixed. Stage A2. Snapping. The exact coordinates of the camera and the height of its suspension are determined. The coordinates of the video camera are specified according to several sources of orthophotomaps - Google maps, Yandex maps, etc. Thus, it becomes possible to bind the coordinates of the installation of the camera - up to a meter.
  • Stage A4. Tilt Correction The correction of the angle of the camera relative to the horizon is calculated.
  • Stage A5. Surveying. Survey the territory by sequentially turning the turntable around a vertical axis. To do this, determine the optimal viewing time for the patrol route of the territory and the sufficiency of time to analyze the scene, the viewing angle, for example: 6 degrees horizontally and 10-12 minutes for a full revolution of the camera around its axis. Moreover, the analysis of the scene at each stopping point takes from 10 to 15 seconds.
  • module 1 1 image analysis configured to determine the signs of smoke from a natural fire, analyze the resulting image.
  • Stage A61 In the near zone, recognition is performed using the near-smoke analysis unit 13.
  • the classic algorithm works here - enough information about the movement in the frame.
  • Stage A62 In the analyzed near-horizon area, recognition is performed using the block 13 analysis of horizontal smoke. For this, for example, isolines are constructed in the analyzed horizontal region, enveloping the pixels of the image combined in color, brightness and contrast into segments. The lines that outline such segments are contours (lines between areas with similar color, brightness, and contrast). From many contours the longest contour is selected containing the portion with the greatest deviation from the horizon, which is substantially shorter in horizontal dimension than the horizon. Pixels are analyzed in the area of the frame bounded by the portion of the selected contour with the greatest deviation from equal distance from the horizon for similarity in color with smoke.
  • Stage A7 Compress and transfer the recognized image.
  • the image is always compressed using module 12 and transmitted in compressed form using block 9 to the remote control 10. It is this that significantly reduces the load on the equipment of the remote control and reduces the requirements for data transmission channels.
  • the video signal is transmitted compressed, the results of data analysis from the device are additionally transmitted for this. That is, when a situation arises when the signs corresponding to the potential of a natural fire are recognized, the image analysis module 1 1 generates data corresponding to the results of processing the signs of smoke and / or fire from a natural fire, and it is they that are transmitted through the data transmission unit 9 to a remote monitoring console 10.
  • a video camera for early detection of a natural fire can be carried out by a specialist in practice and, when implemented, ensures the implementation of the declared purpose.
  • the possibility of practical implementation follows from the fact that for each feature included in the claims on the basis of the description, the material equivalent is known, which allows us to conclude that the criterion of "industrial applicability" for the invention and the criterion of "completeness of disclosure” for the invention are met.
  • the applicants produced a prototype video camera for the early detection of a natural fire, which was made on the basis of the AXIS network PTZ dome camera.
  • Tests of the prototype showed that it becomes possible to provide image recognition from the matrix for signs of natural fire (smoke traces), and to transmit to the remote monitoring station a compressed signal, and one that contains information about the signs of fire in case of occurrence, as well as information about the angle of inclination and the azimuthal angle of the matrix of the camera.
  • reference frames For comparison, for video processing on the server side, reference frames must be transmitted without compression, that is, H.264, these are frames per second 8 and GOP 32, but without compression of each individual frame, which gives the following data transfer parameters:

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Fire-Detection Mechanisms (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Alarm Systems (AREA)

Abstract

The invention relates to video cameras for the early detection of a wildfire, comprising a housing with a rotating mechanism, an image capturing sensor and a lens. The rotating mechanism is capable of rotating and tilting and is equipped with an azimuthal goniometer connected to a controller. The azimuthal goniometer and the image capturing sensor are connected to a unit for transmitting data to a remote monitoring console. According to the invention, the sensor is connected to an image analysis module which is designed to be capable of identifying the signs of smoke and/or flame from a wildfire and is connected to a module for compressing an image stream. The technical result is to reduce the load on the remote monitoring console by virtue of transmitting a compressed image stream and the results of processing the signs of smoke and/or flame from a wildfire.

Description

ВИДЕОКАМЕРА ДЛЯ РАННЕГО ОБНАРУЖЕНИЯ  VIDEO CAMERAS FOR EARLY DETECTION

ПРИРОДНОГО ПОЖАРА  NATURAL FIRE

Область техники, к которой относится изобертение. The technical field to which the invention relates.

Изобретение относится к области видеонаблюдения, преимущественно открытых пространств, с контролем пожарной опасности, а конкретно к видеокамерам для раннего обнаружения природного пожара, включающим корпус, в котором расположен поворотный механизм, на котором закреплены матрица захвата изображения и объектив, при этом поворотный механизм имеет возможность вращения относительно вертикальной оси и наклона и снабжен угломерно-азимутным измерителем, соединенным с контроллером управления поворота и наклона матрицы захвата изображения, причем угломерно-азимутным измеритель и матрица захвата изображения соединены с блоком передачи данных на удаленный пульт наблюдения и может быть использована для выявления лесных пожаров при наблюдении с высотных сооружений.  The invention relates to the field of video surveillance, mainly open spaces, with fire hazard control, and specifically to video cameras for early detection of a natural fire, including a housing in which a rotary mechanism is located, on which an image capture matrix and a lens are mounted, while the rotary mechanism has the ability to rotate relative to the vertical axis and tilt and is equipped with a goniometer-azimuth meter connected to the controller for controlling the rotation and tilt of the image capture matrix moreover, the azimuthal azimuth meter and image capture matrix are connected to a data transmission unit for a remote monitoring station and can be used to detect forest fires when observing from high-rise structures.

В данном описании используются следующие термины:  The following terms are used in this description:

высотное сооружение - здание, вышка, любое сооружение, высотой намного превосходящее высоту окружающих объектов, позволяющее производить наблюдение окружающего рельефа местности;  high-rise structure - a building, a tower, any structure much higher than the height of surrounding objects, allowing observation of the surrounding terrain;

вертикаль - направление параллельное силе тяжести;  vertical - direction parallel to gravity;

горизонталь - направление, перпендикулярное силе тяжести;  horizontal - direction perpendicular to gravity;

угол наклона - угол между осью поворота видеокамеры и вертикалью; азимутальный угол видеокамеры - угол ориентации видеокамеры относительно направления на север;  tilt angle - the angle between the axis of rotation of the camera and the vertical; azimuthal angle of the video camera - the angle of orientation of the video camera relative to the north direction;

расчетная линия горизонта - линия горизонта, которая вычисляется по базе данных карт высот рельефа по известной высоте расположения видеокамеры;  calculated horizon line - the horizon line, which is calculated using a database of elevation maps of the topography based on the known height of the video camera;

пригоризонтный - находящийся вблизи линии горизонта (так как речь идет об определении пожаров, то пожары могут определяться в ближней зоне, и в отличие от нее - в дальней, около горизонта);  near-horizon - located near the horizon (since we are talking about the definition of fires, fires can be detected in the near zone, and in contrast to it in the far zone, near the horizon);

природный пожар - неконтролируемый процесс горения, стихийно возникающий и распространяющийся в природной среде, подразделяются на лесные и степные пожары; векторный вид - кодирование изображений путем задания координат векторов, соответствующих узлам нарисованных объектов; natural fire - an uncontrolled combustion process that spontaneously arises and spreads in the natural environment, is divided into forest and steppe fires; vector view - encoding images by setting the coordinates of vectors corresponding to the nodes of drawn objects;

текстовый вид - кодирование изображений путем задания координат в текстовом виде, соответствующих узлам нарисованных объектов.  text view - encoding images by setting coordinates in text form corresponding to nodes of drawn objects.

Уровень техники. The level of technology.

Известна из уровня техники видеокамера для раннего обнаружения природного пожара, включающая корпус, в котором расположен поворотный механизм, на котором закреплены матрица захвата изображения и объектив, при этом поворотный механизм имеет возможность вращения относительно вертикальной оси и наклона и снабжен угломерно-азимутным измерителем, соединенным с контроллером управления поворота и наклона матрицы захвата изображения, причем угломерно-азимутным измеритель и матрица захвата изображения соединены с блоком передачи данных на удаленный пульт наблюдения, см. описание к патенту на изобретение N° 2486594, опубликовано в 2013 году.  A video camera for early detection of a natural fire is known from the prior art, including a housing in which a rotary mechanism is located, on which an image capture matrix and a lens are fixed, while the rotary mechanism has the ability to rotate about a vertical axis and tilt and is equipped with an azimuth meter connected to the controller rotation and tilt of the image capture matrix, and the azimuthal meter and image capture matrix are connected to the data transmission unit remote monitoring console, see patent specification N ° 2486594, published in 2013.

Данное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению и взято за прототип к предлагаемому изобретению.  This device is the closest in technical essence to the claimed invention and is taken as a prototype to the proposed invention.

Недостатком данного устройства является то, что оно непрерывно получает изображения местности и непрерывно передает их на удаленный пульт наблюдения (сервер), на котором и производится обработка видеоизображения. Так как леса и поля занимают огромные площади (особенно в нашей стране), то для мониторинга местности используются десятки и сотни видеокамер. Когда каждая из них непрерывно передает данные на удаленный пульт наблюдения, ему приходится обрабатывать огромный массив данных, что приводит к тому, что скорость обнаружения природного пожара падает и падает скорость реагирования на пожар. При этом скорость реагирования очень важна, так как короткий период времени могут сгореть большие площади леса.  The disadvantage of this device is that it continuously receives terrain images and continuously transmits them to a remote monitoring console (server), on which the video image is processed. Since forests and fields occupy vast areas (especially in our country), dozens and hundreds of video cameras are used to monitor the terrain. When each of them continuously transmits data to a remote monitoring station, it has to process a huge array of data, which leads to the fact that the speed of detection of a natural fire decreases and the speed of response to a fire decreases. At the same time, the response speed is very important, since large areas of the forest can burn out for a short period of time.

Для правильного распознавания признаков дыма и/или огня от природного пожара необходимо передавать поток данных в несжатом виде, так как при передачи его в сжатом виде на удаленный сервер, соответствующий удаленному пульту наблюдения, резко снижается возможности для анализа изображения и правильного распознавания ранних признаков дыма и/или огня от природного пожара. Таким образом, проблемой, на решение которой направлено настоящее решение является большая нагрузка на удаленный сервер, производящий множество вычислительных операций для определения природного пожара, так как на него непрерывно поступают несжатые данные от множества видеокамер. For the correct recognition of signs of smoke and / or fire from a natural fire, it is necessary to transmit the data stream in an uncompressed form, since when it is compressed in a compressed form to a remote server corresponding to the remote monitoring console, the possibilities for image analysis and correct recognition of early signs of smoke and / or fire from a natural fire. Thus, the problem the solution to which the present solution is directed is the heavy load on the remote server, which performs many computational operations to determine a natural fire, since uncompressed data from many cameras is continuously being received on it.

Раскрытие изобретения. Disclosure of the invention.

Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящее изобретение, главным образом, имеет целью предложить видеокамеру для раннего обнаружения природного пожара, включающую корпус, в котором расположен поворотный механизм, на котором закреплены матрица захвата изображения и объектив, при этом поворотный механизм имеет возможность вращения относительно вертикальной оси и наклона и снабжен угломерно-азимутным измерителем, соединенным с контроллером управления поворота и наклона матрицы захвата изображения, причем угломерно-азимутный измеритель и матрица захвата изображения соединены с блоком передачи данных на удаленный пульт наблюдения, позволяющую как минимум сгладить указанный выше недостаток, а именно обеспечить возможность снижения нагрузки удаленный пульт наблюдения за счет передачи сжатого потока изображений и результатов обработки признаков дыма и/или огня от природного пожара, что и является поставленной технической задачей настоящего изобретения.  Based on this original observation, the present invention mainly aims at providing a video camera for early detection of a natural fire, comprising a housing in which a rotary mechanism is located, on which an image capture matrix and a lens are fixed, while the rotary mechanism has the ability to rotate about a vertical axis and tilt and is equipped with a goniometer-azimuth meter connected to the controller for controlling the rotation and tilt of the image capture matrix, and goniometer-azimuth the meter and the image capture matrix are connected to the data transmission unit for the remote monitoring station, which allows at least mitigating the above drawback, namely, it is possible to reduce the load of the remote monitoring panel by transmitting a compressed image stream and the results of processing signs of smoke and / or fire from a natural fire , which is the technical task of the present invention.

Для достижения этой цели матрица захвата изображения соединена с модулем анализа изображений, выполненным с возможностью определения признаков дыма и/или огня от природного пожара, соединенным с модулем сжатия потока изображений, вход которого подключен к выходу модуля анализа изображений, а выход которого подключен к блоку передачи данных на удаленный пульт наблюдения, при этом модуль анализа изображений выполнен с возможностью передачи результатов обработки признаков дыма и/или огня от природного пожара на блок передачи данных на удаленный пульт наблюдения.  To achieve this, the image capture matrix is connected to an image analysis module, configured to detect smoke and / or fire from a natural fire, connected to an image stream compression module, the input of which is connected to the output of the image analysis module, and the output of which is connected to the transmission unit data to a remote monitoring station, while the image analysis module is configured to transmit the results of processing the signs of smoke and / or fire from a natural fire to a data transmission unit at Alain monitoring station.

Благодаря таким выгодным характеристикам появляется возможность непосредственно в самой видеокамере осуществлять распознавание данных и отправлять на удаленный пульт наблюдения сжатый видеосигнал и дополнительно сигнал, который содержит информацию о природном пожаре, то есть тот, который содержит только результаты обработки признаков дыма и/или огня от природного пожара. Существует возможный вариант исполнения изобретения, в котором модуль анализа изображений включает в себя блок анализа ближнего дыма. Thanks to such advantageous characteristics, it becomes possible to directly recognize the data directly in the camcorder and send a compressed video signal and, optionally, a signal that contains information about a natural fire, that is, one that contains only the results of processing signs of smoke and / or fire from a natural fire . There is a possible embodiment of the invention in which the image analysis module includes a near-smoke analysis unit.

Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность анализировать отдельно ближние дымы, так как алгоритмы анализа ближних дымов основаны на поиске движения в кадре, определенного цвета и поведения.  Thanks to this advantageous characteristic, it becomes possible to analyze nearby fumes separately, since the algorithms for analyzing near fumes are based on the search for motion in the frame, a certain color and behavior.

Существует вариант исполнения изобретения, в котором модуль анализа изображений включает в себя блок анализа пригоризонтного дыма.  There is an embodiment of the invention in which the image analysis module includes an analysis unit of near-smoke.

Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность анализировать отдельно пригоризонтные дымы, так как алгоритмы анализа ближних дымов другие, не основаны на поиске движения в кадре, и определенного цвета - пригоризонтные дымы по цвету совпадают с облаками.  Thanks to such an advantageous characteristic, it becomes possible to analyze separately horizontal smoke, since the algorithms for analyzing near smoke are different, not based on the search for motion in the frame, and of a certain color - horizontal smoke in color matches clouds.

Существует возможный вариант исполнения изобретения, в котором модуль анализа изображений выполнен с возможностью передачи результатов обработки признаков дыма и/или огня от природного пожара в векторном или текстовом виде.  There is a possible embodiment of the invention in which the image analysis module is configured to transmit the results of processing the signs of smoke and / or fire from a natural fire in vector or text form.

Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность дополнительной (кроме передачи сжатого видеосигнала) передачи результатов обработки признаков дыма и/или огня от природного пожара в векторном или текстовом виде. Ясно, что передача такого сигнала не приводит увеличению потока передаваемых данных, так как по сравнению с видеоданными, текстовые или векторные данные занимают объем, на порядки меньший.  Thanks to this advantageous characteristic, it becomes possible to additionally (in addition to transmitting a compressed video signal) transmit the results of processing signs of smoke and / or fire from a natural fire in vector or text form. It is clear that the transmission of such a signal does not lead to an increase in the flow of transmitted data, since, compared with video data, text or vector data occupy a volume that is orders of magnitude smaller.

Совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения неизвестна из уровня техники для устройств аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.  The set of essential features of the invention is unknown from the prior art for devices of similar purpose, which allows us to conclude that the criterion of "novelty" for the invention.

Краткое описание чертежей. A brief description of the drawings.

Другие отличительные признаки и преимущества изобретения ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:  Other distinguishing features and advantages of the invention clearly follow from the description below for illustration and not being restrictive, with reference to the accompanying drawings, in which:

- фигура 1 схематично изображает функциональную схему видеокамеры для раннего обнаружения природного пожара, согласно изобретению,  - figure 1 schematically depicts a functional diagram of a video camera for early detection of a natural fire, according to the invention,

- фигура 2 изображает этапы функционирования видеокамеры для раннего обнаружения природного пожара, согласно изобретению.  - figure 2 depicts the steps of a video camera for early detection of a natural fire, according to the invention.

Согласно фигуре 1 видеокамера для раннего обнаружения природного пожара включает корпус 1 , в котором расположен поворотный механизм 2, на котором закреплены матрица 3 захвата изображения и объектив 4. Поворотный механизм 2 имеет возможность вращения относительно вертикальной оси 5 и наклона относительно горизонтальной оси 6 и снабжен угломерно-азимутным измерителем 7, соединенным с контроллером 8 управления поворота и наклона матрицы 3 захвата изображения. Угломерно-азимутным измеритель 7 и матрица 3 захвата изображения соединены с блоком 9 передачи данных на удаленный пульт наблюдения 10. According to figure 1, the video camera for early detection of natural fire includes a housing 1, in which the rotary mechanism 2 is located, on which the image capture matrix 3 and the lens 4 are fixed. The rotary mechanism 2 has the possibility of rotation about the vertical axis 5 and tilt relative to the horizontal axis 6 and is equipped with an azimuth-meter 7 connected to the controller 8 of the rotation and tilt control of the image capture matrix 3. The azimuthal azimuth meter 7 and the image capture matrix 3 are connected to the data transmission unit 9 to the remote monitoring console 10.

Матрица 3 захвата изображения соединена с модулем 1 1 анализа изображений, выполненным с возможностью определения признаков дыма и/или огня от природного пожара, соединенным с модулем 12 сжатия потока изображений, вход которого подключен к выходу модуля анализа изображений, а выход которого подключен к блоку 9 передачи данных на удаленный пульт наблюдения 10.  The image capture matrix 3 is connected to an image analysis module 1 1, configured to detect smoke and / or fire from a natural fire, connected to an image stream compression module 12, the input of which is connected to the output of the image analysis module, and the output of which is connected to block 9 transmitting data to a remote monitoring station 10.

Модуль 1 1 анализа изображений выполнен с возможностью передачи результатов обработки признаков дыма и/или огня от природного пожара на блок передачи данных на удаленный пульт наблюдения  The image analysis module 1 1 is configured to transmit the results of processing smoke and / or fire signs from a natural fire to a data transmission unit to a remote monitoring console

Блок передачи 9 передачи данных на удаленный пульт наблюдения 10 может передавать сигналы по радиоканалу или, например, по сети интернет.  The transmission unit 9 for transmitting data to a remote monitoring station 10 can transmit signals over the air or, for example, over the Internet.

Модуль 1 1 анализа изображений преимущественно включает в себя блок 13 анализа ближнего дыма.  The image analysis module 1 1 mainly includes a near smoke analysis unit 13.

Модуль 1 1 анализа изображений преимущественно включает в себя блок 14 анализа пригоризонтного дыма.  The image analysis module 1 1 advantageously includes a smoke analysis unit 14.

На фигуре 1 также обозначены:  The figure 1 also indicated:

15 - высотное сооружение,  15 - high-rise structure,

g - вектор силы тяжести.  g is the vector of gravity.

Видеокамера может иметь противотуманный фильтр и блок очистки объектива/купола от дождевых капель. На фигурах не показаны.  The camcorder may have an anti-fog filter and a unit for cleaning the lens / dome from raindrops. The figures are not shown.

Осуществление изобретению. The implementation of the invention.

Видеокамеру для раннего обнаружения природного пожара используют следующим образом. (Приводится не ограничивающий применения изобретения пример использования). Согласно фиг. 2:  A video camera for early detection of a natural fire is used as follows. (A non-limiting example of use is provided). According to FIG. 2:

Этап А1. Установка. Устанавливают на высотном сооружении видеокамеру, имеющую поворотный механизм 2, на котором закреплены матрица 3 захвата изображения и объектив 4. Этап A2. Привязка. Определяют точные координаты видеокамеры и высоту ее подвеса. Координаты видеокамеры уточняют по нескольким источникам ортофотопланов - «Гугл»-карты, «Яндекс»-карты и т.д. Таким образом, становится возможным привязать координаты установки видеокамеры - до метра. Stage A1. Installation A video camera having a rotary mechanism 2 is mounted on a high-rise structure, on which an image capturing matrix 3 and a lens 4 are fixed. Stage A2. Snapping. The exact coordinates of the camera and the height of its suspension are determined. The coordinates of the video camera are specified according to several sources of orthophotomaps - Google maps, Yandex maps, etc. Thus, it becomes possible to bind the coordinates of the installation of the camera - up to a meter.

Этап A3. Коррекция угла поворота. Рассчитывают поправку азимута поворота видеокамеры относительно направления на север путем сопоставления направления на видимый ориентир.  Stage A3. Correction of the angle of rotation. Calculate the correction of the azimuth of the camera’s rotation relative to the north direction by comparing the direction to a visible landmark.

Этап А4. Коррекция угла наклона. Рассчитывают поправку угла наклона видеокамеры относительно линии горизонта.  Stage A4. Tilt Correction. The correction of the angle of the camera relative to the horizon is calculated.

Этап А5. Съемка. Производят съемку территории путем последовательного поворота поворотной платформы вокруг вертикальной оси. Для этого определяют оптимальный по времени прохождения маршрута патрулирования территории и достаточности времени на анализ сцены угол обзора, например: 6 градусов по горизонтали и 10-12 минут на полный оборот камеры вокруг своей оси. При этом на анализ сцены в каждой точке остановки приходится от 10 до 15 секунд.  Stage A5. Shooting. Survey the territory by sequentially turning the turntable around a vertical axis. To do this, determine the optimal viewing time for the patrol route of the territory and the sufficiency of time to analyze the scene, the viewing angle, for example: 6 degrees horizontally and 10-12 minutes for a full revolution of the camera around its axis. Moreover, the analysis of the scene at each stopping point takes from 10 to 15 seconds.

Этап А6. Анализ изображений.  Stage A6. Image analysis.

С помощью модуля 1 1 анализа изображений, выполненным с возможностью определения признаков дыма от природного пожара производят анализ полученного изображения.  Using the module 1 1 image analysis, configured to determine the signs of smoke from a natural fire, analyze the resulting image.

Для этого разделяют наблюдаемую сцену на секции:  To do this, divide the observed scene into sections:

- над горизонтом (в этой зоне есть облака и в этой области распознавание не производится)  - above the horizon (there are clouds in this zone and recognition is not performed in this area)

- пригоризонтная зона (расстояния от точки установки камеры от 8 до 12 км)  - horizontal zone (distances from the camera installation point from 8 to 12 km)

- ближняя зона (от 1 до 8 км).  - near zone (from 1 to 8 km).

Этап А61. В ближней зоне производят распознавание с помощью блока 13 анализа ближнего дыма. Здесь работает классический алгоритм - достаточно информации о движении в кадре.  Stage A61. In the near zone, recognition is performed using the near-smoke analysis unit 13. The classic algorithm works here - enough information about the movement in the frame.

Этап А62. В анализируемой пригоризонтной области производят распознавание с помощью блока 13 анализа пригоризонтного дыма. Для этого, например, строят в анализируемой пригоризонтной области изолинии, огибающие объединённые по цвету, яркости и контрастности пикселы изображения в сегменты. Линии, очерчивающие такие сегменты и есть изолинии (линии между областями с похожим цветом, яркостью и контрастом). Из множества изолиний выбирают изолинию с наибольшей длиной, содержащую участок с наибольшим отклонением от линии горизонта, который существенно меньшей длины по горизонтальному измерению, чем линия горизонта. Проводят анализ пикселов в области кадра, ограниченной участком выбранной изолинии с наибольшим отклонением от равного удаления от линии горизонта на предмет схожести по цвету с дымом. При наличии отклонения участка изолинии от равного удаления от линии горизонта фиксируют возможность природного пожара в месте, соответствующем указанному, а при наличии изолинии, повторяющей форму горизонта, фиксируют отсутствие природного пожара в пригоризонтной области. Stage A62. In the analyzed near-horizon area, recognition is performed using the block 13 analysis of horizontal smoke. For this, for example, isolines are constructed in the analyzed horizontal region, enveloping the pixels of the image combined in color, brightness and contrast into segments. The lines that outline such segments are contours (lines between areas with similar color, brightness, and contrast). From many contours the longest contour is selected containing the portion with the greatest deviation from the horizon, which is substantially shorter in horizontal dimension than the horizon. Pixels are analyzed in the area of the frame bounded by the portion of the selected contour with the greatest deviation from equal distance from the horizon for similarity in color with smoke. If there is a deviation of the contour section from an equal distance from the horizon, the possibility of a natural fire is fixed in the place corresponding to the specified one, and if there is a contour that repeats the shape of the horizon, the absence of a natural fire in the near-horizon region is recorded.

Этап А7. Сжатие и передача распознанного изображения.  Stage A7. Compress and transfer the recognized image.

Изображение всегда подвергается сжатию при помощи модуля 12 и в сжатом виде передается с помощью блока 9 на удаленный пульт 10. Именно это существенно снижает нагрузку на оборудование удаленного пульта и снижает требования к каналам передачи данных.  The image is always compressed using module 12 and transmitted in compressed form using block 9 to the remote control 10. It is this that significantly reduces the load on the equipment of the remote control and reduces the requirements for data transmission channels.

Но так как нельзя на удаленном пульте качественно произвести распознавание признаков, соответствующим возможности природного пожара, так как видеосигнал передается сжатым, то для этого дополнительно передают результаты анализа данных с самого устройство. То есть при возникновении ситуации, когда распознаны признаки, соответствующие возможности природного пожара, модуль 1 1 анализа изображений формирует данные, соответствующие результатам обработки признаков дыма и/или огня от природного пожара, и именно они и передаются через блок 9 передачи данных на удаленный пульт наблюдения 10.  But since it is impossible to qualitatively recognize features corresponding to the possibility of a natural fire on the remote control, since the video signal is transmitted compressed, the results of data analysis from the device are additionally transmitted for this. That is, when a situation arises when the signs corresponding to the potential of a natural fire are recognized, the image analysis module 1 1 generates data corresponding to the results of processing the signs of smoke and / or fire from a natural fire, and it is they that are transmitted through the data transmission unit 9 to a remote monitoring console 10.

Приведенные варианты осуществления изобретения являются примерными и позволяют добавлять новые варианты или модифицировать описанные без потери возможности раннего обнаружения природного пожара.  The above embodiments of the invention are exemplary and allow you to add new options or modify the described without losing the possibility of early detection of natural fires.

Промышленная применимость. Industrial applicability.

Видеокамера для раннего обнаружения природного пожара может быть осуществлена специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения. Возможность осуществления на практике следует из того, что для каждого признака, включённого в формулу изобретения на основании описания, известен материальный эквивалент, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения и критерию «полнота раскрытия» для изобретения. В соответствии с предложенным решением заявителями был изготовлен опытный образец видеокамеры для раннего обнаружения природного пожара, которая была выполнена на основе сетевой купольной PTZ камеры AXIS. A video camera for early detection of a natural fire can be carried out by a specialist in practice and, when implemented, ensures the implementation of the declared purpose. The possibility of practical implementation follows from the fact that for each feature included in the claims on the basis of the description, the material equivalent is known, which allows us to conclude that the criterion of "industrial applicability" for the invention and the criterion of "completeness of disclosure" for the invention are met. In accordance with the proposed solution, the applicants produced a prototype video camera for the early detection of a natural fire, which was made on the basis of the AXIS network PTZ dome camera.

Испытания опытного образца показали, что становится возможным обеспечить распознавание изображений от матрицы на предмет наличия признаков природного пожара (следов дыма), и передавать на удаленный пульт наблюдения сжатый сигнал, и тот, который содержит информацию о признаках пожара в случае появления таковых, а также информацию об угле наклона и азимутальному угле матрицы видеокамеры.  Tests of the prototype showed that it becomes possible to provide image recognition from the matrix for signs of natural fire (smoke traces), and to transmit to the remote monitoring station a compressed signal, and one that contains information about the signs of fire in case of occurrence, as well as information about the angle of inclination and the azimuthal angle of the matrix of the camera.

Все это, в конечном счете, обеспечивает выполнение достигаемого технического результата - возможность снижения нагрузки удаленный пульт наблюдения за счет передачи сжатого потока изображений и результатов обработки признаков дыма и/или огня от природного пожара.  All this ultimately ensures the achievement of the technical result achieved - the ability to reduce the load of the remote monitoring console by transmitting a compressed image stream and the processing of signs of smoke and / or fire from a natural fire.

Пример.  Example.

Полученные параметры передаваемого сигнала после его «сжатия»:  The received parameters of the transmitted signal after its "compression":

Н.264 8 к/с GOP 32 с 30% сжатием опорного кадра:  H.264 8 fps GOP 32 with 30% reference frame compression:

D1 (704*576) - 300 Кбит/с D1 (704 * 576) - 300 Kbps

720р (1280*720) - 512 Кбит/с 720p (1280 * 720) - 512 Kbps

1080р (1920*1080) - 800 Кбит/с 1080p (1920 * 1080) - 800 Kbps

Проверено, что при таких характеристиках на глаз картинка не «разваливается» и легко читается, при этом скорости передачи невысокие, что позволяет существенно экономить на услугах связи.  It has been verified that with such characteristics, the picture does not “fall apart” and is easy to read, while the transmission speeds are low, which allows significant savings on communication services.

Для сравнения - для обработки видео на стороне сервера надо передавать опорные кадры без сжатия, то есть Н.264, это кадров в секунду 8 и GOP 32, но без сжатия каждого отдельного кадра, что дает следующие параметры передачи данных:  For comparison, for video processing on the server side, reference frames must be transmitted without compression, that is, H.264, these are frames per second 8 and GOP 32, but without compression of each individual frame, which gives the following data transfer parameters:

720р (1280*720) - 8192 Кбит/с 720p (1280 * 720) - 8192 Kbps

Скорости потоков указаны для нормальной освещенности (ночью много цифровых шумов, значит больше движения, значит растет нагрузка) и при скорости ветра 1 -3 м/с (при больших скоростях ветра лес больше двигается).  Flow rates are indicated for normal illumination (at night there are a lot of digital noise, which means more movement, so the load is growing) and at a wind speed of 1-3 m / s (at high wind speeds, the forest moves more).

Видно, что различие составляет: - 10-30 раз.  It can be seen that the difference is: - 10-30 times.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБЕРТЕНИЯ FORMULA OF THE INVENTION 1 . Видеокамера для раннего обнаружения природного пожара, включающая корпус, в котором расположен поворотный механизм, на котором закреплены матрица захвата изображения и объектив, при этом поворотный механизм имеет возможность вращения относительно вертикальной оси и наклона и снабжен угломерно-азимутным измерителем, соединенным с контроллером управления поворота и наклона матрицы захвата изображения, причем угломерно- азимутным измеритель и матрица захвата изображения соединены с блоком передачи данных на удаленный пульт наблюдения отличающаяся тем, что матрица захвата изображения соединена с модулем анализа изображений, выполненным с возможностью определения признаков дыма и/или огня от природного пожара, соединенным с модулем сжатия потока изображений, вход которого подключен к выходу модуля анализа изображений, а выход которого подключен к блоку передачи данных на удаленный пульт наблюдения, при этом модуль анализа изображений выполнен с возможностью передачи результатов обработки признаков дыма и/или огня от природного пожара на блок передачи данных на удаленный пульт наблюдения. one . A video camera for early detection of a natural fire, comprising a housing in which a rotary mechanism is located on which an image capture matrix and a lens are mounted, while the rotary mechanism has the ability to rotate about a vertical axis and tilt and is equipped with an azimuth meter connected to the rotation control controller and the slope of the image capture matrix, and the azimuth meter and image capture matrix are connected to the data transmission unit to the remote monitoring station characterized in that the image capture matrix is connected to an image analysis module configured to detect smoke and / or fire from a natural fire, connected to an image stream compression module, the input of which is connected to the output of the image analysis module, and the output of which is connected to the transmission unit data to a remote monitoring station, while the image analysis module is configured to transmit the results of processing the signs of smoke and / or fire from a natural fire to a data transmission unit for removal enny monitoring station. 2. Видеокамера по п.1 , отличающаяся тем, что модуль анализа изображений включает в себя блок анализа ближнего дыма.  2. The video camera according to claim 1, characterized in that the image analysis module includes a near-smoke analysis unit. 3. Видеокамера по п.1 , отличающаяся тем, что модуль анализа изображений включает в себя блок анализа пригоризонтного дыма.  3. The video camera according to claim 1, characterized in that the image analysis module includes a block analysis of horizontal smoke. 4. Видеокамера по п.1 , отличающаяся тем, что модуль анализа изображений выполнен с возможностью передачи результатов обработки признаков дыма и/или огня от природного пожара в векторном или текстовом виде.  4. The video camera according to claim 1, characterized in that the image analysis module is configured to transmit the results of processing signs of smoke and / or fire from a natural fire in vector or text form.
PCT/RU2018/050060 2017-06-05 2018-06-04 Video camera for the early detection of a wildfire Ceased WO2018226128A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119471 2017-06-05
RU2017119471 2017-06-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018226128A1 true WO2018226128A1 (en) 2018-12-13

Family

ID=64567236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2018/050060 Ceased WO2018226128A1 (en) 2017-06-05 2018-06-04 Video camera for the early detection of a wildfire

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2018226128A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112578145A (en) * 2020-11-26 2021-03-30 广州建通测绘地理信息技术股份有限公司 Wind power measuring method, wind power measuring apparatus, computer device, and storage medium

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020171551A1 (en) * 2001-03-15 2002-11-21 Eshelman Larry J. Automatic system for monitoring independent person requiring occasional assistance
US20040061777A1 (en) * 2002-05-20 2004-04-01 Mokhtar Sadok Detecting fire using cameras
US20050207487A1 (en) * 2000-06-14 2005-09-22 Monroe David A Digital security multimedia sensor
US20080122929A1 (en) * 2006-11-29 2008-05-29 Ahamefula Chukwu Automatic picture and text alerting camera, with inbuilt smoke and motion detectors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050207487A1 (en) * 2000-06-14 2005-09-22 Monroe David A Digital security multimedia sensor
US20020171551A1 (en) * 2001-03-15 2002-11-21 Eshelman Larry J. Automatic system for monitoring independent person requiring occasional assistance
US20040061777A1 (en) * 2002-05-20 2004-04-01 Mokhtar Sadok Detecting fire using cameras
US20080122929A1 (en) * 2006-11-29 2008-05-29 Ahamefula Chukwu Automatic picture and text alerting camera, with inbuilt smoke and motion detectors

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112578145A (en) * 2020-11-26 2021-03-30 广州建通测绘地理信息技术股份有限公司 Wind power measuring method, wind power measuring apparatus, computer device, and storage medium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9628688B2 (en) Security camera having a body orientation sensor and method of use
CN102577347B (en) All-around intelligent makes an inspection tour the spherical surveillance camera system and method with Situation Awareness automatically
KR101982751B1 (en) Video surveillance device with motion path tracking technology using multi camera
CN101119482B (en) Overall view monitoring method and apparatus
CN104299351B (en) Intelligent early warning fire-extinguishing robot
US9465987B1 (en) Monitoring and detecting weather conditions based on images acquired from image sensor aboard mobile platforms
US20120242782A1 (en) Image capture device and image processing method
KR20140053885A (en) Apparatus and method for panoramic video imaging with mobile computing devices
KR101363066B1 (en) Monitoring system for crime-ridden district using unmanned flight vehicle
KR101502448B1 (en) Video Surveillance System and Method Having Field of Views of 360 Degrees Horizontally and Vertically
US10397474B2 (en) System and method for remote monitoring at least one observation area
CN106558181A (en) Fire monitoring method and apparatus
CN114913663B (en) Abnormality detection method, abnormality detection device, computer device, and storage medium
CN102497509B (en) Forest fire point disturbance-removing single point positioning method
KR101340897B1 (en) The anticrime system in a school zone
CN107578595A (en) Fluid analysis device
RU176065U1 (en) VIDEO CAMERA FOR EARLY DETECTION OF NATURAL FIRE
CN110267004A (en) A kind of small drone detection monitoring system
WO2018226128A1 (en) Video camera for the early detection of a wildfire
KR101340896B1 (en) The way to improve power of cctv monitor in school zones for anticrime
KR101738514B1 (en) Monitoring system employing fish-eye thermal imaging camera and monitoring method using the same
CN211982024U (en) Integral type radar ball machine is used in control
CN113865483B (en) Method, device and system for monitoring substrate position in coating machine and coating machine
KR101314721B1 (en) A monitoring system using image analysis
CN111105505A (en) A method and system for fast stitching of PTZ dynamic images based on three-dimensional geographic information

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18814153

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18814153

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1