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基于大数据解析的向突变检测方法

阅读:410发布:2020-05-12

专利汇可以提供基于大数据解析的向突变检测方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 风 向突变检测方法,该方法包括使用风向突变检测平台以基于现场各个火焰分别对应的各个飘逸方向中出现 频率 最频繁的方向确定对应的风向以作为现场供应风向,并在现场供应风向与预计风向之差超限时,控制救援直升飞机进入紧急救援模式。,下面是基于大数据解析的向突变检测方法专利的具体信息内容。

1.一种向突变检测方法,该方法包括使用风向突变检测平台以基于现场各个火焰分别对应的各个飘逸方向中出现频率最频繁的方向确定对应的风向以作为现场供应风向,并在现场供应风向与预计风向之差超限时,控制救援直升飞机进入紧急救援模式,所述风向突变检测平台包括:
电子眼采集设备,设置在救援直升飞机上,用于对其下方执行现场图像数据采集动作,以获得相应的下方采集图像。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述平台还包括:
实时导航设备,设置在救援直升飞机上,用于提供救援直升飞机的当前导航位置
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述平台还包括:
时分双工通信设备,设置在所述实时导航设备的附近,与所述实时导航设备连接,用于无线接收当地气象部实时发送的、与当前导航位置对应的风向以作为远程供应风向。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述平台还包括:
大数据解析设备,与膨胀腐蚀设备连接,用于基于大数据运算模式解析出膨胀腐蚀图像中的各个火焰的几何外形,并基于每一个火焰的几何外形确定对应火焰的飘逸方向,并基于所述各个火焰分别对应的各个飘逸方向中出现频率最频繁的方向确定对应的风向以作为现场供应风向;
模式切换设备,设置在救援直升飞机上,分别与所述时分双工通信设备和所述大数据解析设备连接,用于在所述远程供应风向和所述现场供应方向之差超限时,控制救援直升飞机进入紧急救援模式;
数据平滑设备,设置在救援直升飞机上,与所述电子眼采集设备连接,用于接收所述下方采集图像,对所述下方采集图像执行图像平滑处理,以获得并输出相应的平滑处理图像;
第一滤波设备,与所述数据平滑设备连接,用于接收所述平滑处理图像,对所述平滑处理图像执行带通滤波处理,以获得并输出相应的第一滤波图像;
像素判断设备,与所述第一滤波设备连接,用于基于预设基准目标子图像从所述第一滤波图像中提取出与预设基准目标子图像相同尺寸的待处理子图像,将所述待处理子图像与预设基准目标子图像相减以获得差值图像,计算差值图像中像素值非零的像素的数量,当非零的像素的数量大于等于所述第一预设像素数量阈值时,发出目标未识别指令,否则,发出目标识别指令;
第二滤波设备,分别与所述第一滤波设备和所述像素判断设备连接,用于在接收到目标识别指令时,将所述第一滤波图像作为第二滤波图像输出;
所述第二滤波设备还用于在接收到目标未识别指令时,对所述第一滤波图像执行统计排序滤波处理,以获得并输出相应的第二滤波图像;
膨胀腐蚀设备,与所述第二滤波设备连接,用于接收所述第二滤波图像,并对所述第二滤波图像执行先膨胀后腐蚀的形态学处理,以获得并输出相应的膨胀腐蚀图像;
其中,所述救援直升飞机在紧急救援模式下释放爬行索并降低飞行高度以救援其下方的灭火人员;
其中,所述第二滤波设备还用于在接收到目标识别指令时,从省电状态进入工作状态,在接收到目标未识别指令时,从所述工作状态进入所述省电状态。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于:
所述第一滤波设备、所述第二滤波设备和所述像素判断设备之间共用同一现场计时器。
6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,所述平台还包括:
对象检测设备,设置在救援直升飞机上,与所述电子眼采集设备连接,用于接收所述下方采集图像,对所述下方采集图像中的对象进行检测,以从所述下方采集图像中分割出各个对象分别对应的各个对象区域;
数值比较设备,与所述对象检测设备连接,用于对各个对象区域进行面积比较,以将最大面积的对象区域占据所述下方采集图像的面积比例作为代表性比例输出。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述平台还包括:
飞思卡尔MC9S12芯片,分别与所述数值比较设备和所述空间转换设备连接,用于在接收到的代表性比例大于等于预设比例阈值时,将所述空间转换设备从省电状态切换到运行状态;
所述飞思卡尔MC9S12芯片还用于在接收到的代表性比例小于所述预设比例阈值时,将所述空间转换设备从运行状态切换到省电状态;
空间转换设备,用于在运行状态下接收下方采集图像,对所述下方采集图像执行RGB颜色空间到CMYK颜色空间的转换,以获得所述下方采集图像中每一个像素点的C通道值、M通道值、Y通道值和K通道值。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述平台还包括:
针对性校正设备,与所述空间转换设备连接,用于对所述下方采集图像中的C通道值执行畸变校正处理,以获得第一处理图像,并对所述第一处理图像中的M通道值执行畸变校正处理,以获得第二处理图像;
边缘增强设备,分别与所述数据平滑设备和所述针对性校正设备连接,用于对所述第二处理图像执行图像边缘增强,以获得边缘增强图像,并将所述边缘增强图像替换所述下方采集图像发送给所述数据平滑设备。
9.如权利要求8所述的方法,其特征在于:
在所述针对性校正设备中,对所述下方采集图像中的C通道值执行畸变校正处理,以获得第一处理图像包括:所述下方采集图像中各个像素点的各个C通道值参与畸变校正处理,所述下方采集图像中各个像素点的各个M通道值、各个Y通道值和各个K通道值不参与畸变校正处理;
其中,在所述针对性校正设备中,对所述第一处理图像中的M通道值执行畸变校正处理,以获得第二处理图像包括:所述第一处理图像中各个像素点的各个M通道值参与畸变校正处理,所述第一处理图像中各个像素点的各个C通道值、各个K通道值和各个Y通道值不参与畸变校正处理;
其中,所述对象检测设备由数据接收子设备、检测执行子设备、区域分割子设备和数据输出子设备组成;
其中,在所述对象检测设备中,所述检测执行子设备分别与所述数据接收子设备和所述区域分割子设备连接;
其中,在所述对象检测设备中,所述区域分割子设备分别与所述数据接收子设备和所述检测执行子设备连接。

说明书全文

基于大数据解析的向突变检测方法

技术领域

[0001] 本发明涉及大数据领域,尤其涉及一种基于大数据解析的风向突变检测方法。

背景技术

[0002] 大数据(big data),指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合,是需要新处理模式才能具有更强的决策、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。
[0003] 在维克托·迈尔-舍恩伯格及肯尼斯·库克耶编写的《大数据时代》中大数据指不用随机分析法(抽样调查)这样捷径,而采用所有数据进行分析处理。大数据的5V特点(IBM提出):Volume(大量)、Velocity(高速)、Variety(多样)、Value(低价值密度)、Veracity(真实性)。

发明内容

[0004] 本发明需要具备以下两处发明点:
[0005] (1)基于现场各个火焰分别对应的各个飘逸方向中出现频率最频繁的方向确定对应的风向以作为现场供应风向,并在现场供应风向与预计风向之差超限时,控制救援直升飞机进入紧急救援模式,以避免出现大规模的灭火人员伤亡的事故;
[0006] (2)对带通滤波处理后的图像进行探析,以确定是否满足目标检测要求,在不满足目标检测要求的情况下,增加统计排序滤波处理环节以保证图像滤波效果。
[0007] 根据本发明的一方面,提供一种风向突变检测方法,该方法包括使用风向突变检测平台以基于现场各个火焰分别对应的各个飘逸方向中出现频率最频繁的方向确定对应的风向以作为现场供应风向,并在现场供应风向与预计风向之差超限时,控制救援直升飞机进入紧急救援模式,所述风向突变检测平台包括:电子眼采集设备,设置在救援直升飞机上,用于对其下方执行现场图像数据采集动作,以获得相应的下方采集图像。
[0008] 更具体地,在所述风向突变检测平台中,所述平台还包括:实时导航设备,设置在救援直升飞机上,用于提供救援直升飞机的当前导航位置
[0009] 更具体地,在所述风向突变检测平台中,所述平台还包括:时分双工通信设备,设置在所述实时导航设备的附近,与所述实时导航设备连接,用于无线接收当地气象部实时发送的、与当前导航位置对应的风向以作为远程供应风向。
[0010] 更具体地,在所述风向突变检测平台中,所述平台还包括:大数据解析设备,与膨胀腐蚀设备连接,用于基于大数据运算模式解析出膨胀腐蚀图像中的各个火焰的几何外形,并基于每一个火焰的几何外形确定对应火焰的飘逸方向,并基于所述各个火焰分别对应的各个飘逸方向中出现频率最频繁的方向确定对应的风向以作为现场供应风向;模式切换设备,设置在救援直升飞机上,分别与所述时分双工通信设备和所述大数据解析设备连接,用于在所述远程供应风向和所述现场供应方向之差超限时,控制救援直升飞机进入紧急救援模式;数据平滑设备,设置在救援直升飞机上,与所述电子眼采集设备连接,用于接收所述下方采集图像,对所述下方采集图像执行图像平滑处理,以获得并输出相应的平滑处理图像;第一滤波设备,与所述数据平滑设备连接,用于接收所述平滑处理图像,对所述平滑处理图像执行带通滤波处理,以获得并输出相应的第一滤波图像;像素判断设备,与所述第一滤波设备连接,用于基于预设基准目标子图像从所述第一滤波图像中提取出与预设基准目标子图像相同尺寸的待处理子图像,将所述待处理子图像与预设基准目标子图像相减以获得差值图像,计算差值图像中像素值非零的像素的数量,当非零的像素的数量大于等于所述第一预设像素数量阈值时,发出目标未识别指令,否则,发出目标识别指令;第二滤波设备,分别与所述第一滤波设备和所述像素判断设备连接,用于在接收到目标识别指令时,将所述第一滤波图像作为第二滤波图像输出;所述第二滤波设备还用于在接收到目标未识别指令时,对所述第一滤波图像执行统计排序滤波处理,以获得并输出相应的第二滤波图像。
[0011] 本发明的风向突变检测方法运行可靠、数据有效。由于基于现场各个火焰分别对应的各个飘逸方向中出现频率最频繁的方向确定对应的风向以作为现场供应风向,并进而决定是否控制救援直升飞机进入紧急救援模式,从而避免出现大规模的灭火人员伤亡的事故。附图说明
[0012] 以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述,其中:
[0013] 图1为根据本发明实施方案示出的风向突变检测平台所应用的救援直升飞机的外形示意图。

具体实施方式

[0014] 下面将参照附图对本发明的实施方案进行详细说明。
[0015] 风向,是指风吹来的方向。一般在测定时有不同的方法。主要分海洋,大陆,高空进行确定。利用风向可以在人们的生活,生产,建厂,农业,交通,军事等各种领域发挥积极作用。
[0016] 测定风向的仪器之一为风向标,它一般离地面10-12米高,如果附近有障碍物,其安置高度至少要高出障碍物6米以上,并且指北的短棒要正对北方。风向箭头指在哪个方向,就表示当时刮什么方向的风。测风器上还有一长方形的风压板(重型的重800克,轻型的重200克),风压板旁边装一个弧形框子,框上有长短齿。风压板扬起所过长短齿的数目,表示风力大小。
[0017] 风向标是一种应用最广泛的风向测量装置,它有单翼型、双翼型和流线型等。风向标一般是由尾翼、指向杆、平衡器及旋转主轴4部分组成的首尾不对称的平衡装置。其重心支撑轴的轴心上,整个风向标可以绕垂直轴自由摆动。风向标和气流方向有一定的夹时,气流对风向标尾翼产生一个压力F。其大小正比于风标几何形状在气流方向垂直面上的投影,风标头部迎风面积小,尾翼迎风面积大,由这个压力差在垂直风标方向上的分力f产生风压力矩使风标绕垂直轴旋转,直到风标与气流平行。从风向标与固定主方位指示杆之间的相对位置就可以很容易观测出风向。
[0018] 风标通过垂直轴、角度传感器将风向信号传递出去,传送和指示风向标所在方位的方法很多,有电触点盘、环形电位、自整角机和光电码盘4种类型,其中最常用的是光电码盘。
[0019] 目前,在森林等户外火灾场景执行灭火时仍采用人工模式,由于现场灭火指挥部门都是根据预报当地风向决定灭火时人员的立足点和撤退路线,以保证现场灭火人员的人身安全,然而,森林等户外环境复杂,风向一旦产生实质性的突变,上述立足点和撤退路线立即无法发挥应有作用,上述问题难以解决的困难在于,现场风向的实质性的突变无法快速检测到。
[0020] 为了克服上述不足,本发明搭建一种风向突变检测方法,该方法包括使用风向突变检测平台以基于现场各个火焰分别对应的各个飘逸方向中出现频率最频繁的方向确定对应的风向以作为现场供应风向,并在现场供应风向与预计风向之差超限时,控制救援直升飞机进入紧急救援模式。所述风向突变检测平台能够有效解决相应的技术问题。
[0021] 图1为根据本发明实施方案示出的风向突变检测平台所应用的救援直升飞机的外形示意图。
[0022] 根据本发明实施方案示出的风向突变检测平台包括:
[0023] 电子眼采集设备,设置在救援直升飞机上,用于对其下方执行现场图像数据采集动作,以获得相应的下方采集图像。
[0024] 接着,继续对本发明的风向突变检测平台的具体结构进行进一步的说明。
[0025] 所述风向突变检测平台中还可以包括:
[0026] 实时导航设备,设置在救援直升飞机上,用于提供救援直升飞机的当前导航位置。
[0027] 所述风向突变检测平台中还可以包括:
[0028] 时分双工通信设备,设置在所述实时导航设备的附近,与所述实时导航设备连接,用于无线接收当地气象部门实时发送的、与当前导航位置对应的风向以作为远程供应风向。
[0029] 所述风向突变检测平台中还可以包括:
[0030] 大数据解析设备,与膨胀腐蚀设备连接,用于基于大数据运算模式解析出膨胀腐蚀图像中的各个火焰的几何外形,并基于每一个火焰的几何外形确定对应火焰的飘逸方向,并基于所述各个火焰分别对应的各个飘逸方向中出现频率最频繁的方向确定对应的风向以作为现场供应风向;
[0031] 模式切换设备,设置在救援直升飞机上,分别与所述时分双工通信设备和所述大数据解析设备连接,用于在所述远程供应风向和所述现场供应方向之差超限时,控制救援直升飞机进入紧急救援模式;
[0032] 数据平滑设备,设置在救援直升飞机上,与所述电子眼采集设备连接,用于接收所述下方采集图像,对所述下方采集图像执行图像平滑处理,以获得并输出相应的平滑处理图像;
[0033] 第一滤波设备,与所述数据平滑设备连接,用于接收所述平滑处理图像,对所述平滑处理图像执行带通滤波处理,以获得并输出相应的第一滤波图像;
[0034] 像素判断设备,与所述第一滤波设备连接,用于基于预设基准目标子图像从所述第一滤波图像中提取出与预设基准目标子图像相同尺寸的待处理子图像,将所述待处理子图像与预设基准目标子图像相减以获得差值图像,计算差值图像中像素值非零的像素的数量,当非零的像素的数量大于等于所述第一预设像素数量阈值时,发出目标未识别指令,否则,发出目标识别指令;
[0035] 第二滤波设备,分别与所述第一滤波设备和所述像素判断设备连接,用于在接收到目标识别指令时,将所述第一滤波图像作为第二滤波图像输出;
[0036] 所述第二滤波设备还用于在接收到目标未识别指令时,对所述第一滤波图像执行统计排序滤波处理,以获得并输出相应的第二滤波图像;
[0037] 膨胀腐蚀设备,与所述第二滤波设备连接,用于接收所述第二滤波图像,并对所述第二滤波图像执行先膨胀后腐蚀的形态学处理,以获得并输出相应的膨胀腐蚀图像;
[0038] 其中,所述救援直升飞机在紧急救援模式下释放爬行索并降低飞行高度以救援其下方的灭火人员;
[0039] 其中,所述第二滤波设备还用于在接收到目标识别指令时,从省电状态进入工作状态,在接收到目标未识别指令时,从所述工作状态进入所述省电状态。
[0040] 所述风向突变检测平台中:
[0041] 所述第一滤波设备、所述第二滤波设备和所述像素判断设备之间共用同一现场计时器。
[0042] 所述风向突变检测平台中还可以包括:
[0043] 对象检测设备,设置在救援直升飞机上,与所述电子眼采集设备连接,用于接收所述下方采集图像,对所述下方采集图像中的对象进行检测,以从所述下方采集图像中分割出各个对象分别对应的各个对象区域;
[0044] 数值比较设备,与所述对象检测设备连接,用于对各个对象区域进行面积比较,以将最大面积的对象区域占据所述下方采集图像的面积比例作为代表性比例输出。
[0045] 所述风向突变检测平台中还可以包括:
[0046] 飞思卡尔MC9S12芯片,分别与所述数值比较设备和所述空间转换设备连接,用于在接收到的代表性比例大于等于预设比例阈值时,将所述空间转换设备从省电状态切换到运行状态;
[0047] 所述飞思卡尔MC9S12芯片还用于在接收到的代表性比例小于所述预设比例阈值时,将所述空间转换设备从运行状态切换到省电状态;
[0048] 空间转换设备,用于在运行状态下接收下方采集图像,对所述下方采集图像执行RGB颜色空间到CMYK颜色空间的转换,以获得所述下方采集图像中每一个像素点的C通道值、M通道值、Y通道值和K通道值。
[0049] 所述风向突变检测平台中还可以包括:
[0050] 针对性校正设备,与所述空间转换设备连接,用于对所述下方采集图像中的C通道值执行畸变校正处理,以获得第一处理图像,并对所述第一处理图像中的M通道值执行畸变校正处理,以获得第二处理图像;
[0051] 边缘增强设备,分别与所述数据平滑设备和所述针对性校正设备连接,用于对所述第二处理图像执行图像边缘增强,以获得边缘增强图像,并将所述边缘增强图像替换所述下方采集图像发送给所述数据平滑设备。
[0052] 所述风向突变检测平台中:
[0053] 在所述针对性校正设备中,对所述下方采集图像中的C通道值执行畸变校正处理,以获得第一处理图像包括:所述下方采集图像中各个像素点的各个C通道值参与畸变校正处理,所述下方采集图像中各个像素点的各个M通道值、各个Y通道值和各个K通道值不参与畸变校正处理;
[0054] 其中,在所述针对性校正设备中,对所述第一处理图像中的M通道值执行畸变校正处理,以获得第二处理图像包括:所述第一处理图像中各个像素点的各个M通道值参与畸变校正处理,所述第一处理图像中各个像素点的各个C通道值、各个K通道值和各个Y通道值不参与畸变校正处理;
[0055] 其中,所述对象检测设备由数据接收子设备、检测执行子设备、区域分割子设备和数据输出子设备组成;
[0056] 其中,在所述对象检测设备中,所述检测执行子设备分别与所述数据接收子设备和所述区域分割子设备连接;
[0057] 其中,在所述对象检测设备中,所述区域分割子设备分别与所述数据接收子设备和所述检测执行子设备连接。
[0058] 另外,所述针对性校正设备为一SOC芯片。另外,System on Chip,简称SOC,也即片上系统。从狭义角度讲,它是信息系统核心的芯片集成,是将系统关键部件集成在一块芯片上;从广义角度讲,SoC是一个微小型系统,如果说中央处理器(CPU)是大脑,那么SOC就是包括大脑、心脏、眼睛和手的系统。国内外学术界一般倾向将SOC定义为将微处理器、模拟IP核、数字IP核和存储器(或片外存储控制接口)集成在单一芯片上,它通常是客户定制的,或是面向特定用途的标准产品。SOC定义的基本内容主要在两方面:其一是它的构成,其二是它形成过程。系统级芯片的构成可以是系统级芯片控制逻辑模块、微处理器/微控制器CPU内核模块、数字信号处理器DSP模块、嵌入的存储器模块、和外部进行通讯的接口模块、含有ADC/DAC的模拟前端模块、电源提供和功耗管理模块,对于一个无线SoC还有射频前端模块、用户定义逻辑(它可以由FPGA 或ASIC实现)以及微电子机械模块,更重要的是一个SOC芯片内嵌有基本软件(RDOS或COS以及其他应用软件)模块或可载入的用户软件等。
[0059] 应当理解,本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如,如果用硬件来实现,和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或它们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(PGA),现场可编程门阵列(FPGA)等。
[0060] 本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0061] 上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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