Scientific and analytical journal «Vestnik Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia»

Научно-аналитический журнал "Вестник Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России"

2218-130X

81656

10.61260/2218-130X-2024-1-44-54

ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ

INFORMATICS, COMPUTER ENGINEERING AND CONTROL

ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ

AUTOMATION OF FOREST FIRES DETECTION PROCEDURES BASED ON VIDEO PROCESSING RESULTS

ОБОСНОВАНИЕ АНАЛИТИЧЕСКОГО АППАРАТА ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕДУР ОБНАРУЖЕНИЯ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ

Васильева

Дина Владимировна

Vasilyeva

Dina V.

Дворников

Сергей Сергеевич

Dvornikov

Sergey S.

dvornik92@mail.com

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

https://orcid.org/0000-0002-4889-0001

Дворников

Сергей Викторович

Dvornikov

Sergey V.

practicdsv@yandex.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

Москалец

Геннадий Николаевич

Moskalets

Gennady N.

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения Санкт-Петербург Россия Saint-Petersburg state university of aerospace instrumentation Saint-Petersburg Russian Federation

Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного Санкт-Петербург Россия Military academy of communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny Saint-Petersburg Russian Federation

Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения Saint-Petersburg State University of Aerospace Instrumentation

Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М.Буденного Budyonny Military Academy of the Signal Corps

Федеральне государственное унитарное предприятие «Государственный научно-исследовательский институт прикладных проблем» Санкт-Петербург Россия Federal state unitary enterprise «State research institute of applied problems» Saint-Petersburg Russian Federation

13 04 2024

2024 1 44 54 18 11 2023 10 12 2023

https://journals.igps.ru/en/nauka/article/81656/view

Представлены результаты разработки научно-методического аппарата формирования векторов признаков в интересах автоматизации процедур обнаружения лесных пожаров по результатам обработки кадров видео изображений. Представлены аналитические алгоритмы формирования векторов признаков и решения задачи обнаружения их различий в автоматическом режиме. Рассмотрена возможность синтеза векторов признаков на основе декомпозиции изображений в базисе вейвлета Хаара. Определены оптимальные параметры вейвлета Хаара, обеспечивающие максимальную контрастность векторов признаков. Приведены результаты эксперимента.

The results of the development of a scientific and methodological apparatus for the formation of feature vectors are presented in the interests of automating procedures for detecting forest fires based on the results of processing video image frames. Analytical algorithms for generating feature vectors and solving the problem of detecting their differences in automatic mode are presented. The possibility of synthesizing feature vectors based on image decomposition in the Haar wavelet basis is considered. The optimal Haar wavelet parameters have been determined to ensure maximum contrast of feature vectors. The results of the experiment are presented.

обнаружение лесных пожаров формирование векторов признаков обработка кадров видеоизображений распознавание образов

detection of forest fires formation of feature vectors processing of video image frames pattern recognition

Иванова Ю.А., Аливердиева М.А. Экологическая проблема XXI века – глобальное потепление // Международный журнал конституционного и государственного права. 2022. № 2. С. 20–24.

Ivanova Yu.A., Aliverdieva M.A. Ekologicheskaya problema XXI veka – global'noe poteplenie // Mezhdunarodnyj zhurnal konstitucionnogo i gosudarstvennogo prava. 2022. № 2. S. 20–24.

Поляк Ю.Е., Дыбенко А.Н. О проблемах глобального потепления и углеродной нейтральности // Вестник ЦЭМИ. 2023. Т. 6. № 1. DOI: 10.33276/S265838870024492-4.

Polyak Yu.E., Dybenko A.N. O problemah global'nogo potepleniya i uglerodnoj nejtral'nosti // Vestnik CEMI. 2023. T. 6. № 1. DOI: 10.33276/S265838870024492-4.

Мкртчян Ф.А., Солдатов В.Ю. О мониторинге экологических катастроф // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. 2023. № 9. С. 117–129. DOI: 10.36535/0235-5019-2023-09-3.

Mkrtchyan F.A., Soldatov V.Yu. O monitoringe ekologicheskih katastrof // Problemy okruzhayushchej sredy i prirodnyh resursov. 2023. № 9. S. 117–129. DOI: 10.36535/0235-5019-2023-09-3.

Иванова Г.А., Иванов В.А. Динамика лесных пожаров на территории лесных районов Средней Сибири // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2023. Т. 4. № 2. С. 43–48. DOI: 10.33764/2618-981X-2023-4-2-43-48.

Ivanova G.A., Ivanov V.A. Dinamika lesnyh pozharov na territorii lesnyh rajonov Srednej Sibiri // Interekspo Geo-Sibir'. 2023. T. 4. № 2. S. 43–48. DOI: 10.33764/2618-981X-2023-4-2-43-48.

Barovik D.V., Taranchuk V.B. Tools for the analysis and visualisation of distributions and vector fields in surface forest fires modelling // Journal of the Belarusian State University. Mathematics and Informatics. 2022. № 2. P. 82–93. DOI: 10.33581/2520-6508-2022-2-82-93.

Грибунов О.П., Морозов Р.О. Использование результатов информационной системы дистанционного мониторинга лесных пожаров при расследовании уничтожения или повреждения лесных насаждений // Криминалистика: вчера, сегодня, завтра. 2022. № 1 (21). С. 26–34. DOI: 10.55001/2587-9820.2022.33.85.003.

Gribunov O.P., Morozov R.O. Ispol'zovanie rezul'tatov informacionnoj sistemy distancionnogo monitoringa lesnyh pozharov pri rassledovanii unichtozheniya ili povrezhdeniya lesnyh nasazhdenij // Kriminalistika: vchera, segodnya, zavtra. 2022. № 1 (21). S. 26–34. DOI: 10.55001/2587-9820.2022.33.85.003.

Кустов О.М., Шадаева Л.И., Носякова Е.А. Особенности проведения отдельных следственных действий при расследовании лесных пожаров и установление причин лесных пожаров // Научный взгляд в будущее. 2016. Т. 7. № 4. С. 75–79. DOI: 10.21893/2415-7538-2016-04-7-160.

Kustov O.M., Shadaeva L.I., Nosyakova E.A. Osobennosti provedeniya otdel'nyh sledstvennyh dejstvij pri rassledovanii lesnyh pozharov i ustanovlenie prichin lesnyh pozharov // Nauchnyj vzglyad v budushchee. 2016. T. 7. № 4. S. 75–79. DOI: 10.21893/2415-7538-2016-04-7-160.

Причины лесных пожаров в лесном фонде Уральского Федерального округа / В.Н. Сащенко [и др.] // Вестник биотехнологии. 2019. № 3 (20). С. 11.

Prichiny lesnyh pozharov v lesnom fonde Ural'skogo Federal'nogo okruga / V.N. Sashchenko [i dr.] // Vestnik biotekhnologii. 2019. № 3 (20). S. 11.

Бобринев Е.В., Кондашов А.А., Удавцова Е.Ю. Использование регрессионного анализа показателей гибели людей при пожарах от времени прибытия первого пожарного подразделения на пожар // Науч.-аналит. журн. «Вестник С.-Петерб. ун-та ГПС МЧС России». 2019. № 3. С. 95–102.

Bobrinev E.V., Kondashov A.A., Udavcova E.Yu. Ispol'zovanie regressionnogo analiza pokazatelej gibeli lyudej pri pozharah ot vremeni pribytiya pervogo pozharnogo podrazdeleniya na pozhar // Nauch.-analit. zhurn. «Vestnik S.-Peterb. un-ta GPS MCHS Rossii». 2019. № 3.S. 95–102.

10.

Сысоева Т.П., Лобова С.Ф., Кухарев А.А. Применение компьютерного моделирования динамики распространения пожара для установления месторасположения очага пожара // Науч.-аналит. журн. «Вестник С.-Петерб. ун-та ГПС МЧС России». 2019. № 3. С. 121–131.

Sysoeva T.P., Lobova S.F., Kuharev A.A. Primenenie komp'yuternogo modelirovaniya dinamiki rasprostraneniya pozhara dlya ustanovleniya mestoraspolozheniya ochaga pozhara // Nauch.-analit. zhurn. «Vestnik S.-Peterb. un-ta GPS MCHS Rossii». 2019. № 3. S.121–131.

11.

Аксенов С.Г., Морозова Д.П. Совершенствование мероприятий по профилактике и борьбе с лесными пожарами в России // Столыпинский вестник. 2023. Т. 5. № 1.

Aksenov S.G., Morozova D.P. Sovershenstvovanie meropriyatij po profilaktike i bor'be s lesnymi pozharami v Rossii // Stolypinskij vestnik. 2023. T. 5. № 1.

12.

Газизов А.М., Янгирова Р.Р. Современные методы борьбы с лесными пожарами // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. 2021. № 1. С. 25–39. DOI: 10.17122/ogbus-2021-1-25-39.

Gazizov A.M., Yangirova R.R. Sovremennye metody bor'by s lesnymi pozharami // Elektronnyj nauchnyj zhurnal Neftegazovoe delo. 2021. № 1. S. 25–39. DOI: 10.17122/ogbus-2021-1-25-39.

13.

Подрезов Ю.В. Особенности применения и разработки современных авиационных средств борьбы с лесными пожарами // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. 2019. № 2. С. 46–50.

Podrezov Yu.V. Osobennosti primeneniya i razrabotki sovremennyh aviacionnyh sredstv bor'by s lesnymi pozharami // Problemy bezopasnosti i chrezvychajnyh situacij. 2019. № 2. S. 46–50.

14.

Яковлев С.Е. Применение беспилотных летательных аппаратов в борьбе с лесными пожарами // Аммосов-2021: сб. материалов Науч.-практ. конф. студентов СВФУ. Якутск: Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова, 2021. С. 776–779.

Yakovlev S.E. Primenenie bespilotnyh letatel'nyh apparatov v bor'be s lesnymi pozharami // Ammosov-2021: sb. materialov Nauch.-prakt. konf. studentov SVFU, Yakutsk: Severo-Vostochnyj federal'nyj universitet im. M.K. Ammosova, 2021. S. 776–779.

15.

Магомедов Р.А., Макарова Е.В., Котова Е.А. Исследование эффективности использования беспилотной летательной платформы вертолётного типа с огнетушащими капсулами для борьбы с лесными пожарами // Актуальные проблемы инженерных наук: материалы X (67-й) Ежегод. науч.-практ. конф. Северо-Кавказского федерального университета. Ставрополь: Северо-Кавказский федеральный университет, 2023. С. 402–404.

Magomedov R.A., Makarova E.V., Kotova E.A. Issledovanie effektivnosti ispol'zovaniya bespilotnoj letatel'noj platformy vertolyotnogo tipa s ognetushashchimi kapsulami dlya bor'by s lesnymi pozharami // Aktual'nye problemy inzhenernyh nauk: materialy X (67-j) Ezhegod. nauch.-prakt. konf. Severo-Kavkazskogo federal'nogo universiteta. Stavropol': Severo-Kavkazskij federal'nyj universitet, 2023. S. 402–404.

16.

Abusalma A. The effect of implementing artificial intelligence on job performance in commercial banks of Jordan // Management Science Letters. 2021. Vol. 11. № 7. P. 2061–2070. DOI: 10.5267/j.msl.2021.3.003.

17.

Дворников С.В., Дворников С.С., Коноплев М.А. Алгоритм распознавания сигналов радиосвязи на основе симметрических матриц // Информационные технологии. 2010. № 9. С. 75–77. EDN MUSLAD.

Dvornikov S.V., Dvornikov S.S., Konoplev M.A. Algoritm raspoznavaniya signalov radiosvyazi na osnove simmetricheskih matric // Informacionnye tekhnologii. 2010. № 9. S. 75–77. EDN MUSLAD.

18.

Дворников С.В., Сауков А.М. Модификация частотно-временных описаний нестационарных процессов на основе показательных и степенных функций // Научное приборостроение. 2004. Т. 14. № 3. С. 76–85.

Dvornikov S.V., Saukov A.M. Modifikaciya chastotno-vremennyh opisanij nestacionarnyh processov na osnove pokazatel'nyh i stepennyh funkcij // Nauchnoe priborostroenie. 2004. T. 14. № 3. S. 76–85.

19.

Тормозов В.С. Анализ методов распознавания образов и машинного обучения для распознавания визуальных образов // Информационные технологии XXI века: сб. науч. трудов / отв. ред. В.В. Воронин. Хабаровск: Тихоокеанский государственный университет, 2019. С. 354–359.

Tormozov V.S. Analiz metodov raspoznavaniya obrazov i mashinnogo obucheniya dlya raspoznavaniya vizual'nyh obrazov // Informacionnye tekhnologii XXI veka: sb. nauch. trudov / otv. red. V.V. Voronin. Habarovsk: Tihookeanskij gosudarstvennyj universitet, 2019. S. 354–359.

20.

Автоматизация процедур обнаружения лесных пожаров по результатам обработки видео / Д.В. Васильева [и др.] // Науч.-аналит. журн. «Вестник С.-Петерб. ун-та ГПС МЧС России». 2023. № 4. С. 30–40.

Avtomatizaciya procedur obnaruzheniya lesnyh pozharov po rezul'tatam obrabotki video / D.V. Vasil'eva [i dr.] // Nauch.-analit. zhurn. «Vestnik S.-Peterb. un-ta GPS MCHS Rossii». 2023. № 4. S. 30–40.

21.

Прозоров Д.Е., Земцов А.В. Применение легковесной сиамской нейросети для формирования вектора признаков в системе васкулярной аутентификации // Компьютерная оптика. 2023. Т. 47. № 3. С. 433–441. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1204. – EDN JWCAEY.

Prozorov D.E., Zemcov A.V. Primenenie legkovesnoj siamskoj nejroseti dlya formirovaniya vektora priznakov v sisteme vaskulyarnoj autentifikacii // Komp'yuternaya optika. 2023. T. 47. № 3. S. 433–441. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1204. – EDN JWCAEY.

22.

Формирование векторов признаков сигналов из вейвлет-коэффициентов их фреймовых преобразований / С.В. Дворников [и др.] // Информационные технологии. 2013. № 5. С. 46–49. EDN QAQWUF.

Formirovanie vektorov priznakov signalov iz vejvlet-koefficientov ih frejmovyh preobrazovanij / S.V. Dvornikov [i dr.] // Informacionnye tekhnologii. 2013. № 5. S. 46–49. EDN QAQWUF.

23.

Распознавание сигналов на основе вероятностной оценки дисперсии векторов их признаков / С.В. Дворников [и др.] // Вопросы радиоэлектроники. Сер.: Техника телевидения. 2020. № 3. С. 81–90. EDN JYVVPW.

Raspoznavanie signalov na osnove veroyatnostnoj ocenki dispersii vektorov ih priznakov / S.V. Dvornikov [i dr.] // Voprosy radioelektroniki. Ser.: Tekhnika televideniya. 2020. № 3. S. 81–90. EDN JYVVPW.

24.

Семенов В.И. Сравнение алгоритма кратномасштабного анализа изображений в частотной области с алгоритмом Малла // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2022. № 59. С. 73–82. DOI: 10.17223/19988605/59/8.

Semenov V.I. Sravnenie algoritma kratnomasshtabnogo analiza izobrazhenij v chastotnoj oblasti s algoritmom Malla // Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Upravlenie, vychislitel'naya tekhnika i informatika. 2022. № 59. S. 73–82. DOI: 10.17223/19988605/59/8.

25.

Дворников С.В., Кудрявцев А.М. Теоретические основы частотно-временного анализа кратковременных сигналов: монография. СПб.: ВАС, 2010. 240 с. EDN: QMUYKH.

Dvornikov S.V., Kudryavcev A.M. Teoreticheskie osnovy chastotno-vremennogo analiza kratkovremennyh signalov: monografiya. SPb.: VAS, 2010. 240 s. EDN: QMUYKH.

26.

Кратномасштабный вейвлет-анализ профилограммы / С.М. Гайдар [и др.] // Агроинженерия. 2022. Т. 24. № 5. С. 62–66. DOI: 10.26897/2687-1149-2022-5-62-66. EDN HTJLRH.

Kratnomasshtabnyj vejvlet-analiz profilogrammy / S.M. Gajdar [i dr.] // Agroinzheneriya. 2022. T. 24. № 5. S. 62–66. DOI 10.26897/2687-1149-2022-5-62-66. EDN HTJLRH.

27.

Метод обнаружения радиосигналов на основе обработки их частотно-временных распределений плотности энергии / С.В. Дворников [и др.] // Информация и космос. 2005. № 4. С. 13–16. EDN KXAITT.

Metod obnaruzheniya radiosignalov na osnove obrabotki ih chastotno-vremennyh raspredelenij plotnosti energii / S.V. Dvornikov [i dr.] // Informaciya i kosmos. 2005. № 4. S. 13–16. EDN KXAITT.

28.

Дворников С.В., Дворников С.С., Спирин А.М. Синтез манипулированных сигналов на основе вейвлет-функций // Информационные технологии. 2013. № 12. С. 52–55. EDN ROTMAR.

Dvornikov S.V., Dvornikov S.S., Spirin A.M. Sintez manipulirovannyh signalov na osnove vejvlet-funkcij // Informacionnye tekhnologii. 2013. № 12. S. 52–55. EDN ROTMAR.

29.

Андрианов П.А. Дискретный периодический кратномасштабный анализ // Записки научных семинаров Санкт-Петербургского отделения математического института им. В.А. Стеклова РАН. 2021. Т. 499. С. 7–21. EDN DRVQTN.

Andrianov P.A. Diskretnyj periodicheskij kratnomasshtabnyj analiz // Zapiski nauchnyh seminarov Sankt-Peterburgskogo otdeleniya matematicheskogo instituta im. V.A. Steklova RAN. 2021. T. 499. S. 7–21. EDN DRVQTN.

30.

Zaynidinov H.N., Dadajanov U., Juraev J.U. Algorithm for compressing blood images using two-dimensional wavelets haar // Проблемы вычислительной и прикладной математики. 2021. № 1 (31). P. 133–142. EDN CBAWRE.

Zaynidinov H.N., Dadajanov U., Juraev J.U. Algorithm for compressing blood images using two-dimensional wavelets haar // Problemy vychislitel'noj i prikladnoj matematiki. 2021. № 1 (31). P. 133–142. EDN CBAWRE.

31.

Дворников С.В. Теоретические основы синтеза билинейных распределений энергии нестационарных процессов в частотно-временном пространстве (обзор) // Труды учебных заведений связи. 2018. Т. 4. № 1. С. 47–60. EDN YUZUOE.

Dvornikov S.V. Teoreticheskie osnovy sinteza bilinejnyh raspredelenij energii nestacionarnyh processov v chastotno-vremennom prostranstve (obzor) // Trudy uchebnyh zavedenij svyazi. 2018. T. 4. № 1. S. 47–60. EDN YUZUOE.

32.

Дворников С.В. Билинейные распределения с пониженным уровнем интерференционного фона в частотно-временном пространстве (продолжение обзора) // Труды учебных заведений связи. 2018. Т. 4. № 2. С. 69–81. EDN XRVQDR.

Dvornikov S.V. Bilinejnye raspredeleniya s ponizhennym urovnem interferencionnogo fona v chastotno-vremennom prostranstve (prodolzhenie obzora) // Trudy uchebnyh zavedenij svyazi. 2018. T. 4. № 2. S. 69–81. EDN XRVQDR.