[發明專利]嵌入式視頻煙霧探測器及煙霧識別方法

有效

• 申請號: 201010136306.1
• 申請日: 2010-03-30
• 公開（公告）號: CN102348099A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 劉炳海;吳龍標;許玉坤;李守紅;王文偉;洪亮;任士俊
• 申請（專利權）人: 合肥科大立安安全技術股份有限公司
• 主分類號: H04N7/18
• 分類號: H04N7/18;H04N7/26;G06K9/62
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.嵌入式視頻煙霧探測器，包括有殼體，其特征在于：所述殼體上安裝有指示燈，殼體內有電路板，所述電路板上集成有彩色單板機，所述彩色單片機電連接有攝像頭，所述攝像頭安裝在殼體上，所述電路板上還集成有DSP，有圖像解碼芯片與DSP的視頻輸入接口連接，所述圖像解碼芯片的輸入接口與彩色單板機的輸出接口連接以接收圖像信號，并將圖像信號解碼后傳輸至所述DSP，有圖像編碼芯片與所述DSP的視頻輸出接口連接，所述圖像編碼芯片的輸出接口連接有視頻輸出接線端，所述視頻輸出接線端安裝在殼體上，所述圖像編碼信號將DSP傳輸的圖像信息編碼后輸出，有實時時鐘電路與DSP外部總線接口連接以提供時序信號，有擴展存儲芯片和閃存芯片與DSP內部總線接口連接以提供數據存儲空間，有以太網控制芯片與DSP的通訊接口相連接實現以太網數據鏈路層協議，并通過IP/TCP協議棧實現網絡通訊，所述以太網控制芯片輸出接口連接有安裝在殼體上的通訊接線端，有串口實現芯片與DSP的信號輸入、輸出接口連接，實現RS485/232接口，所述串口實現芯片的輸出接口連接有安裝在殼體上的串口接線端，所述電路板上還集成有數字信號轉換電路，所述指示燈通過數模信號轉換電路與DSP連接，所述信號轉換電路信號輸出端還連接有安裝在殼體上的報警信號輸出接線端。

2.根據權利要求1所述的嵌入式視頻煙霧探測器，其特征在于：所述彩色單板機型號為WK-53X11，所述DSP型號為TMS320DM642，所述圖像解碼芯片型號為TVP5150，所述圖像編碼芯片型號為SAA7121，所述以太網控制芯片型號為BCM5221，所述串口實現芯片型號為TL16C752B。

3.利用權利要求1所述的嵌入式視頻煙霧探測器的煙霧識別方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)檢測嵌入式視頻煙霧探測器的工作狀態，在DSP中完成算法環境初始化，攝像頭捕捉到監控場所的圖像信息，并將圖像信息發送到圖像解碼芯片進行圖像解碼；

(2)圖像解碼芯片將解碼后得到的數字視頻信號發送到DSP的數據輸入端口，在DSP中對輸入的視頻信號進行預處理，然后對預處理過的圖像序列進行幀間差分運算，得到運動變化的圖像，再對差分運算后的圖像采用一個固定閾值加幀差分偏移量進行二值化運算，得到運動的二值化圖像，所述二值化圖像是由動點和不動點組成；

(3)對所述步驟(2)中得到的運動的二值化圖像進行形態學除噪，將孤立點和干擾像素進行去除，采用設定的網格尺寸，對除噪以后的二值化圖像進行網格映射；

(4)對所述步驟(3)網格化的圖像采用種子生長算法對封閉空洞進行填充，再對填充以后的網格化圖像進行連通性分析，對監測范圍內的運動目標進行框定，采用逐行生長累加算法捕捉監控范圍內的運動目標，得到當前幀的運動目標列表，所述的逐行生長累加算法是指第一行的每組不相鄰的動點標記為不同的目標，從第二行開始把每一行的動點累加到已經標記的目標上面，并根據是否相鄰進行目標合并；

(5)在原始圖像中，對步驟(4)得到的運動目標序列進行空間定位，對定位的原始圖像采用Robert邊緣識別算子進行高通濾波，并進行網格化，得到濾波網格圖，對得到的濾波網格圖與步驟(3)所得到的網格圖像進行圖像相似度匹配，匹配度高的為剛體不透明運動目標，匹配度低為半透明運動目標，對匹配度規整化輸出，以此匹配度作為相似度特征值，若相似度特征值小于DSP中提前設定的經驗閾值則將目標判定為煙霧；

(6)對所述步驟(4)得到的運動目標序列進行八方向的目標跟蹤，統計跟蹤到的目標形心點，并對時間序列上的形心點進行曲線擬合作為目標的運動軌跡，對得到的目標運動曲線進行運動速度及運動方向的特征提取，運動速度緩慢、方向向上的目標作為煙霧圖像概率因子進行輸出，得到運動特征值；

(7)在差分二值化后的圖像中對所述步驟(4)得到的運動目標序列進行空間定位，對定位的二值化圖像，采用由小到大的窗口進行濾波，分別記錄窗口濾波濾除的像素點數，得到多規格的窗口濾波像素變化曲線，煙霧下方靠近煙霧產生源的顆粒聚集度高，上方遠離源的煙霧顆粒較分散，所以下方窗口濾波像素變化較慢，上方窗口濾波像素變化較快，得出煙霧圖像的紋理特征值并作為概率因子進行輸出，得到紋理特征值；

(8)對所述步驟(5)、(6)、(7)中得到的概率因子進行融合判定，當概率大于一個給定值時，得出該目標圖像為煙霧的結論并發出火災報警信號，同時將火災報警信號和現場視頻圖像信號通過通訊接線端傳輸到外部的消防控制室。