[發明專利]基于視頻監控平臺的室內火災檢測方法

有效

• 申請號: 201210118908.3
• 申請日: 2012-04-23
• 公開（公告）號: CN102663869A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 李國生;薛崗;張為;郜昕;馬建明
• 申請（專利權）人: 國家消防工程技術研究中心;上海天恒消防安全技術有限公司;天津市潤博井下電視科技有限公司
• 主分類號: G08B17/00
• 分類號: G08B17/00;G08B17/10;G08B17/12;G06T7/20;H04N7/18;H04N9/79
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

1.一種基于視頻監控平臺的室內火災檢測方法，其中，視頻監控平臺的架構至少包括多個攝像頭、顯示器、硬盤錄像機和計算機系統，其特征在于，檢測方法包括以下步驟：

1)由多個攝像頭拍攝的畫面經過線纜同時傳給所述顯示器和所述硬盤錄像機，所述顯示器直接顯示上述畫面，同時，所述硬盤錄像機將接收到的模擬信號轉變為YUV信號，并將上述YUV信號編碼并以錄像文件形式存儲在硬盤錄像機中；另外，通過網絡將該YUV信號傳送給計算機系統進行檢測處理，將YUV信號轉為待處理的色彩空間的信號；

2)進行視頻流的預處理：對經過轉碼的視頻畫面進行高斯濾波和中值濾波，以消除引入的環境噪聲的干擾；

3)對視頻流進行運動檢測，獲得運動像素：對經過預處理的圖像，使用三幀幀差法進行運動檢測；利用不斷更新的背景圖像及幀與幀之間的相關性分離出背景圖像和前景圖像；

4)對運動像素進行連通域提取：對分離出的前景圖像進行二值化處理，再通過腐蝕和膨脹算法對聚集在一處像素點之間歐氏距離小于3個像素的像素區進行處理，再通過邊界鏈碼提取的方法實現連通域的提取，并對每個連通域做以標記；

5)對各個標記的連通域進行多層顏色檢測，保留具有火焰和煙霧特征顏色的連通域：

首先對各連通域進行亮度檢測，尋找符合火焰和煙霧共有顏色屬性的亮度區間，不符合則舍去，對符合火焰和煙霧共有顏色屬性條件的連通域再進行顏色檢測，進一步判斷符合火焰顏色特征條件的連通域，進入下一步的火焰檢測階段；而其余連通域則進行煙霧檢測階段；

6)對進入火焰檢測階段的連通域計算相應的面積改變量和中心移動速率，進行動態改變量的分析：計算對相應連通域的相鄰數幀之間的面積變化量和中心移動速率，以利用火焰的位置不變性和自身的面積不斷變化的特性，判斷其是否符合火焰的動態特征，對于符合火焰動態特征的連通域，進入下一步檢測階段；

7)對符合煙霧顏色特征的連通域進行小波變換，提取高頻分量，計算高頻分量的衰減度：計算對相應連通域的小波變換后的高頻分量的衰減比率，通過對比當前圖像的前景和背景高頻分量的衰減比值判斷是否符合煙霧特征，對于符合煙霧特征條件的連通域，進入下一步檢測階段；

8)對分別符合上述6)步驟和7)步驟的連通域進行周長C和面積S的計算，進行靜態形狀分析：計算各個連通域的周長C和面積S，繼而計算出表征圖像復雜程度的圓形度D的值，連通域的圓形度D表示為：

D＝C²/4πS

若D＞1，則該連通域的圖像具有火焰或煙霧，確定有火災發生，進行報警。

2.根據權利要求1所述基于視頻監控平臺的室內火災檢測方法，其特征在于，步驟1)的數字碼流轉換中，每隔10幀提取一幀進行處理。

3.根據權利要求1所述基于視頻監控平臺的室內火災檢測方法，其特征在于，步驟5)中：

符合火焰和煙霧共有顏色屬性的亮度區間的條件為連通域中有50％像素點的亮度值I滿足：I_l＜I＜I_h????(5-1)

公式(5-1)中，I_l表示符合火焰和煙霧共有顏色屬性的亮度區間的條件下限亮度值，I_h表示符合火焰和煙霧共有顏色屬性的亮度區間的條件上限亮度值；

符合火焰顏色特征的連通域的條件為連通域中有40％像素點滿足：

R＞R_T

R＞G+Th1(5-2)

G＞B+Th2

公式(5-2)中，R、G、B分別為像素點的紅色、綠色和藍色分量，R_T為設定的符合條件的紅色閾值，Th1，Th2為設定的符合條件的常數值，Th1和Th2均取值為40；

符合進行煙霧檢測步驟的連通域的條件為：

(I_max-I_min)＜T????(5-3)

公式(5-3)中，I_max和I_min分別為像素點的紅色、綠色和藍色分量中的最大值和最小值，T為設定的符合條件的較小的常數值，T取值為80。

4.根據權利要求1所述基于視頻監控平臺的室內火災檢測方法，其特征在于，步驟7)中：根據對比當前圖像的前景和背景高頻分量的衰減比值判斷連通域圖像符合煙霧特征的條件是：

當前幀的前景圖像某位置像素(x，y)的能量值定義為e_n(x，y)：

e_n(x，y)＝|HL_n(x，y)|²+|LH_n(x，y)|²+|HH_n(x，y)|²(7-1)

公式(7-1)中，HL_n表示前景圖像像素(x，y)的水平方向的邊緣信息，LH_n表示前景圖像像素(x，y)的垂直方向的邊緣信息，HH_n表示前景圖像像素(x，y)的對角方向的邊緣信息；

當前幀的背景圖像某位置像素(x，y)的能量值定義為e_bn(x，y)：

e_bn(x，y)＝|HL_bn(x，y)|²+|LH_bn(x，y)|²+|HH_bn(x，y)|²(7-2)

公式(7-2)中，HL_bn表示背景圖像像素(x，y)的水平方向的邊緣信息，LH_bn表示背景圖像像素(x，y)的垂直方向的邊緣信息，HH_bn表示背景圖像像素(x，y)的對角方向的邊緣信息；

若對應連通域邊緣位置有50％像素符合：0＜T₁e_bn(x，y)＜e_n(x，y)＜T₂e_bn(x，y)，其中0＜T₁＜T₂＜1，則該連通域圖像符合煙霧特征。