[發明專利]基于視頻檢測技術的高速公路隧道火災事件檢測方法有效

申請號：	201310290737.7	申請日：	2013-07-10
公開（公告）號：	CN103400111B	公開（公告）日：	2017-02-08
發明（設計）人：	趙敏;孫棣華;劉衛寧;鄭林江;廖孝勇;唐毅;陸斯	申請（專利權）人：	重慶大學
主分類號：	G06K9/00	分類號：	G06K9/00;G08B17/00
代理公司：	北京匯澤知識產權代理有限公司11228	代理人：	張瑾
地址：	400030 ***	國省代碼：	重慶;85
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摘要：
搜索關鍵詞：	基于視頻檢測技術高速公路隧道火災事件方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及交通檢測技術領域，尤其涉及一種基于視頻檢測技術的高速公路隧道火災事件檢測方法。

背景技術

隨著經濟建設的快速發展，高速公路運營里程快速增加，通行高速公路車輛數量急劇增多，高速公路隧道的安全隱患也隨之增加。高速公路隧道作為運輸系統的重要一環，其交通安全問題尤為突出，一旦隧道內發生火災等事故，不僅會導致財產的嚴重損失，還極有可能威脅到乘客的生命。因此，第一時間監測高速公路隧道火災事件并預警對維護隧道交通安全有著重要的意義。

目前，常用火災監測技術分為基于傳感原理檢測和基于圖像檢測兩大類，其中常見的基于傳感原理檢測的火災探測器包括以下五個類型：感溫類、感煙類、感光類、氣敏型以及復合式探測器。現有的火災報警系統很多都是靠基于傳感原理檢測的火災探測器來進行報警的，但隨著用戶需求的變化和檢測要求的增高，它們的局限性日益突顯，主要表現為以下幾點：(1)報警范圍和實用空間十分有限；(2)可靠性不高；(3)快速報警能力有限；(4)無法提供重要的火災過程信息；(5)成本高，但通用性和可擴展性有限。而基于圖像的檢測技術是一種新型的火災檢測技術，不僅適用范圍廣、處理速度快，且具有記錄功能和遠程控制調用功能。目前，高速公路隧道重點路段上已基本安裝了攝像裝置，為基于圖像的火災檢測技術提供了基礎設備支持。

基于圖像的檢測技術主要是指視頻火焰檢測技術，主要分為檢測火災的靜態特征和動態特征兩種。通過火災發生初期火焰圖像在顏色、形狀、邊緣輪廓、面積、位置、亮度、高度、閃爍情況、空間能量值以及其它一些運動特征進行判斷。目前常用的主要有以下四種檢測方法。(1)基于顏色和亮度的檢測方法，學者們已根據火焰的顏色信息在不同色彩空間中建立了不同的火焰顏色模型，近年也有學者提出使用機器學習的方法來獲得火焰的顏色模型；(2)顏色、運動、火焰結構相結合的方法，即在火焰的顏色特征基礎上結合火焰的運動規律、火焰變化的空間結構等信息進行火災檢測；(3)基于視頻狀態分析的方法，學者們通過大量實驗發現了火焰的閃動頻率，范圍在3-25Hz之間，一般為10Hz，則可用此特征區分火焰和其他物體；(4)神經網絡、支持向量機等方法，用于模式識別特征的提取和分類，但該技術還處于萌芽階段。

由于隧道場景光照情況十分復雜，尤其是車燈、隧道中的照明以及隧道兩側特殊材質造成的反光對火災檢測造成了極大的影響，另外，由于高速公路車流量大、車速快，一旦發生火災事件，若不及時進行預警則很容易導致嚴重交通事故，這就對算法的實時性要求較高。雖然現有的火災檢測方法較多，但現有一般的火災檢測算法存在實時性較低、誤報率較高、魯棒性不強等缺點，在高速公路隧道火災檢測中應用效果不佳。因此，亟需一種快速高效的自動檢測高速公路隧道火災事件方法，實現對高速公路隧道火災事件的及時可靠地檢測，為管理者實時把握現場狀況、做出管理決策提供有力的信息支撐，進而減少高速公路隧道中的行車安全隱患。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種基于視頻檢測技術的高速公路隧道火災事件檢測方法，運算開銷小、實時性強。

本發明通過以下技術手段解決上述技術問題：

基于視頻檢測技術的高速公路隧道火災事件檢測方法，包括如下步驟：

1）從高速公路隧道攝像頭獲取的視頻中按預設幀率抽取圖片；

2）利用步驟1）中抽取的圖片，根據中值濾波法建立隧道背景模型；

3）根據步驟2）建立的的背景模型，利用背景差分法從圖片中提取前景目標圖像；

4）將圖片分為前景部分和背景部分，分別采用不同的更新率進行更新；

5）在檢測周期t₁秒內分析N₁幀圖像的前景目標，根據時間序列信息判斷是否存在疑似靜止目標；

6）若存在疑似靜止目標，再結合火焰的動、靜態特征確定疑似火焰區域，最后根據火焰判別準則對后續提取的L張圖像的疑似火焰區域進行分析，判斷是否存在火災事件。

進一步，所述步驟1）中，還根據隧道特征確定圖片中的感興趣區域；步驟2-6）為對感興趣區域進行的處理。

進一步，所述步驟2）中，建立隧道背景模型所用的圖片大于20張。