[發明專利]一種適應室外大空間的火焰檢測方法

有效

• 申請號: 201310414020.9
• 申請日: 2013-09-12
• 公開（公告）號: CN103440484A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 張賓;董鐵軍;付存偉;于維雙
• 申請（專利權）人: 沈陽聚德視頻技術有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明涉及一種基于視頻圖像的火焰智能監控技術，具體的說是一種適應室外大空間的火焰檢測方法。

背景技術

由于圖像處理技術源源不斷的為計算機領域注入新鮮的血液,視頻火災監測技術漸漸引起了人們的重視。但是由于真實的火災場景中環境的復雜性和不斷變化特性，使得火災的識別變得非常困難。目前基于視頻圖像處理的各種火災識別方法只是在特定的環境（理想的實驗環境）下比較有效，當環境發生變化時檢測的誤差就會變的很大。申請號為：201210295531.9的專利申請公開了基于視頻幀的火焰檢測方法，包括：1）獲取視頻幀圖像，2）根據火焰的亮度閾值來獲取二值前景，并由多個二值前景圖像獲得感興趣的目標鏈；3）根據目標鏈中的目標塊的目標特征計算出火焰的頻率，并根據火焰頻率及置信度來判斷目標鏈中的視頻幀圖像是否存在火焰。上述技術方案主要是用亮度閾值和幀差法來提取二值前景后展開火焰分析的，亮度閾值設為230，在運動目標的提取上采用當前幀與前面10幀做幀差來提取火焰的運動區域。由于在圖像中火焰的亮度與燃燒的物質、燃燒時的溫度以及離攝像頭的遠近有關，亮度范圍設為0-255的情況下通過對大量視頻火災火焰進行了亮度分析，發現很多火焰的亮度閾值都在180以上230以下，因此如果閾值設為230，很多火焰的二值前景都提不出來，后續對火焰的分析將不能進行，影響火焰的識別。在火災的初期，如果火焰離攝像頭的距離比較遠并且像倉庫這種相對密閉的空間下火焰早期的燃燒位置和大小是相對穩定的，因此即使與前10幀進行幀差分也最多能獲取到火焰的部分邊緣，而且幀差法產生的噪聲比較大影響火焰的檢測。申請號為：201310062843.X的專利申請公開了火災火焰視頻檢測預警系統及火災火焰的檢測方法，火焰檢測算法是該系統的核心內容，其包括：1）比較前后兩幀圖像的灰度閾值的變化檢測火焰的運動特征。2）比較前后兩幀圖像火焰面積是否增長檢測火焰的面積變化特征。3）HIS色彩空間檢測火焰的顏色特征。4）通過圓形度特征區分日光燈和環境自然光。5）提取火焰尖角數目作為識別火焰的特征。6）提取火焰的閃爍頻率作為火焰的特征。上述技術方案利用火焰的顏色、圓形度、尖角和頻率作為火焰識別的特征，但是在實際的火災中顏色、圓形度、尖角并不適合作為火焰的識別特征。首先對于顏色，第一、由于燃燒物質和溫度的不同，火焰的顏色也會呈現出不同的顏色；第二、由于價格等因素監控領域用的CCD攝像頭采集不到火焰的真實顏色；第三、夜晚情況下攝像頭轉換到夜間模式只能采集到火焰的灰度信息。因此火焰顏色不適合作為識別火焰的判據。其次是圓形度和尖角，實際中閃爍的車尾燈、電焊弧、明亮物體反射的光斑等由于能量的分布不均，即亮度的分布不均，在圖像中呈現出來的也是不規則的邊緣并且也有很多的尖角，而且數目也是在不斷變化的?；鹧娈a生的初期并且距離攝像頭較遠時，在圖像中表現為一個很小的亮斑，除了面積、亮度的變化外并沒有尖角等特征，因此圓形度、尖角也不適合作為火焰的識別特征。

綜上所述，現有的基于視頻的火焰檢測方法多是基于固定背景，不能實時的適應天氣和太陽光的漸變或突變，因此有很高的誤報率；現有的基于視頻的火焰檢測方法對隧道內車尾燈的閃爍有很高的誤報率。

發明內容

針對現有技術中的基于視頻的火焰檢測方法在天氣、光照漸變或突變等情況下誤報率高的不足之處，本發明要解決的技術問題是提供一種能夠適應天氣、光照突變等天氣變化的大空間火焰識別方法，并能夠適應高速路、隧道、街道等多種場合的火焰檢測。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

本發明一種適應室外大空間的火焰檢測方法，包括以下步驟：

初始化背景幀：輸入視頻幀圖像，并轉換成灰度圖，以其均值圖像作為臨時背景幀；

更新背景幀：當前幀與臨時背景幀做差，再經掩碼處理獲得掩碼二值圖；

獲取疑似火焰目標：對當前幀進行二值化處理獲得亮度目標，當前幀與更新后的背景幀做差，并獲得物體目標，亮度目標與物體目標取交集獲得目標二值圖，目標二值圖中的連通區域即為疑似火焰目標；

連通區域標記：采用基于目標線段的區域生長標記算法對各個連通區域進行標記，并存儲連通區域信息；

運動目標跟蹤：為每一個連通區域建立目標鏈表用于存儲各個運動目標的信息，并對上述各目標鏈表進行鏈接，并對運動目標信息實時更新，實現對多運動目標的跟蹤；

火焰識別：對被跟蹤的運動目標信息進行計算，根據火焰報警概率確定是否為火焰，同時對沒有火焰概率的目標更新到背景中。

更新背景幀的步驟為：