[發(fā)明專利]基于圖像識(shí)別的火災(zāi)和煙霧檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610151496.1
• 申請(qǐng)日: 2016-03-17
• 公開（公告）號(hào): CN105741480B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張棟;石偉光;林界;黃少強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): G08B17/12
• 分類號(hào): G08B17/12
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理識(shí)別領(lǐng)域，特別是一種基于運(yùn)動(dòng)模型和空間顏色模型的火災(zāi)和煙霧檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

火災(zāi)是最常見的災(zāi)害之一，是一種在時(shí)空上失去控制的燃燒所引發(fā)的災(zāi)害。在大空間復(fù)雜環(huán)境下，如住宅區(qū)、森林、倉庫等，一旦發(fā)生火災(zāi)，不僅造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，更嚴(yán)重的是影響周邊居民的正常生活。目前廣泛應(yīng)用火災(zāi)探測(cè)器來探測(cè)建筑物煙霧和火災(zāi)產(chǎn)生。由于他們通過電離或光度法，需要粒子到達(dá)，不能用在開放空間和大覆蓋區(qū)域。并且由于監(jiān)控范圍大，運(yùn)用原始的監(jiān)控的成本非常高，難以推廣應(yīng)用。因此通過不需要對(duì)火災(zāi)或者煙霧直接接觸的方式，并且實(shí)現(xiàn)在森林倉庫這種空間范圍大的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，是目前對(duì)環(huán)境保護(hù)，以及預(yù)防火災(zāi)發(fā)生研究中的重要問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于圖像識(shí)別的火災(zāi)和煙霧檢測(cè)方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，能夠有效應(yīng)用于監(jiān)控系統(tǒng)中，對(duì)火災(zāi)和煙霧區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于圖像識(shí)別的火災(zāi)和煙霧檢測(cè)方法，通過攝像頭獲取現(xiàn)場(chǎng)的圖像視頻信息，并通過計(jì)算機(jī)處理，利用RGB、HSV空間顏色模型以及運(yùn)動(dòng)模型識(shí)別火災(zāi)和煙霧區(qū)域，具體按照如下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟S1：將所獲取的視頻圖像轉(zhuǎn)化為RGB以及HSI顏色模型；

步驟S2：對(duì)視頻圖像進(jìn)行分幀處理，對(duì)每個(gè)幀圖像進(jìn)行火災(zāi)顏色模型以及煙霧顏色模型的提取，將符合火災(zāi)顏色特征以及煙霧顏色特征的像素點(diǎn)提取出來；

步驟S3：構(gòu)建運(yùn)動(dòng)模型，提取前景圖像；利用三幀差分方法，設(shè)定差分閾值，并將符合運(yùn)動(dòng)模型的運(yùn)動(dòng)像素點(diǎn)提取出來，再通過幀間積累以及抖動(dòng)檢測(cè)，使提取的煙霧形狀飽滿，降低由于抖動(dòng)而檢測(cè)出錯(cuò)誤運(yùn)動(dòng)像素的干擾；

步驟S4：對(duì)符合運(yùn)動(dòng)模型，且符合火災(zāi)顏色特征以及煙霧顏色特征的像素點(diǎn)進(jìn)行提取，將當(dāng)前處理幀圖像轉(zhuǎn)化為二值化圖片，確定與所述前景圖像的相同部分，并獲取結(jié)果提取圖像；

步驟S5：將所述結(jié)果提取圖像進(jìn)行用以除噪的腐蝕處理以及膨脹處理，并通過連通性判斷，將火災(zāi)區(qū)域以及煙霧區(qū)域標(biāo)志出來。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，在所述步驟S2中，在進(jìn)行所述火災(zāi)顏色模型提取時(shí)，將滿足如下條件的像素點(diǎn)標(biāo)記為火災(zāi)像素：

(1)R>RT；(2)R>＝G>＝B；(3)S>＝((255-R)*ST和RT)；

其中，S＝(1-3.0*min(R,G,B)和(R+G+B))，Rt為R分量的閾值，且描述為55至56內(nèi)采樣數(shù)；St為飽和度的閾值，且描述為115至135內(nèi)采樣數(shù)。

在本發(fā)明一實(shí)施例中在所述步驟S2中，在進(jìn)行所述煙霧顏色模型提取時(shí)，提供如下條件：將滿足如下條件的像素點(diǎn)標(biāo)記為煙霧像素：

(1)t1<＝I<＝t2；(2)max(R,G,B)-min(R,G,B)<＝t3；(3)max(R,G,B)-min(R,G,B)<＝t4且max(R,G,B)＝＝B；

將滿足條件(1)以及條件(2)或滿足條件(1)以及條件(3)的像素點(diǎn)標(biāo)記為煙霧像素：

其中，I＝(B+G+R)/3，T1取80，T2取220，T3取25至35，T4取35至40。

在本發(fā)明一實(shí)施例中在所述步驟S3中，所述三幀差分方法按照如下方式實(shí)現(xiàn)：選取連續(xù)三幀視頻圖像進(jìn)行差分運(yùn)算，從當(dāng)前幀開始向前取三幀圖像，并進(jìn)行灰度化處理，且將得到處理后的圖像分別記作cur、per1以及pre2；計(jì)算dif1＝pre2-pre1，dif2＝pre1-cur，dif1，dif2均為二值化圖像，且對(duì)進(jìn)行減操作的兩個(gè)圖像分別對(duì)應(yīng)進(jìn)行每個(gè)像素點(diǎn)的遍歷相減，若差值大于設(shè)定的差分閾值T1，則將該差值置為255，否則置為0，T1取10～15之間；

計(jì)算得到dif1以及dif2后，分別對(duì)dif1以及dif2進(jìn)行先腐蝕后膨脹的形態(tài)學(xué)濾波處理，并將這兩幅圖像進(jìn)行邏輯與操作：R＝dif1&dif2，即對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行遍歷；若在遍歷過程中，若當(dāng)前處理像素點(diǎn)在兩幅二值化圖像中都為255，則將該處的像素點(diǎn)置為255，否則置為0；將經(jīng)遍歷后得到的二值化圖像作為運(yùn)動(dòng)圖像，也即前景圖像。

在本發(fā)明一實(shí)施例中在所述步驟S3中，所述幀間積累為通過從當(dāng)前幀起，包括當(dāng)前幀往前計(jì)數(shù)的三幀G1,G2,G3進(jìn)行積累，即利用或操作，使當(dāng)前結(jié)果圖像G＝G1|G2|G3，其中，|為或操作。