[發明專利]基于RGB重構的森林圖像切割后的火焰/煙霧識別方法

有效

• 申請號: 201611116917.3
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106778582B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 吳宣利;肖雨桐;鄧嘯;沙學軍;吳瑋;李卓明
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 劉士寶

基于RGB重構的森林圖像切割后的火焰/煙霧識別方法，本發明涉及基于RGB重構的森林圖像切割后的火焰/煙霧識別技術。本發明的目的是為了解決現有火焰/煙霧識別方法的系統適用度低，誤判率高的問題。該方法為：本發明基于火焰、煙霧區域與背景區域RGB三分量值的不同，最大程度破壞背景區域，以不斷縮小目標區域。在縮小目標區域的過程中，又只考慮特征最明顯的區域，即符合特征的面積最大的那些連通區域，刪除小的、可能造成誤判的區域。經過強化火焰特征的修正灰度公式處理之后，再經過濾波、切割、腐蝕和膨脹，依據非負元素所占比例判斷出是煙霧還是火焰疑似區域。本發明應用于森林防火中識別火焰/煙霧的場合。

技術領域

本發明涉及基于RGB重構的森林圖像切割后的火焰/煙霧識別技術。

背景技術

近年來，隨著工業和社會的飛速發展，給人們帶來了巨大的便利，同時也給環境帶來了巨大的損害。世界上的森林以每年2000公頃的速度減少，面積相當于2800個足球場那么大，且減少速度逐漸加快。而因為森林火災造成的森林面積損失尤為巨大。森林火災在許多林業國家都是一種嚴重的自然災害，而且不論是發達國家還是發展中國家，對森林大火都缺乏有效的控制手段。我國是森林資源相對較少的國家，森林火災對于我們這個少林國家的損失是非常嚴重的，有效的預防和減少森林火災的發生是當前十分迫切的問題。森林防火的一項重要環節就是及時發現燃火點并及早撲滅，防止其大規模擴散從而最大限度地降低損失；尤其是在林區面積大、地形復雜、偏遠的不適宜人工看護的區域更需要借助技術手段來對林區進行火災監控。

在各個國家與地區日益加大森林火災防控的背景下，許多高新不斷被應用到森林火災檢測中。特別是近幾年新的森林火災監測技術發展相當迅速，主要有以下四種：

1)、衛星遙感監測：衛星遙感監測主要是熱紅外遙感，就是在遙感探測平臺上安裝熱紅外波段的傳感器，利用溫度高于絕對溫度的物體都能向外發射能量，而著火點的輻射能量明顯比周圍溫度高的特性來識別森林火災。但衛星遙感監測成本過高，技術難度過大。

2)、傳統視頻圖像監測：用即時監控攝像頭將監測的信息實時反饋給監控中心。地面電視監測能較集中和迅速地對林區內進行掃描，提高了監測的效率。但是需要監控中心24小時有值班人員職守，容易因為值班人員的態度和精神狀態影響森林火災的實時監測效果，不僅過度消耗人力且設備較多維護困難。

3)、地面紅外監測：為了定位林火，地面紅外監測通常是在山頂瞭望塔上安裝紅外監測設備，監測附近的森林情況。巴西經過在亞馬遜雨林的多年試驗，研制出的一種檢測林火紅外設備，基于感知林火造成的溫度差異，在大區域范圍內對林區進行監控，及時發現火情。所以紅外監測已經成為國際上森林防火監測及研究最為高效的技術手段。但同樣熱紅外攝像頭造價高昂不適宜推廣，尤其是要達到較遠距離的觀測效果以及精度的話，成本會呈指數型增加。

4)、大面積鋪設傳感器節點：通過大面積布置傳感器節點，利用這些節點收集溫度、濕度、煙霧等信息，通過有線或無線的通信，實時的將觀察到的林區數據傳送到后端的指控中心。在目前的技術水平下，大規模部署傳感器節點也面臨著高昂的成本問題，且大規模傳感器通信技術難度較大。

綜上所述，目前的森林火災檢測和監控技術免不了存在成本高昂、技術難度大或者人力消耗過大等特點，以至于這些技術并不能適宜大規模的推廣。所以亟待更好的識別算法來減輕成本壓力和減少工作量及處理復雜度。

目前圖像處理中最常用的兩個彩色圖像模型是RGB模型和HSV模型。HSV通過對色調、飽和度和亮度來描述彩色圖像，更面向視覺感知。而RGB模型是由R、G、B三分量混合成各種色彩來描述彩色圖像的，是一種面向硬件設備和計算機的彩色圖像模型。