[發明專利]一種基于計算機視覺技術的煙霧監測方法

有效

• 申請號: 201710531954.9
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107274374B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 趙驥;朱玉;王浥丞;吳曉翎;于海龍
• 申請（專利權）人: 遼寧科技大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/194;G06T7/70;G06T7/90
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

1.一種基于計算機視覺技術的煙霧監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、視頻圖像預處理：即通過平滑函數進行噪聲濾除，然后對平滑后的圖像進行增強，提高圖像的對比度；

步驟二、根據煙霧的顏色特征和運動特性進行煙霧檢測：依次包括1)基于顏色的前景提取，2)基于運動的圖像背景去除，3)將前兩者提取的前景進行交集運算三個階段；將通過顏色信息提取的煙霧目標圖像和通過運動特性提取的煙霧目標圖像進行交集運算，運算的結果即為最終提取的煙霧目標；

步驟三、煙源的定位計算：對第二步檢測到的煙霧進行煙源的跟蹤、定位；

所述步驟二中的物質燃燒產生的煙霧顏色特征模型是：

其中N為所選取的連續幀的數量，20N35，mean_i,j為各個通道的灰度均值，Center是煙霧的像素灰度中心，取160，參數ε＝400，δ₁＝135，δ₂＝195；

所述步驟二中的泄露的化學物質產生的煙霧顏色特征模型是：

其中N為所選取的連續幀的數量，X_k為RGB顏色模型中像素點(i,j)處的某一個顏色分量，其中k∈(R，G，B)，是X_k的補集，和ω的取值要根據氣體的不同的顏色；

所述步驟三中的煙源跟蹤、定位采用的是基于聯通區域目標段和連續多幀擬合的方法進行前景目標的標記，并記錄每個前景的位置、面積信息，同時對每一個出現的前景目標建立一個跟蹤鏈表，鏈表的長度為L：20＝L＝30，存儲了連續L幀的煙霧特征的統計信息，計算出煙霧目標質點的位置(m，n)，攝像頭旋轉角度θ將煙霧目標移動到監控攝像屏幕中心點(m_center,n_center，最后通過兩個以上的攝像機位置計算出產生煙霧的位置；

其中(x，y)是煙源的坐標位置，(x₁，y₁)是攝像機1的坐標位置，θ₁是攝像機1定位煙源的旋轉角度，(x₂，y₂)是攝像機2的坐標位置，θ₂是攝像機2定位煙源的旋轉角度。

2.根據權利要求1所述的一種基于計算機視覺技術的煙霧監測方法，其特征在于，所述步驟二中的基于運動的圖像背景去除采用的是一種高效的背景重建和前景提取方法；依次包括：a.背景樣本集合的建立，b.背景像素點的判別，c.背景樣本集合的更新：

a.背景樣本集合的建立：背景樣本集合的建立由一幀完成，算法采用像素點鄰域具有相似的時空分布特點，隨機選擇像素鄰域值來填充模型樣本集合，建立一個基于所有像素點的樣本集合Sample(k,i,j)_M×N，其中M、N為水平和垂直方向像素點的個數，0≤i≤M-1，0≤j≤N-1，1≤k≤K，其中K＝2ⁿ，n＝3，4，5…；

b.背景像素點的判別：新一幀中的像素點I_i，j跟樣本集中的元素比較大小，只要像素I_i，j與它的樣本集合里的元素歐式距離小于R的個數大于#minDISTANCE，則認為該點是背景點；#minDISTANCE＝2，R＝20；

c.背景樣本集合的更新：當前幀中任意像素，只要與該元素樣本集合中的元素距離小于R的個數大于#minDISTANCE，則認為該像素是背景點，需要用該像素替換Sample(k,i,j)_M×N中的一個樣本，像素的替換采用的是隨機的方法；

循環步驟b和步驟c實現背景的動態更新，然后再用背景減除法提取前景，采用數學形態學的方法進行膨脹腐蝕，對空洞進行填補，對噪聲進行去除，提取完整的前景目標。