[發明專利]一種基于視頻圖像的火焰識別方法

在審

• 申請號: 201910407827.7
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110135347A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 張義勇;董輝;宋子剛;李志奎;齊躍
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0三研究所
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06T7/11;G08B17/12
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 時起磊

1.一種基于視頻圖像的火焰識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、采集的視頻圖像，通過差分法，讓采集到的當前視頻圖像與前一張圖像進行差分操作，對是否有火焰的發生做出判別；如果有火焰發生，執行步驟2對該區域做出判斷；否則，繼續等待獲取下一張圖像；

步驟2、火焰疑似圖像預處理；

步驟3、火焰疑似區域的提取：根據圖像分割算法，分割出疑似區域；

步驟4、火焰疑似區域特征提取：針對疑似區域進行特征提取，特征包括：幾何特征、顏色特征及火焰動態特征；其中，幾何特征包括火焰圓形度、邊界粗糙度和尖角個數；火焰動態特征包括火焰面積變化率、火焰質心位移和火焰尖角個數變化的劇烈程度；

步驟5、根據實驗環節采集的圖像樣本及特征，通過支持向量機SVM進行訓練，得到訓練好的火焰識別分類器；

步驟6、針對待識別視頻圖像提取火焰疑似區域的特征，利用訓練好的火焰識別分類器進行火焰識別。

2.根據權利要求1所述一種基于視頻圖像的火焰識別方法，其特征在于，所述進行特征提取中顏色特征提取的過程如下：

采用的顏色模型為YCbCr彩色模型；在YCbCr中，Y代表亮度成分，Cb代表藍色色度成分，Cr代表紅色色度成分；

將圖像的RBG彩色模型轉換為YCbCr彩色模型；

對于一張給定的圖像，利用YCbCr顏色模型來表示，那么三分量的平均值如下：

其中，(x_i,y_i)表示像素點的坐標值，K表示整張圖片的像素點總數；

轉化到YCbCr顏色空間模型后，有如下形式：

Y(x_i,y_i)＞Cb(x_i,y_i) (3)

Cr(x_i,y_i)＞Cb(x_i,y_i) (4)

其中，Y(x_i,y_i)，Cb(x_i,y_i)，Cr(x_i,y_i)分別表示在坐標值為(x_i,y_i)處亮度分量、藍色色度分量、紅色色度分量；

一張圖像中的火焰區域通過如下定義：

為了記載方便，(x,y)也用來表示像素點的坐標值，等同于(x_i,y_i)；F(x,y)表示符合公式(5)的被標記的火焰像素；

針對經過(5)處理后的圖像，繼續進行如下處理：

通道細節定義如下：

τ是一個常數；

分析圖像集里圖片的火焰像素部分色度統計信息，

含有火焰區域的像素區域在Cb-Cr平面中通過多項式fu(Cr)、fl(Cr)、fd(Cr)表示，

fu(Cr)＝-2.6×10^-10Cr⁷+3.3×10^-7Cr⁶-1.7×10^-4Cr⁵+5.16×10^-2Cr⁴-9.10×Cr³

+9.6×10²Cr²-5.6×10⁴+1.40×10⁶

fl(Cr)＝-6.77×10^-8Cr⁵+5.50×10^-5Cr⁴-1.76×10^-2Cr³+2.78Cr²-2.15×10²Cr³

+6.62×10³

fd(Cr)＝1.81×10^-4Cr⁴-1.02×10^-1Cr³+2.17×10Cr²+2.78Cr²-2.05×10³Cr

+7.29×10⁴ (7)

然后定義一個火焰區域的識別準則：

F_CbCr(x,y)表示對應坐標值為(x,y)的像素點是否落在公式(7)所限定的區域內；1表示落在限定區域中，0表示在區域之外。