[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

一種基于視頻圖像的火焰識別方法，屬于消防火災監控領域，具體涉及一種火焰識別方法。為了解決目前的火焰識別方法的準確度較低的問題。本發明采集視頻圖像，通過差分法確定火焰是否發生，并對火焰疑似圖像預處理；然后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；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；利用訓練好的火焰識別分類器進行火焰識別。本發明適用于視頻圖像的火焰識別。

技術領域

本發明屬于消防火災監控領域，具體涉及一種火焰識別方法。

背景技術

火災不僅僅會給普通人群的生活和工作帶來巨大威脅，甚至也會威脅到國防或軍隊建設，例如：航母內部結構比其他水面艦船等更加復雜，擁有的設備和艦員也較多，因此自身的安全管理難度系數大。而且甲板上存放的燃油和武器彈藥等可燃物，檢修或者作業時明火過多、艦載機起降作業的難度大等都有可能引起火災甚至爆炸。艦載機火災是目前航母中較為常見的火災。

火災的及時識別和撲救是撲滅火災的關鍵，一般情況下發生火災的初期15分鐘之內是滅火的最好時機。所以能夠及時、準確的識別火災是目前急需面對的問題。但是目前的火焰識別方法的準確度和準確率較低，經常會出現誤報或者漏報的情況，在火災檢測的應用條件下不能有效的得到應用。

不僅如此，針對平時的消防實戰演練，也是需要進行點火和滅火操作的，目前的訓練都是直接進行主觀評定，并沒有一種客觀的評價標準或者自動進行評價的系統，其中一個最主要的因素是沒有辦法及時準確的獲取火焰信息，所以就沒有辦法有效判斷火焰是蔓延狀態還是縮小狀態，以及程度如何。

以上的問題的關鍵核心是火焰的識別準確度，但是目前基于圖像的火焰識別方法對火焰的識別率和識別準確度并不高，現有的火焰識別方法并不能將火焰范圍完整的識別出來，也反映了目前基于圖像的火焰識別方法的準確度不高，所以現有的火焰識別方法的應用條件有限，尤其是不能應用于對火焰狀態有識別需求的領域，例如消防實戰演練的自動進行評價系統等。

發明內容

本發明為了解決目前的火焰識別方法的準確度較低的問題。進而提出一種基于視頻圖像的火焰識別方法。

一種基于視頻圖像的火焰識別方法，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。

進一步地，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：