[發(fā)明專利]基于CN和FHOG的森林火災(zāi)在線識別方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910504074.1
• 申請日: 2019-06-12
• 公開（公告）號: CN110895701B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙運(yùn)基;魏勝強(qiáng);劉曉光;孔軍偉;周夢林;范存良
• 申請（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號: G06V10/50
• 分類號: G06V10/50;G06V10/56;G08B17/12
• 代理公司: 廣州智斧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44649
• 代理人: 孔德超

本發(fā)明公開了一種基于CN(Color Names)和FHOG(Fused Histogram Oriented Gradient)的森林火災(zāi)在線識別方法及裝置，包括以下步驟：S1、構(gòu)建火焰樣本圖像集合；S2、將樣本圖像在CN顏色空間投影，并依據(jù)主元分析方法確定投影顏色空間主元；S3、構(gòu)建火焰的FHOG特征，應(yīng)用金字塔池化方法進(jìn)行均值池化，構(gòu)建FHOG特征集合；S4、采集圖像，并進(jìn)行主元顏色空間投影，在投影圖像中應(yīng)用閾值處理確定疑似火點(diǎn)區(qū)域；S5、計(jì)算疑似火點(diǎn)區(qū)域的FHOG特征并進(jìn)行金字塔池化；S6、計(jì)算疑似火點(diǎn)區(qū)域金字塔池化FHOG特征與FHOG特征集合中樣本特征的相似度，依據(jù)閾值最終確定火災(zāi)發(fā)生情況；S7、如果發(fā)生火災(zāi)，給出報(bào)警信息。本發(fā)明還提供了基于CN+FHOG特征的在線火災(zāi)識別裝置。本發(fā)明精度高，能夠有效的進(jìn)行火災(zāi)在線識別。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于CN和FHOG的森林火災(zāi)在線識別方法及裝置。

背景技術(shù)

森林火災(zāi)是一種嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境的因素之一。它給森林帶來的危害是毀滅性的，給環(huán)境帶來的危害也是毀滅性的。森林火災(zāi)一旦發(fā)生，撲滅難度較大。因此，對森林火災(zāi)的及時(shí)預(yù)警顯得格外重要。隨著科技的進(jìn)步，對森林火災(zāi)的預(yù)警取得了長足的進(jìn)步。森林火災(zāi)檢測方法有多種，基于圖像識別的森林火災(zāi)檢測算法較多。其中，有多種算法是基于顏色空間的火災(zāi)檢測與識別算法?；陬伾幕馂?zāi)識別算法在檢測過程中無法擺脫顏色空間固有的缺陷——顏色容易受到光照的影響，最終造成基于顏色空間的火災(zāi)檢測算法存在較高的誤報(bào)率。圖像的文理特征則受光照的變化影響較小，但是文理特征容易受到形變的影響，鑒于文理特征和顏色特征之間的互補(bǔ)特性，本發(fā)明提出了一種應(yīng)用多顏色空間粗檢和FHOG特征進(jìn)行細(xì)檢相結(jié)合的森林火災(zāi)檢測方法，并將該檢測算法固化至處理器，實(shí)現(xiàn)處理器對圖像采集設(shè)備視場范圍內(nèi)火災(zāi)情況進(jìn)行在線檢測，最終將檢測結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至服務(wù)器。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服基于顏色空間對火焰檢測過程中受光照變換的影響，造成基于顏色空間描述的火災(zāi)檢測算法誤報(bào)率較高的缺陷，本發(fā)明的目的之一在于提供一種應(yīng)用顏色空間進(jìn)行粗檢，然后應(yīng)用FHOG特征進(jìn)行細(xì)檢的火災(zāi)檢測方法。通過構(gòu)造多元樣本顏色空間，增強(qiáng)樣本對火焰顏色描述的魯棒性。針對CN檢測到的候選區(qū)域尺度不一致，從而獲得的FHOG特征的尺度不一致，無法進(jìn)行相似度判斷的問題，應(yīng)用均值池化FHOG特征的處理方法，經(jīng)過處理后的火災(zāi)候選區(qū)域的FHOG特征與樣本集合中的FHOG特征具有相同的維度，可以直接通過歐氏距離判定候選區(qū)域是否存在火災(zāi)。

本發(fā)明的目的之二在于提供一種基于CN和FHOG的森林火災(zāi)在線識別裝置，其應(yīng)用多元樣本構(gòu)建火焰樣本多顏色空間的描述集合確定火焰顏色描述的主元顏色，同時(shí)應(yīng)用金字塔均值池化的方法確定樣本火焰的FHOG特征集合，將采集到的視頻圖像投影到主元顏色空間，通過二值化的方法確定疑似火災(zāi)區(qū)域，在疑似區(qū)域中求取該區(qū)域的FHOG特征并進(jìn)行金字塔均值池化，將候選區(qū)域的均值池化的FHOG特征與樣本集合的特征進(jìn)行比對，最終確定候選區(qū)域是否存在火災(zāi)，如果存在，通過5G無線傳輸?shù)姆绞絺鬏斨练?wù)器并報(bào)警。

為實(shí)現(xiàn)上述目的之一，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于CN和FHOG的森林火災(zāi)在線識別方法及裝置，包括以下步驟：

S1、選擇不同光照條件下的森林火災(zāi)圖像，構(gòu)建森林火災(zāi)火焰樣本的集合；

S2、應(yīng)用多顏色空間CN算法所提供的顏色空間轉(zhuǎn)換矩陣將火焰樣本集合的RGB圖像轉(zhuǎn)換到11維的多顏色空間，應(yīng)用主元分析的方法在11維的顏色空間中提取火焰樣本集合描述的顏色主元投影向量；

S3、計(jì)算火焰樣本集合中每一個(gè)樣本的FHOG特征，將計(jì)算后的特征通過2×2均值池化的方法進(jìn)行池化處理，最終構(gòu)建火焰樣本集合對應(yīng)的均值池化的FHOG特征集合；

S4、將采集到的原始圖像幀中的RGB圖像投影到主元顏色空間，構(gòu)建投影圖像，將主元投影圖像進(jìn)行腐蝕和膨脹處理，將處理后的結(jié)果圖像應(yīng)用連通域處理的方法確定投影圖像中的連通區(qū)域，確定的連通域即為火災(zāi)的疑似區(qū)域；