[發(fā)明專利]基于插值的CN和膠囊網(wǎng)絡(luò)的森林火災(zāi)識(shí)別方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010117046.7
• 申請(qǐng)日: 2020-02-25
• 公開（公告）號(hào): CN111291712B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙運(yùn)基;周夢(mèng)林;張楠楠;魏勝?gòu)?qiáng);劉曉光;孔軍偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06V20/20
• 分類號(hào): G06V20/20;G06V10/56;G06V10/774;G06V10/77;G06V10/764;G06V10/82;G06N3/04;G06N3/096;G06T3/40;G06T5/30;G06T7/11;G08B17/00;G06T7/90
• 代理公司: 廣州智斧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44649
• 代理人: 孔德超

1.一種基于插值的CN和膠囊網(wǎng)絡(luò)的森林火災(zāi)識(shí)別方法，其特征在于，其包括以下步驟：

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)火焰的初始樣本集合；所述初始樣本集合包括正樣本和負(fù)樣本；

對(duì)初始樣本集合的所有樣本的火焰區(qū)域的彩色圖像進(jìn)行灰度化操作，對(duì)灰度化后的樣本圖像進(jìn)行連續(xù)空間域插值以實(shí)現(xiàn)尺度的標(biāo)準(zhǔn)化，將所述尺度標(biāo)準(zhǔn)化處理后的樣本圖像的集合稱為火焰樣本集合；

通過(guò)Mnist數(shù)據(jù)集對(duì)CapsNet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，采用遷移學(xué)習(xí)方法使用火焰樣本集合對(duì)訓(xùn)練后的CapsNet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遷移學(xué)習(xí)，形成最終的火災(zāi)識(shí)別模型；

應(yīng)用CN算法的顏色空間轉(zhuǎn)換矩陣將火焰樣本集合對(duì)應(yīng)的RGB圖像轉(zhuǎn)換到10維的多顏色空間，應(yīng)用主元分析的方法在10維的多顏色空間中構(gòu)建火焰樣本集合描述的主元顏色空間向量；

采集目標(biāo)圖像，并將所述目標(biāo)圖像通過(guò)所述主元顏色空間向量進(jìn)行投影變換，得到目標(biāo)投影圖像，在所述目標(biāo)投影圖像中應(yīng)用閾值處理確定疑似火焰區(qū)域；

提取目標(biāo)圖像在疑似火焰區(qū)域中的部分，記為疑似火焰圖像，將所述疑似火焰圖像灰度化后應(yīng)用連續(xù)空間線性插值的方法進(jìn)行尺度標(biāo)準(zhǔn)化，得到目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化圖像；

將所述目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化圖像輸入所述火災(zāi)識(shí)別模型，得到最終的識(shí)別結(jié)果。

2.如權(quán)利要求1所述的基于插值的CN和膠囊網(wǎng)絡(luò)的森林火災(zāi)識(shí)別方法，其特征在于，應(yīng)用CN算法的顏色空間轉(zhuǎn)換矩陣將火焰樣本集合對(duì)應(yīng)的RGB圖像轉(zhuǎn)換到10維的多顏色空間，應(yīng)用主元分析的方法在10維的多顏色空間中構(gòu)建火焰樣本集合描述的主元顏色空間向量，包括：

將火焰樣本集合中的每一個(gè)樣本，應(yīng)用多顏色空間CN算法所提供的顏色空間轉(zhuǎn)換矩陣將每一個(gè)樣本對(duì)應(yīng)的原始RGB圖像投影到10個(gè)通道的多顏色空間，得到每一個(gè)樣本的投影結(jié)果矩陣，將所述投影結(jié)果矩陣中心化，求解中心化后投影結(jié)果矩陣的協(xié)方差矩陣，將火焰樣本集合中的所有樣本獲得的協(xié)方差矩陣進(jìn)行求取均值的操作，以所述協(xié)方差矩陣的均值作為最終協(xié)方差矩陣，所述最終協(xié)方差矩陣為10×10維的矩陣，應(yīng)用SVD分解求取所述最終協(xié)方差矩陣對(duì)應(yīng)的特征值和特征向量，獲得的最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量即為主元顏色空間向量，所述主元顏色空間向量為10×1的矩陣。

3.如權(quán)利要求2所述的基于插值的CN和膠囊網(wǎng)絡(luò)的森林火災(zāi)識(shí)別方法，其特征在于，將所述目標(biāo)圖像通過(guò)所述主元顏色空間向量進(jìn)行投影變換，得到目標(biāo)投影圖像，在所述目標(biāo)投影圖像中應(yīng)用閾值處理確定疑似火焰區(qū)域，包括：

將采集到的目標(biāo)圖像轉(zhuǎn)換為RGB的三通道圖像，將所述RGB的三通道圖像應(yīng)用CN算法投影到10個(gè)通道的多顏色空間，獲得目標(biāo)初始投影結(jié)果圖像，將所述目標(biāo)初始投影結(jié)果圖像在主元顏色空間向量上投影，獲得所述目標(biāo)投影圖像；

對(duì)所述目標(biāo)投影圖像中進(jìn)行腐蝕和膨脹的操作；然后對(duì)腐蝕和膨脹處理后的目標(biāo)投影圖像進(jìn)行二值化，構(gòu)建二值化圖像，二值化的規(guī)則為像素值非零點(diǎn)的值為1，否則為0；

將所述二值化圖像在X軸投影，得到X軸投影圖像，確定所述X軸投影圖像的非零值區(qū)域，并沿所述X軸投影圖像的非零值區(qū)域?qū)軸投影圖像進(jìn)行分割；得到第一分割圖像；將所述第一分割圖像沿Y軸投影，得到Y(jié)軸投影圖像，確定所述Y軸投影圖像的非零值區(qū)域，并沿所述Y軸投影圖像的非零值區(qū)域?qū)軸投影圖像進(jìn)行分割，得到第二分割圖像，所述第二分割圖像對(duì)應(yīng)的目標(biāo)投影圖像的區(qū)域即為所述疑似火焰區(qū)域。

4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的基于插值的CN和膠囊網(wǎng)絡(luò)的森林火災(zāi)識(shí)別方法，其特征在于，將所述目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化圖像輸入所述火災(zāi)識(shí)別模型，得到最終的識(shí)別結(jié)果，包括：

將所述目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化圖像輸入所述火災(zāi)識(shí)別模型，輸出結(jié)果為2×1的向量，如果輸出結(jié)果為則表示所述疑似火焰圖像中存在火焰；如果輸出結(jié)果為則表明所述疑似火焰圖像中不存在火焰。

5.如權(quán)利要求4所述的基于插值的CN和膠囊網(wǎng)絡(luò)的森林火災(zāi)識(shí)別方法，其特征在于，所述森林火災(zāi)識(shí)別方法還包括對(duì)所述識(shí)別結(jié)果進(jìn)行判斷：

如果所述目標(biāo)圖像中任一疑似火焰圖像中存在火焰，則發(fā)出報(bào)警；

如果所述目標(biāo)圖像中所有的疑似火焰圖像中均不存在火焰，則所述目標(biāo)圖像對(duì)應(yīng)的位置未發(fā)現(xiàn)火災(zāi)。