[發明專利]一種基于圖像識別技術的森林火災自動監測識別系統及方法

在審

• 申請號: 202010428677.0
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111666834A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 張玉萍;張威
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06T7/194;G06T7/215;G08B17/00;G08B17/12
• 代理公司: 哈爾濱三目知識產權代理事務所(普通合伙) 23214
• 代理人: 劉冰

1.一種基于圖像識別技術的森林火災自動監測識別系統，其特征在于：所述的監測識別系統包括：圖像采集模塊、圖像預處理模塊、運動目標檢測模塊、特征提取模塊、分類器模塊、煙霧氣體檢測模塊；其中，

圖像采集模塊，用于采集森林視頻監控圖像幀序列，并進行標準化格式轉換和壓縮；

圖像預處理模塊，用于對圖像進行中值濾波去躁處理；

運動目標檢測模塊，用于確定接收的圖像中的前景目標點，將可疑目標區域從背景中分割出來；

特征提取模塊，用于得到歸一化特征參數組成的特征向量；

分類器模塊，用于判斷圖像是否發生了火災；

煙霧氣體檢測模塊，用于檢測所在環境中的煙霧氣體的值是否超過設定煙霧氣體的閾值。

2.根據權利要求1所述的一種基于圖像識別技術的森林火災自動監測識別系統，其特征在于：所述的特征提取模塊包括顏色、紋理、形狀和運動特征提取四個子模塊。

3.根據權利要求1或2所述的一種基于圖像識別技術的森林火災自動監測識別系統，其特征在于：所述的分類器模塊包含煙霧識別子模塊和火焰識別子模塊。

4.一種基于圖像識別技術的森林火災自動監測識別方法，其特征在于：所述的監測識別方法通過以下步驟實現：

步驟一、由圖像采集模塊采集森林視頻監控圖像幀序列，并進行標準化格式轉換和壓縮；

之后逐幀提取原始視頻監控圖像并送入圖像預處理模塊進行中值濾波去躁處理；

之后，將彩色圖像進行灰度化轉換；

之后，將經過上述預處理后的圖像送入運動目標檢測模塊；

步驟二、運動目標檢測模塊接收連續多幀圖像，然后對接收的圖像中的背景圖像進行混合高斯建模估計，計算并不斷的更新模型參數，通過分析新加入圖像中各點是否匹配背景的最優高斯分布來確定前景目標點；

并將運動目標從背景中分割出來轉變為二值圖像，之后再進行去噪、填充的后處理，將可疑目標區域從背景中分割出來；

步驟三、當運動目標檢測模塊發現圖像中有運動目標并將其分割出來時，調用特征提取模塊提取目標圖像的三階顏色矩特征，能量、熵和逆差矩的紋理特征，圓形度的形狀特征和面積增長率的動態特征，最后得到歸一化特征參數組成的特征向量，送給后續分類器模塊進行識別判決；

步驟四、使用分類器模塊進行識別判決：

SVM分類器對特征提取模塊的送來的特征向量進行計算分析，通過前期樣本訓練得到的參數，得出最終的判決結果，當判斷是發生了火災，就立即發出報警信息并標識目標圖像，如果判斷不是火災則返回繼續檢測運動目標；

步驟五、通過煙霧氣體檢測模塊，進一步檢測所在環境中的煙霧氣體的值，并在發出警報信息時附加煙霧檢測結果；

若煙霧檢測結果超過設定煙霧氣體的閾值，則表明煙霧氣體檢測模塊能進一步驗證分類器模塊的檢測結果的準確性，若否，則僅僅在發出警報信息時附加煙霧檢測結果。

5.根據權利要求4所述的一種基于圖像識別技術的森林火災自動監測識別方法，其特征在于：

所述的步驟一中圖像預處理模塊的處理步驟為：

(1)逐個幀接收主程序的視頻序列；

(2)對每一幀圖像進行使用imresize()庫函數圖像壓縮；

(3)接著使用medfifl2()庫函數進行圖像中值濾波，同時將濾波后的彩色圖像存儲在文件中，以備后續特征提取模塊調用；

(4)接著使用rgb2gray()庫函數進行圖像灰度化變換，并將灰度圖像儲存在件中，以備后續特征提取；

(5)最后返回灰度圖像序列。