[發明專利]基于區域匹配的森林火災煙霧檢測方法

有效

• 申請號: 202210036915.2
• 申請日: 2022-01-12
• 公開（公告）號: CN116416200B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 齊方忠;殷繼艷;閆淳;翟杰休
• 申請（專利權）人: 中國消防救援學院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/246;G06T7/73;G06T7/62;G06T7/187;G06T7/194;G06T5/30;G06V10/50;G06V10/74
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本發明涉及一種基于區域匹配的森林火災煙霧檢測方法。包括以下步驟：首先對視頻進行前景分割，得到運動區域的二值圖像；接著利用形態學操作去除孤立點和填補空洞，得到完整運動區域；然后分割和標記連通域，并計算當前幀不同標記的連通域與上一幀連通域的相似度，根據相似度進行區域匹配；最后求出各個標記區域的代表坐標，計算連續五幀匹配區域代表坐標的外接圓，根據外接圓半徑判定是否為煙霧區域，若為煙霧區域，則外接圓圓心為煙霧根節點坐標。

技術領域

本發明屬于森林防火和視頻目標檢測領域，尤其涉及一種基于區域匹配的森林火災煙霧檢測方法。

背景技術

由于森林的特殊性，森林火災一旦引發，很容易在風力推動下迅速蔓延，由于森林的面積較大，火災發生時不一定能及時發現，發現火災時往往已經蔓延了相當寬的距離，此時森林火災的撲救也存在相當大的難度，森林火災往往會造成巨大的資源損毀，因此對森林火災的早期識別十分重要。煙霧是森林火災的早期的明顯特征，森林火災早期煙霧往往為向上飄散的不規則形狀，越是向上，煙霧越稀薄，越是難以被檢測出，但早期煙霧的源頭的位置往往是確定的，較短時間內是不變的，基于此原理，通過煙霧的分布形態確定煙霧源的位置成為重要的突破口之一。

專利申請號為201910490504.9，發明名稱為“一種基于MSER的遠距離復雜環境下的煙霧根節點檢測方法”的中國專利。該發明在采用MSER算法對遠距離煙霧場景進行候選區域提取，并通過角點提取算法和凸包檢測算法對圖像中可能存在干擾項進行排除，然后通過骨骼提取算法對候選區域提取煙霧根節點候選點，最后采用連續幀的幀間信息提取出煙霧根節點。該算法可以剔除靜止的顏色特征趨于穩定的干擾物，但晃動的樹枝，山路上行駛的汽車等動態背景干擾物無法被識別剔除，這會導致得到的特征區域存在較大的誤差和干擾，從而無法確定煙霧根節點的位置。

專利申請號為201711440134，發明名稱為“一種基于特征根和流體力學的森林火災煙霧視頻目標檢測方法”的中國專利。該發明通過提取視頻中連續幀圖像進行動態提取，在通過形態學算法對動態區域進行連通區域骨骼化，提取連續幀骨骼端點中可疑的煙霧根特征候選點，再將其投入二維煙霧引擎以判定是否為真實煙霧根。該發明僅通過幀間差分法獲取差分圖像，無法準確獲得完整的煙霧區域，最后獲得的煙霧根候選點也極大可能性偏離真實煙霧根節點。

專利申請號為201811318766，發明名稱為“一種基于最小二乘法的煙霧根節點檢測方法”的中國專利。該發明通過連續幀圖像中連通域分布情況進行連通域替代點的統計計算，得出在連續圖像中持續存在的動態區域，通過回歸算法得持續存在的動態區域的相交點，采用連續三幀圖片得出計算結果，確定煙霧源。該發明在煙霧根候選點提取過程中同樣沒有考慮到其他動態干擾物對算法的影響，難以獲取準確的完整的煙霧特征區域信息，從而導致檢測失敗。

專利申請號為202010994762.3，發明名稱為“一種基于動靜態結合區域層疊策略森林火災煙霧根檢測方法”的中國專利。該發明通過對提取出來的多幀煙霧動態區域進行條件疊加，獲取能夠包含所有煙霧動態區域的矩形框，再對原始輸入圖像在矩形框內進行靜態特征提取，以獲得同時滿足動靜態特征的煙霧區域。該發明雖然能夠剔除大部分都動態干擾物，但對處于動態區域矩形框內部的具有相似靜態特征點干擾物無法做到精細的識別與排除，無法準確獲得完整的煙霧區域，最后獲得的煙霧根候選點也極大可能偏離真實煙霧根節點。

發明內容

本發明提供了一種基于區域匹配的森林火災煙霧檢測方法，通過對固定林火監控攝像監控視頻的幀圖像提取并進行處理，實現對煙霧根節點的定位。

根據本發明計算過程，所述根節點檢測方法包括：

第一步，運動前景區域獲取：通過PBAS目標檢測算法對前景進行分割，獲取動態區域的二值圖像；

第二步，獲取完整輪廓：先對二值圖像進行腐蝕運算，去除孤立點；然后進行膨脹運算，填補目標區域的空洞；