[发明专利]一种基于高清视频图像的室内火灾火焰检测方法

说明书

技术领域

本发明属于图像火灾探测技术领域，具体涉及计算机图像处理和视频火焰识别，特别涉及针对高清视频图像的室内火灾火焰识别方法。

背景技术

火灾是人民生命财产安全的巨大威胁之一，火灾检测是是安全监控检测领域的一个重要方向，与现有的其他火灾自动监测手段（烟感探测器、温感探测器等）相比，基于视频的火灾检测系统有效探测距离远、覆盖范围广，在现有火灾探测技术中应用广泛。

早期的视频火焰探测研究集中在火焰的颜色特征上，Healey（IEEE Computer Vision and Pattern Recognition Conference.New York：IEEE,1993：605-606）通过分析火焰的颜色信息来进行火识别，但是仅利用火焰的颜色特征，不能识别与火焰颜色相似的物体区域。

公开号为CN1112702A的中国专利利用彩色影像三基色差分进行火灾探测与定位。该发明利用彩色影像三基色对早期火焰的不同反应，对红、蓝基色分量进行差分，二值化后再次差分，通过火焰面积的增长率判断火焰。该方法不仅利用火焰颜色等特征，还利用了火焰面积增长率的动态特征，与单一的颜色特征相比识别效果更好。但是由于不用的外部条件影响，面积变化率的阈值影响火焰识别效率。

UgurToreyin（Proceedings of IEEE30th International Conference on Acoustics Speech，and Signal Processing Philadelphia，PA，USA.200502(2)：669-672）通过运动特征、边缘模糊和颜色特征等进行火焰识别，利用小波变换获得闪烁特征和边缘特征，虽然效果较好，但是算法比较复杂，计算量较大，不能满足实时探测的要求。

总之，目前基于图像处理的火灾监控方法主要从颜色、纹理、形状、运动等特征进行火焰识别分析。颜色特征计算简单、性质稳定，纹理分析主要是通过对图像的颜色空间分布信息进行统计等，运动特征反应视频的时域动态变化。火焰的颜色、形状、运动等特征均通过阈值滤波进行分析，多重的阈值条件会造成火焰部分特征缺少，不能稳定地检测出火焰区域。而较少的火焰特征虽然在简单场景中效果较好，在复杂环境的场合检测效果较差。

发明内容

针对高清视频监控火灾存在的问题，本发明提出了一种基于高清视频图像的室内火灾火焰检测方法，以满足基于高清摄像头的图像型火灾探测技术的实时性要求。

本发明主要目的利用火灾时火焰的视频特征，形成高清视频图像的可识别火灾模式，快速、准确地进行火焰识别，及时完成火灾检测。

本发明是这样实现的，一种基于高清视频图像的室内火灾火焰检测方法，其包括以下步骤：

（1）获取视频图像，建立背景图像：从视频监控图像中建立和更新背景图像；

（2）由菲设尔（Fisher）分类器训练样本像元获得颜色模型；

（3）通过背景差分法检测运动像素区域；

（4）通过火焰颜色特征检测火焰疑似像素：从前景运动图像中找出具有火焰颜色特征的像素点即疑似火焰像素点；

（5）对疑似像素连通区域进行组合、标记：所有疑似火焰像素点形成火焰区域，像素连通区域进行组合，获取疑似火焰区域的外接矩形；

（6）疑似区域形态特征判断：根据火焰形态特征计算外接矩形内连通区域的圆形度；

（7）抖动性分析；

（8）火焰连续性分析；

其中，通过外接矩形内部的圆形度、抖动性分析、火焰连续性分析对疑似火焰区域进行判断，若符合预定要求，则疑似火焰区域为真实的火焰区域，发出报警信号。

作为上述方案的进一步改进，其特征在于：步骤（1）包括以下步骤：

将视频图像分解为一帧一帧的彩色图像，假设视频图像的第一帧数据没有火焰，利用背景差分法检测视频图像中的运动目标区域，采用基于统计方法的单高斯模型建立背景图像；