[发明专利]一种适应室外大空间的火焰检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于视频图像的火焰智能监控技术，具体的说是一种适应室外大空间的火焰检测方法。

背景技术

由于图像处理技术源源不断的为计算机领域注入新鲜的血液,视频火灾监测技术渐渐引起了人们的重视。但是由于真实的火灾场景中环境的复杂性和不断变化特性，使得火灾的识别变得非常困难。目前基于视频图像处理的各种火灾识别方法只是在特定的环境（理想的实验环境）下比较有效，当环境发生变化时检测的误差就会变的很大。申请号为：201210295531.9的专利申请公开了基于视频帧的火焰检测方法，包括：1）获取视频帧图像，2）根据火焰的亮度阈值来获取二值前景，并由多个二值前景图像获得感兴趣的目标链；3）根据目标链中的目标块的目标特征计算出火焰的频率，并根据火焰频率及置信度来判断目标链中的视频帧图像是否存在火焰。上述技术方案主要是用亮度阈值和帧差法来提取二值前景后展开火焰分析的，亮度阈值设为230，在运动目标的提取上采用当前帧与前面10帧做帧差来提取火焰的运动区域。由于在图像中火焰的亮度与燃烧的物质、燃烧时的温度以及离摄像头的远近有关，亮度范围设为0-255的情况下通过对大量视频火灾火焰进行了亮度分析，发现很多火焰的亮度阈值都在180以上230以下，因此如果阈值设为230，很多火焰的二值前景都提不出来，后续对火焰的分析将不能进行，影响火焰的识别。在火灾的初期，如果火焰离摄像头的距离比较远并且像仓库这种相对密闭的空间下火焰早期的燃烧位置和大小是相对稳定的，因此即使与前10帧进行帧差分也最多能获取到火焰的部分边缘，而且帧差法产生的噪声比较大影响火焰的检测。申请号为：201310062843.X的专利申请公开了火灾火焰视频检测预警系统及火灾火焰的检测方法，火焰检测算法是该系统的核心内容，其包括：1）比较前后两帧图像的灰度阈值的变化检测火焰的运动特征。2）比较前后两帧图像火焰面积是否增长检测火焰的面积变化特征。3）HIS色彩空间检测火焰的颜色特征。4）通过圆形度特征区分日光灯和环境自然光。5）提取火焰尖角数目作为识别火焰的特征。6）提取火焰的闪烁频率作为火焰的特征。上述技术方案利用火焰的颜色、圆形度、尖角和频率作为火焰识别的特征，但是在实际的火灾中颜色、圆形度、尖角并不适合作为火焰的识别特征。首先对于颜色，第一、由于燃烧物质和温度的不同，火焰的颜色也会呈现出不同的颜色；第二、由于价格等因素监控领域用的CCD摄像头采集不到火焰的真实颜色；第三、夜晚情况下摄像头转换到夜间模式只能采集到火焰的灰度信息。因此火焰颜色不适合作为识别火焰的判据。其次是圆形度和尖角，实际中闪烁的车尾灯、电焊弧、明亮物体反射的光斑等由于能量的分布不均，即亮度的分布不均，在图像中呈现出来的也是不规则的边缘并且也有很多的尖角，而且数目也是在不断变化的。火焰产生的初期并且距离摄像头较远时，在图像中表现为一个很小的亮斑，除了面积、亮度的变化外并没有尖角等特征，因此圆形度、尖角也不适合作为火焰的识别特征。

综上所述，现有的基于视频的火焰检测方法多是基于固定背景，不能实时的适应天气和太阳光的渐变或突变，因此有很高的误报率；现有的基于视频的火焰检测方法对隧道内车尾灯的闪烁有很高的误报率。

发明内容

针对现有技术中的基于视频的火焰检测方法在天气、光照渐变或突变等情况下误报率高的不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种能够适应天气、光照突变等天气变化的大空间火焰识别方法，并能够适应高速路、隧道、街道等多种场合的火焰检测。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种适应室外大空间的火焰检测方法，包括以下步骤：

初始化背景帧：输入视频帧图像，并转换成灰度图，以其均值图像作为临时背景帧；

更新背景帧：当前帧与临时背景帧做差，再经掩码处理获得掩码二值图；

获取疑似火焰目标：对当前帧进行二值化处理获得亮度目标，当前帧与更新后的背景帧做差，并获得物体目标，亮度目标与物体目标取交集获得目标二值图，目标二值图中的连通区域即为疑似火焰目标；

连通区域标记：采用基于目标线段的区域生长标记算法对各个连通区域进行标记，并存储连通区域信息；

运动目标跟踪：为每一个连通区域建立目标链表用于存储各个运动目标的信息，并对上述各目标链表进行链接，并对运动目标信息实时更新，实现对多运动目标的跟踪；

火焰识别：对被跟踪的运动目标信息进行计算，根据火焰报警概率确定是否为火焰，同时对没有火焰概率的目标更新到背景中。

更新背景帧的步骤为：