[发明专利]一种狭长环境中基于红外热像仪的火灾预警方法

说明书

本发明是一种狭长环境中基于红外热像仪的火灾预警方法，该方法对红外热像仪采集到的狭长空间中的红外图像进行预处理，然后利用连通域方式进行图像分割，根据绝对温度初步判断出高温物体、疑似高温物体以及低温物体，再对分割后的目标图像温度在70‑100度之间的疑似高温物体区域，采集连续多帧视频图像，并且对多帧视频图像进行进一步的图像分割及二值化，计算分割后目标区域的分散度、尖角数和高度变化特征作为火焰形状特征，根据火焰形状特征，采取基于概率统计模型的判定算法对疑似高温目标区域的火焰进行火焰监测判定。采用本发明方法，可以更准确地识别火源，区分开水等干扰目标的影响，预警准确率大幅提高。

技术领域

本发明涉及列车车厢、飞机机舱等狭长环境中的火灾预警技术，具体涉及一种在狭长的、照明有限的环境中基于红外热像仪的火灾监测及预警方法。

背景技术

动车组车厢或飞机机舱等狭长空间的火灾预警一般采用烟感进行火灾预警，由于动车组车厢或飞机机舱中布线较多，空气流通不畅，存在火灾监测延迟和容易受环境影响等问题。红外热成像技术是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像，相比于可见光摄像头，可以根据物体的红外辐射强度判断物体的温度，从而将大量的干扰排除在外，采集到的亮度区必定是散发红外辐射较强的物体。在动车组车厢中采用基于红外热像仪的火焰监测，可以更快速的发现可能的火情。但仅仅这样还不够，在火灾预警中，由于有些火焰，如打火机火焰的感知温度并不高，而有些干扰物体如热水的温度较这些火焰初始温度更高，在实际的火焰判断时就有可能造成漏报或虚警。因此要进行有效的火灾预警还必须在红外热像仪传感温度的基础上采用有效的火焰监测算法，排除干扰，降低虚警。例如，热水等干扰目标的温度通常在70-100摄氏度，而打火机的火焰的温度由于散热较快，其感知的温度大概与70摄氏度的热水辐射的强度差不多，因此红外传感器会在这种情况下出现误判。即：如果将判断火焰的温度阈值设置为70摄氏度，则热水可能会被认为是火焰而发出虚警；如果将判断火焰的温度阈值设置为100摄氏度，则可能把早期的火焰，如打火机的火焰就有可能监测不出，造成漏报。针对上述的问题，需要对温度在70-100摄氏度的目标进行进一步的判断，以便区分是早期的火焰还是热水等干扰。

本发明提出的方法是在红外温度判断的基础上，利用连续多帧视频信息，采用了包含火焰动态形状等的概率模型，综合温度（即辐射强度）信息，对火焰进行监测。准确地识别火源，区分开水等干扰目标的影响，使预警准确率大幅提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，针对动车厢/机舱的特殊狭长环境，和可能出现的情况，在红外热像仪进行火焰温度监测的基础上，利用连续多帧视频信息，分析火焰的形状特征，用形状特征来进一步监测疑似火险物体的火灾预警方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种狭长环境中基于红外热像仪的火灾预警方法，该方法包括以下步骤：

步骤1）对于红外热像仪采集到的狭长空间中的红外图像进行预处理，图像预处理是通过目标与背景间的温度差初步进行图像分割，得到各目标区域的位置；图像分割的方法包括如下步骤：

步骤1.1）采用中值滤波法对原始红外图像数据进行去噪；

步骤1.2）预处理后得到的图像包含背景噪声、目标和边缘区域，选取量化阈值对预处理后的图像变换为只有3个灰度级别的图像，此3个灰度级别对应的温度值分别为高于100度的高温、低于70度的低温、70-100度之间的疑似高温；

步骤1.3）对灰度变换后的图像采用连通域方式进行图像分割，分割出多个物体目标；

步骤1.4）对图像分割后的连通区域进行处理，去除面积过小的低温目标区域和疑似高温目标区域，余下的根据目标区域的灰度值将分割后的目标分为三类：高温物体、低温物体、疑似高温物体；

步骤1.5）对分割后的目标进行判断，根据以下的三种情况分别进行处理：