[发明专利]一种基于区域特征分析的图像火灾探测方法

说明书

本发明提供一种基于区域特征分析的图像火灾探测方法，涉及火灾探测技术领域。该方法首先采用前景图像整体目标区域面积预判别和分区域面积预判别两种方式，筛除面积不符合阈值区间的某帧图像或某个区域，降低了算法的计算量。然后再采用统计各区域面积的跳变次数的方法，分析各区域面积变化的频率特征，实现对图像的火灾情况的判断，大大降低了计算复杂度。本发明提供的基于区域特征分析的图像火焰探测方法，以较低的算法复杂度融合了图像目标区域的面积特征、频率特征和质心位置变化的运动特征等多种特征，具有较强的抗干扰能力，更适用于存在多目标区域的复杂场景，进一步提高了该发明方法在工程应用中的适应能力。

技术领域

本发明涉及火灾探测技术领域，尤其涉及一种基于区域特征分析的图像火灾探测方法。

背景技术

图像型火灾探测技术具有响应速度快，监测范围广，距离远的特点，适用于高大空间场所，还可在室外环境中使用，使火灾探测更大程度地满足人们对火灾安全的需求，与传统的火灾探测技术相比具有显著的优势，代表了当今火灾探测技术的较高水平。

图像火灾探测技术，包括图像火焰探测、图像烟雾探测和图像温度探测三种。其中，图像火焰探测主要利用火灾发生时，物体燃烧过程中火焰图像的颜色特性、轮廓特性、频谱特性、纹理特性或运动特性等，使其模型化、过程化，形成计算机可识别的图像模式，从而快速、准确的识别火灾信息，完成火灾检测，并及时发出报警信号。

然而，这些特征模型均存在一定的局限性，使得图像火焰探测易发生误报或者漏报。如使用颜色判别模型的方法不能够区分阳光、灯泡和摆动红旗等与火焰颜色相近的干扰源，见T.Celik(Automatic Fire Detection in Video Sequences.In：Proceedings ofEuropean Signal Processing Conference，Florence，Italy，September 2006.)；使用频谱特征受背景光影响较大，而且在图像场景中如果火焰区域面积较小，这种闪烁特征并不明显，见Liu Chebin(Proceedings ofICPR 2004.Proceedings ofthe 17thInternational Conference on.2004.4(4)：34～137.)；同时，也有研究人员采用多种特征融合的方式，如Ugur Toreyin(Proceedings of IEEE 30^th International Conference onAcoustics，Speech，and Signal Processing.Philadelphia，PA，USA.2005.2(2)：669-672.)综合利用运动、频闪、边缘模糊和颜色特征等来识别火焰，利用时空小波变换提取闪烁特征和边缘模糊特征，从而实现视频火焰探测，虽然取得了较好的效果，但由于算法过于复杂，计算量大，难以满足图像火灾探测产品对于实时探测的要求。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种基于区域特征分析的图像火灾探测方法，以提高图像火灾探测技术的可靠性和及时性。

一种基于区域特征分析的图像火灾探测方法，包括以下步骤：

步骤1、将由监控摄像头得到的视频图像通过采集卡传给视频监控计算机，计算机连续读取摄像机捕获的一段时间内的多帧图像，并以这些帧图像对应点的像素平均值构成背景图像BD；

步骤2、计算机实时读取摄像机获取的当前帧图像I，采用背景差分法，由当前帧图像I和背景图像BD根据以下公式进行差分，得到前景图像FD；

式中，(i，j)为以图像的左上角为原点，图像的水平方向为横轴、垂直方向为纵轴建立的坐标系中像素点的坐标，FD(i，j)为前景图像在点(i，j)位置的像素值，t代表当前帧，BD(i，j)为背景图像在点(i，j)位置的像素值，I(i，j，t)为当前帧图像在点(i，j)位置的像素值，T₁为阈值；