[发明专利]一种火灾烟雾图像分割方法

权利要求书

1.一种火灾烟雾图像分割方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将从火灾烟雾视频中获取的火灾烟雾图像从RGB颜色空间转换到HSV颜色空间；

步骤2、在V通道中采用背景减法对火灾烟雾图像进行二值化处理，得到二值图像；

步骤3、选取二值图像中的某一像素点作为种子点，在该二值图像中以该种子点进行区域生长，得到区域生长图；

所述步骤3中通过智能择优法自动选取种子点，步骤如下：

首先将二值图像均匀分成m₁×n₁小块，统计每小块上像素值为1的像素点个数，找到个数最多的小块，如有个数相等的小块则取其一；然后再将该小块均匀分成m₂×n₂小块，统计每小块上像素值为1的像素点个数，找到个数最多的小块，如有个数相等的小块则取其一；最后将该小块上像素值为1的一点作为种子点，种子点的位置如式(7)-(8)：

其中，(x，y)为以二值图像的左下角像素点为原点，宽度方向为x轴，高度方向为y轴建立的坐标系中像素点的坐标；M和N分别为二值图像的宽度和高度；x₁和y₁为图像初次均匀划分为m₁×n₁小块时，像素值为1的像素点个数最多的小块B₁在二值图像上所处的行和列，x₂和y₂为小块B₁再次均匀划分为m₂×n₂小块时，像素值为1的像素点个数最多的小块B₂在B₁上所处的行和列，x₃和y₃为以一个像素为单位对B₂进行划分时，种子点在B₂上所处的行和列；

步骤4、对区域生长图进行形态学处理得到最终烟雾分割图像。

2.根据权利要求1所述的火灾烟雾图像分割方法，其特征在于，所述步骤1中，将火灾烟雾图像从RGB颜色空间转换到HSV颜色空间的公式为：

其中，R、G和B为火灾烟雾图像在RGB颜色空间中的三个分量，分别为红色分量、绿色分量和蓝色分量；H、S和V为火灾烟雾图像在HSV颜色空间中的三个分量，分别为色调、饱和度和明度。

3.根据权利要求1所述的火灾烟雾图像分割方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤21、选定无火灾情况下图的图像作为背景图像，背景图像上像素点(x，y)处的明度记为B(x，y)；令当前帧的帧序号j＝1；

步骤22、对于第j帧火灾烟雾图像，根据其在V通道相对于背景图像变化的最大值h选择对火灾烟雾图像进行二值化处理的方式：

1)当h≤T时，按公式(4)对火灾烟雾图像进行二值化处理：

其中，V_j(x，y)表示第j帧火灾烟雾图像上像素点(x，y)处的明度；Z_j(x，y)表示二值化处理后第j帧火灾烟雾图像上像素点(x，y)处的像素值；T和T₁为阈值；

2)当h＞T时，按公式(5)对火灾烟雾图像进行二值化处理：

其中，T₂为阈值；

步骤23、采用式(6)来进行背景图像的更新：

其中，α为更新系数，其取值范围为0～1；

步骤24、令j＝j+1，返回步骤22；对下一帧火灾烟雾图像进行二值化处理。

4.根据权利要求3所述的火灾烟雾图像分割方法，其特征在于，所述T＝0.3，T₁＝0.03，T₂＝0.1h。

5.根据权利要求1所述的火灾烟雾图像分割方法，其特征在于，所述步骤3中区域生长的步骤如下：

1)通过智能择优法获得种子点；

2)以该种子点作为w₁×w₂的窗口的中心像素点，将窗口内其余像素点值置1，以防止种子点周围存在空洞，区域生长不成功；其中w₁和w₂均为奇数；

3)比较种子点像素值与其4邻域内像素点像素值的大小关系，将其4邻域内像素值等于种子点像素值的像素点合并至种子点区域；

4)从种子点区域的边界点像素出发，以这些边界点作为新的种子点，返回步骤3)，继续进行合并操作，直至不能再合并。