專利名稱：基于視頻幀圖像的火焰檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及火災(zāi)檢測(cè)，尤其涉及ー種基于視頻幀圖像的火焰檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)火災(zāi)的防范意識(shí)也逐漸增強(qiáng)。為了減少火災(zāi)帶來的損失，很多倉(cāng)庫(kù)都建立起了監(jiān)控系統(tǒng)。現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)，大多需要人為的參與，即監(jiān)控工作人員需要時(shí)刻監(jiān)控前端的攝像機(jī)拍攝的錄像，井根據(jù)拍攝的結(jié)果來采取行動(dòng)。這種人工監(jiān)控的方式雖然能夠起到一定的保護(hù)作用，然而其弊端是浪費(fèi)人力資源，不利于綜合管理，并且直接受人為因素的影響。為此，需要提供一種自動(dòng)識(shí)別焰火的方法。如，2009年08月26日公開的申請(qǐng)?zhí)枮?00910096854. 3的專利申請(qǐng)公開了ー種適用于識(shí)別和檢測(cè)大空間火災(zāi)火焰的方法，包括I)對(duì)輸入的視頻流進(jìn)行預(yù)處理對(duì)于各種 情況下由攝像機(jī)拍攝下來的視頻畫面，使用高斯平滑的方法來消除噪音的干擾；2)對(duì)視頻流進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，獲得運(yùn)動(dòng)像素對(duì)于上一歩中所獲得的預(yù)處理后的圖像，使用帶有固定閾值的時(shí)域差分方法來進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)；首先初始化背景圖像，然后根據(jù)當(dāng)前幀利用幀與幀之間的關(guān)聯(lián)性來更新背景圖像和前景圖像；3)對(duì)視頻流進(jìn)行顏色檢測(cè)，獲得具有火焰特征顏色的像素通過在訓(xùn)練視頻和圖片中提取具有火焰顏色的像素，分析其強(qiáng)度值或者RGB分量值；假如當(dāng)前像素的顔色值位于符合火焰顏色特征的像素區(qū)間內(nèi)部，則此像素被判斷為具有火焰顏色的像素，進(jìn)入下ー階段的檢測(cè)；4)對(duì)所有符合運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和顏色檢測(cè)火焰特征的像素點(diǎn)進(jìn)行頻域分析時(shí)域分析包括火焰抖動(dòng)特征的分析、火焰像素傅里葉變換和小波變換的分析；使用斜率積的異號(hào)性來衡量火焰的抖動(dòng)特征；然后通過快速傅里葉變換提取輸入信號(hào)的頻率譜；最后通過小波變換分離輸入信號(hào)的高低頻，提取高頻部分計(jì)算其過零率；5)捜索把所有符合相同特征且相互連接的像素組成的連通區(qū)域?qū)τ谶\(yùn)動(dòng)檢測(cè)和顔色檢測(cè)后的圖像，進(jìn)行連通區(qū)域的捜索；連通區(qū)域捜索包括區(qū)域標(biāo)記和區(qū)域搜索兩個(gè)步驟；首先使用掩碼方法分別對(duì)運(yùn)動(dòng)像素區(qū)域、火焰顏色像素區(qū)域和屬于火焰邊緣的像素區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記；然后使用廣度優(yōu)先捜索算法來進(jìn)行連通區(qū)域的捜索；6)對(duì)所得的連通區(qū)域計(jì)算其周長(zhǎng)和面積，進(jìn)行形狀分析形狀分析包括使用深度優(yōu)先搜索算法結(jié)合形態(tài)學(xué)的方法提取各個(gè)連通區(qū)域的邊界；分別計(jì)算各個(gè)連通區(qū)域邊界的周長(zhǎng)；計(jì)算各個(gè)連通區(qū)域的面積；計(jì)算各個(gè)連通區(qū)域的圓形度，計(jì)算運(yùn)動(dòng)火焰顔色區(qū)域與相應(yīng)運(yùn)動(dòng)區(qū)域的面積比；7)對(duì)每個(gè)連通區(qū)域，對(duì)其進(jìn)行面積改變量分析，最后判斷火災(zāi)是否發(fā)生這ー步中包括標(biāo)記屬于火焰邊緣區(qū)域的像素；使用廣度優(yōu)先捜索算法捜索上述像素所組成的連通區(qū)域；建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)找到的連通區(qū)域；使用先到先處理的順序匹配前后幀對(duì)應(yīng)的連通區(qū)域；計(jì)算對(duì)應(yīng)連通區(qū)域的面積改變量，判斷火災(zāi)是否發(fā)生。上述技術(shù)方案主要是通過火焰的顏色及輪廓特性來判別火焰，但是火焰的輪廓也就是面積依賴于輪廓檢測(cè)結(jié)果，其魯棒性及可實(shí)現(xiàn)性仍然有待提高。除了自身存在的缺陷外，在倉(cāng)庫(kù)環(huán)境，場(chǎng)景中光照條件不佳，很難反映出目標(biāo)的顔色信息，尤其是夜間和關(guān)門條件下，攝像頭啟動(dòng)夜視模式，完全喪失顏色信息，因此無法滿足基于顏色的火焰檢測(cè)算法；同吋，由于火焰輪廓的不確定及容易受到外界的物理環(huán)境的干擾，現(xiàn)有的基于輪廓檢測(cè)算法無法實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的檢測(cè)出圖像中各目標(biāo)的輪廓，其檢測(cè)的結(jié)果誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種基于視頻幀圖像的火焰檢測(cè)方法，主要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中基于顏色的基于視頻幀圖像的火焰檢測(cè)方法在夜間和關(guān)門的情況下，取景的圖像會(huì)喪失顏色信息而無法準(zhǔn)確的檢測(cè)焰火，或者基于輪廓檢測(cè)算法無法實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的檢測(cè)出圖像中各目標(biāo)的輪廓，而造成火焰檢測(cè)結(jié)果的誤差較大的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是提供ー種基于視頻幀圖像的火焰檢測(cè)方法，包括如下步驟S10、獲取視頻幀圖像；S20、根據(jù)火焰的亮度域值來獲取ニ值前景圖像，并由多個(gè)ニ值前景圖像獲得感興趣的目標(biāo)鏈；·S30、根據(jù)目標(biāo)鏈中目標(biāo)塊的目標(biāo)特征計(jì)算出火焰頻率，并根據(jù)火焰頻率及置信度來判斷目標(biāo)鏈中的視頻幀圖像內(nèi)是否存在火焰，其中，所述目標(biāo)特征為目標(biāo)塊的平均亮度變化、面積變化和中心位置的抖動(dòng)；S40、若判定目標(biāo)鏈中的視頻幀圖像存在火焰，則生成報(bào)警觸發(fā)信號(hào)；反之，則返回步驟SlO。優(yōu)選的，步驟S20中所述ニ值前景圖像滿足
[255 if pixelv) > 230spu, I — /Oregmmidi (x, >') = j. \ -
權(quán)利要求
1.一種基于視頻幀圖像的火焰檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟 S10、獲取視頻幀圖像； S20、根據(jù)火焰的亮度域值來獲取二值前景圖像，并由多個(gè)二值前景圖像獲得感興趣的目標(biāo)鏈； S30、根據(jù)目標(biāo)鏈中目標(biāo)塊的目標(biāo)特征計(jì)算出火焰頻率，并根據(jù)火焰頻率及置信度來判斷目標(biāo)鏈中的視頻幀圖像內(nèi)是否存在火焰，其中，所述目標(biāo)特征為目標(biāo)塊的平均亮度變化、面積變化和中心位置的抖動(dòng)； S40、若判定目標(biāo)鏈中的視頻幀圖像存在火焰，則生成報(bào)警觸發(fā)信號(hào)；反之，則返回步驟S10。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于視頻幀圖像的火焰檢測(cè)方法，其特征在于，步驟S20中所述二值前景圖像滿足(255 if pixel(xyy) > 230sport_ Joregroundi(x, v) = I Q 球 pixe^x 力<23?！渲校琭oreSroundI (x，y)為第i幀的前景圖像，Pixel為第i幀圖像中(X，y)處像素點(diǎn)的像素值。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于視頻幀圖像的火焰檢測(cè)方法，其特征在于，獲取二值前景圖像之后還包括步驟S21 :對(duì)二值前景圖像進(jìn)行中值濾波，具體步驟如下 5211、選取濾波窗口，所述濾波窗口為NX N的滑動(dòng)模板； 5212、排序像素點(diǎn)，對(duì)以P點(diǎn)像素點(diǎn)為中心的NXN的滑動(dòng)模板中全部像素的像素值進(jìn)行排序處理； 5213、選取位于排序中間的像素值為P點(diǎn)的像素值， 其中，P點(diǎn)為視頻幀圖像中的任意一點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于視頻幀圖像的火焰檢測(cè)方法，其特征在于，中值濾波之后還包括步驟S22 :將二值前景圖像具有相同像素值的相鄰像素點(diǎn)標(biāo)記為同一目標(biāo)塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于視頻幀圖像的火焰檢測(cè)方法，其特征在于，標(biāo)記同一目標(biāo)塊之后還包括步驟S23 :根據(jù)目標(biāo)塊的中心位置和運(yùn)動(dòng)位置采用最近鄰算法來跟蹤目標(biāo)，獲取感興趣的目標(biāo)鏈。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于視頻幀圖像的火焰檢測(cè)方法，其特征在于，步驟S40之前還包括步驟S401 :對(duì)虛景的排除處理，包括對(duì)墻面反光亮斑的處理、對(duì)開門光斑的處理以及對(duì)反光塊的處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于視頻幀圖像的火焰檢測(cè)方法，其特征在于，所述對(duì)墻面反光亮斑的處理具體為 獲取火焰目標(biāo)塊內(nèi)的前景點(diǎn)及背景點(diǎn)的平均亮度； 計(jì)算出亮度差的變化率，滿足 其中，&為第j幀的亮度差變化率，為第j幀前景點(diǎn)的平均亮度，a]為第j幀背景點(diǎn)的平均亮度； 若亮度差變化率大于或等于亮度差閾值，則判斷該火焰目標(biāo)塊為真實(shí)火焰； 若売度差變化率小于売度差閾值，則判斷該火焰目標(biāo)是虛景。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于視頻幀圖像的火焰檢測(cè)方法，其特征在于，所述對(duì)開門光斑的處理具體為 對(duì)于任意一幀的火焰目標(biāo)塊，若該幀的火焰置信度大于或等于延時(shí)閾值時(shí)，則當(dāng)前火焰幀數(shù)為前一火焰幀數(shù)的自增，若該幀的火焰置信度小于延時(shí)閾值時(shí)，則當(dāng)前火焰幀數(shù)為前一火焰巾貞數(shù)； 若當(dāng)前火焰幀數(shù)大于或等于延時(shí)閾值，則該火焰目標(biāo)塊為真實(shí)火焰， 若當(dāng)前火焰幀數(shù)小于延時(shí)閾值，則該火焰目標(biāo)塊為虛景。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于視頻幀圖像的火焰檢測(cè)方法，其特征在于，所述對(duì)反光塊的處理具體為 將任意一視頻幀與最近十個(gè)視頻幀做差，比較最大差值與動(dòng)態(tài)閾值，獲取運(yùn)動(dòng)二值前景圖像，滿足 255 if max「pixelf(x，v) - pixel .(x,y)~\ > T9 j e(i—9J)sport _ Joregroimdi (x, y) - <L~J, [0 else 其中，SporI^foregroundi(Xj)為第i視頻巾貞圖像的運(yùn)動(dòng)二值前景圖像，Pixeli (x, y)為第i視頻幀圖像的像素值，T9為動(dòng)態(tài)閾值，i為第i視頻幀圖像，j為第j視頻幀圖像； 計(jì)算火焰目標(biāo)塊目標(biāo)塊中在亮度前景圖像和運(yùn)動(dòng)前景圖像中均為前景點(diǎn)的像素點(diǎn)數(shù)目與亮度前景圖像中為前景點(diǎn)的像素點(diǎn)數(shù)目的比值， 若比值的結(jié)果大于或等于動(dòng)態(tài)閾值，則該火焰目標(biāo)塊為真實(shí)火焰； 若比值的結(jié)果小于動(dòng)態(tài)閾值，則該火焰目標(biāo)塊為虛景。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于視頻幀圖像的火焰檢測(cè)方法，其特征在于，步驟S40中還包括對(duì)報(bào)警參數(shù)的設(shè)置，具體如下 若具有火焰特征的目標(biāo)塊的數(shù)目大于零，則使初始化的報(bào)警參數(shù)值自增； 若火焰目標(biāo)塊數(shù)目等于零，則使初始化的報(bào)警參數(shù)值自減； 當(dāng)全局報(bào)警參數(shù)達(dá)大于或者等于報(bào)警閾值后，生成報(bào)警觸發(fā)信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于視頻幀圖像的火焰檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟S10、獲取視頻幀圖像；S20、根據(jù)火焰的亮度域值來獲取二值前景圖像，并由多個(gè)二值前景圖像獲得感興趣的目標(biāo)鏈；S30、根據(jù)目標(biāo)鏈中目標(biāo)塊的目標(biāo)特征計(jì)算出火焰頻率，并根據(jù)火焰頻率及置信度來判斷目標(biāo)鏈中的視頻幀圖像內(nèi)是否存在火焰，其中，所述目標(biāo)特征為目標(biāo)塊的平均亮度變化、面積變化和中心位置的抖動(dòng)；S40、若目標(biāo)鏈中的視頻幀圖像存在火焰，則生成報(bào)警觸發(fā)信號(hào)；反之，則返回步驟S10，本發(fā)明能夠精確地對(duì)火焰進(jìn)行檢測(cè)，使得火焰的誤報(bào)率大大降低，進(jìn)而減輕工作人員的壓力，提高其工作效率。
文檔編號(hào)G06T7/00GK102819735SQ20121029553
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者阮銳 申請(qǐng)人:深圳輝銳天眼科技有限公司