基于高速相機(jī)的多波段火焰探測方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了基于高速相機(jī)的多波段火焰探測方法，該方法包括：采集初始濾光處理后的高頻率圖像；對采集的高頻率圖像幀差分析，判斷是否存在幀差明顯區(qū)域，若存在則轉(zhuǎn)入第三步驟，否則直接輸出無火焰圖像；獲取火焰檢測圖像并輸出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的火焰檢測的準(zhǔn)確率更高。
【專利說明】
基于高速相機(jī)的多波段火焰探測方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理、視頻監(jiān)控以及消防，特別涉及多波段火焰探測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著消防領(lǐng)域火災(zāi)檢測技術(shù)的發(fā)展，基于視頻的火焰檢測方法以其高效、準(zhǔn)確、不易受環(huán)境因素干擾等優(yōu)點，成為業(yè)內(nèi)研究的主流技術(shù)。
[0003]公開號為CN104469312A的中國發(fā)明專利申請公開了一種基于視覺的火災(zāi)探測裝置及其探測方法，通過在圖像傳感器光路中加入偏振鏡片、高通濾光片、低通濾光片，再通過數(shù)字濾波、亮度檢測，判斷火焰產(chǎn)生。公開號為CN104318700A的中國發(fā)明專利申請公開了一種雙波段視頻雙核火災(zāi)探測器及其前端裝置，采用彩色視頻圖像和特定波段的紅外火焰圖像融合識別火焰。然而，上述火焰探測技術(shù)在復(fù)雜環(huán)境中檢測率較低。
[0004]綜上所述，目前迫切需要提出一種能有效地在復(fù)雜環(huán)境中檢測火焰的方法及裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于實現(xiàn)有效地在復(fù)雜環(huán)境中檢測火焰。
[0006]為達(dá)到上述目的，按照本發(fā)明的第一個方面，提供了基于高速相機(jī)的多波段火焰探測方法，該方法包括:
[0007]第一步驟，采集初始濾光處理后的高頻率圖像；
[0008]第二步驟，對采集的高頻率圖像幀差分析，判斷是否存在幀差明顯區(qū)域，若存在則轉(zhuǎn)入第三步驟，否則直接輸出無火焰圖像;及
[0009]第三步驟，獲取火焰檢測圖像并輸出。
[0010]所述第二步驟中幀差分析包括:
[0011]對前后兩幀圖像做幀差處理，獲得幀差圖像；
[0012]設(shè)置閾值TH_FD，對幀差圖像進(jìn)行二值化處理，得到一系列的幀差二值化圖像；
[0013]選擇TM個連續(xù)的幀差二值化圖像做“與”操作，得到融合的幀差二值化圖像；
[0014]對融合的幀差二值化圖像進(jìn)行連通區(qū)域處理，獲得一系列連通區(qū)域；
[0015]統(tǒng)計連通區(qū)域內(nèi)像素點的個數(shù)，濾除個數(shù)小于閾值TH_CR的連通區(qū)域，剩余的連通區(qū)域作為幀差明顯區(qū)域。
[0016]所述第三步驟進(jìn)一步包括:
[0017]切換濾光元件，采集第二濾光處理后的高頻率圖像；
[0018]對第二濾光處理后的高頻率圖像進(jìn)行幀差分析，獲得第二濾光幀差明顯區(qū)域；
[0019]將幀差明顯區(qū)域與第二幀差明顯區(qū)域做“與”操作，獲得火焰檢測圖像并輸出。
[0020]按照本發(fā)明的另一個方面，提供了基于高速相機(jī)的多波段火焰探測裝置，該裝置包括:
[0021]濾光切換模塊，用于切換濾光元件；
[0022]高速相機(jī)，用于采集初始濾光處理后的高頻率圖像，或者用于采集第二濾光處理后的尚頻率圖像；
[0023]幀差明顯區(qū)域獲取模塊，用于對采集的高頻率圖像幀差分析，判斷是否存在幀差明顯區(qū)域，若存在則轉(zhuǎn)入多波段濾光分析模塊4，否則直接輸出無火焰圖像；
[0024]多波段濾光分析模塊，用于獲取火焰檢測圖像并輸出。
[0025]所述濾光切換模塊裝在高速相機(jī)的鏡頭和CCD之間，且濾光切換模塊I至少包括:初始濾光元件、第二濾光元件，且初始濾光元件、第二濾光元件屬于不同的濾光波段。
[0026]所述幀差明顯區(qū)域獲取模塊中幀差分析包括:
[0027]幀差圖像獲取模塊，用于對前后兩幀圖像做幀差處理，獲得幀差圖像；
[0028]二值化處理模塊，用于設(shè)置閾值TH_FD，對幀差圖像進(jìn)行二值化處理，得到一系列的幀差二值化圖像；
[0029]融合處理模塊，用于選擇TM個連續(xù)的幀差二值化圖像做“與”操作，得到融合的幀差二值化圖像；
[0030]連通區(qū)域處理模塊，用于對融合的幀差二值化圖像進(jìn)行連通區(qū)域處理，獲得一系列連通區(qū)域；
[0031]濾除模塊，用于統(tǒng)計連通區(qū)域內(nèi)像素點的個數(shù)，濾除個數(shù)小于閾值TH_CR的連通區(qū)域，剩余的連通區(qū)域作為幀差明顯區(qū)域。
[0032]所述多波段濾光分析模塊進(jìn)一步包括:
[0033]第二濾波采集模塊，用于切換濾光元件，采集第二濾光處理后的高頻率圖像；
[0034]第二濾波幀差明顯區(qū)域獲取模塊，對第二濾光處理后的高頻率圖像進(jìn)行幀差分析，獲得第二濾光幀差明顯區(qū)域；
[0035]火焰檢測圖像獲取模塊，將幀差明顯區(qū)域與第二幀差明顯區(qū)域做“與”操作，獲得火焰檢測圖像并輸出。
[0036]與現(xiàn)有的圖像型火焰檢測技術(shù)相比，本發(fā)明的基于高速相機(jī)的多波段火焰探測方法及裝置可以檢測出復(fù)雜場景中的火焰，實用性較高。
【附圖說明】
[0037]圖1示出了按照本發(fā)明的基于高速相機(jī)的多波段火焰探測方法的流程圖。
[0038]圖2示出了按照本發(fā)明的第三步驟的流程圖。
[0039]圖3示出了按照本發(fā)明的基于高速相機(jī)的多波段火焰探測裝置的框架圖。
[0040]圖4示出了按照本發(fā)明的多波段濾光分析模塊的框架圖。
【具體實施方式】
[0041]為使貴審查員能進(jìn)一步了解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征及其他目的，現(xiàn)結(jié)合所附較佳實施例詳細(xì)說明如下，所說明的較佳實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，并非限定本發(fā)明。
[0042]圖1給出了按照本發(fā)明的基于高速相機(jī)的多波段火焰探測方法的流程圖。如圖1所示，按照本發(fā)明的基于高速相機(jī)的多波段火焰探測的方法包括:
[0043]第一步驟SI，采集初始濾光處理后的高頻率圖像；
[0044]第二步驟S2，對采集的高頻率圖像幀差分析，判斷是否存在幀差明顯區(qū)域，若存在則轉(zhuǎn)入第三步驟S3，否則直接輸出無火焰圖像;及
[0045]第三步驟S3，獲取火焰檢測圖像并輸出。
[0046]所述第一步驟SI中采集初始濾光處理后的高頻率圖像具體步驟為:對高速相機(jī)鏡頭接收的信號經(jīng)進(jìn)行初始濾光處理后，再通過高速相機(jī)的CCD采集處理后的圖像。初始濾光處理的濾光波段為TiLWF1，TiLWF1的取值范圍為400?11OOnm。
[0047]優(yōu)選地，THJVF1的取值范圍為800?lOOOnm。
[0048]所述第二步驟S2中幀差分析包括:
[0049]步驟S21，對前后兩幀圖像做幀差處理，獲得幀差圖像；
[0050]步驟S22，設(shè)置閾值TH_FD，對幀差圖像進(jìn)行二值化處理，得到一系列的幀差二值化圖像；
[0051]步驟S23，選擇TM個連續(xù)的幀差二值化圖像做“與”操作，得到融合的幀差二值化圖像；
[0052]步驟S24，對融合的幀差二值化圖像進(jìn)行連通區(qū)域處理，獲得一系列連通區(qū)域；
[0053]步驟S25，統(tǒng)計連通區(qū)域內(nèi)像素點的個數(shù)，濾除個數(shù)小于閾值TH_CR的連通區(qū)域，剩余的連通區(qū)域作為幀差明顯區(qū)域。
[0054]其中，步驟S22中ΤΗ_Π^^取值范圍為5?30。優(yōu)選地，ΤΗ_Π)設(shè)置為18。步驟S23中的TM取值范圍為5?30。優(yōu)選地，TM設(shè)置為15。步驟S25中TH_CR的取值范圍為20?40。優(yōu)選地，TH_CR設(shè)置為30。
[0055]圖2給出了按照本發(fā)明的第三步驟的流程圖。如圖2所示，第三步驟S3進(jìn)一步包括:
[0056]步驟S31，切換濾光元件，采集第二濾光處理后的高頻率圖像；
[0057]步驟S32，對第二濾光處理后的高頻率圖像進(jìn)行幀差分析，獲得第二濾光幀差明顯區(qū)域；
[0058]步驟S33，將幀差明顯區(qū)域與第二幀差明顯區(qū)域做“與”操作，獲得火焰檢測圖像并輸出。
[0059]其中，所述步驟S31具體步驟為:切換成第二濾光元件，對高速相機(jī)鏡頭接收的信號經(jīng)進(jìn)行第二濾光處理后，再通過高速相機(jī)的CCD采集處理后的圖像。二次濾光處理的濾光波段為THJVF2，且THJVF2半THJVF1，THJVF2的取值范圍為400?I lOOnm。
[0060]優(yōu)選地，THJVF2的取值范圍為800?lOOOnm。
[0061]所述步驟S32中的幀差分析方法與第二步驟S2中的幀差分析方法相同，這里不再復(fù)述。
[0062]圖3給出了按照本發(fā)明的基于高速相機(jī)的多波段火焰探測裝置的框架圖。如圖3所示，按照本發(fā)明的基于高速相機(jī)的多波段火焰探測裝置包括:
[0063]濾光切換模塊I，用于切換濾光元件；
[0064]高速相機(jī)2，用于采集初始濾光處理后的高頻率圖像，或者用于采集第二濾光處理后的尚頻率圖像；
[0065]幀差明顯區(qū)域獲取模塊3，用于對采集的高頻率圖像幀差分析，判斷是否存在幀差明顯區(qū)域，若存在則轉(zhuǎn)入多波段濾光分析模塊4，否則直接輸出無火焰圖像；
[0066]多波段濾光分析模塊4，用于獲取火焰檢測圖像并輸出。
[0067]所述濾光切換模塊I裝在高速相機(jī)2的鏡頭21和CCD22之間，且濾光切換模塊I至少包括:初始濾光元件11、第二濾光元件12，且初始濾光元件11和第二濾光元件12屬于不同的濾光波段。
[0068]所述濾光元件可以是任何能實現(xiàn)濾光功能的元件，例如濾光片、濾光鏡、濾光器等。
[0069]與本發(fā)明的基于高速相機(jī)的多波段火焰探測方法中第一步驟SI相對應(yīng)，所述濾光切換模塊I和高速相機(jī)2實現(xiàn)以下功能:對高速相機(jī)2的鏡頭21接收的信號經(jīng)進(jìn)行濾光切換模塊I的初始濾光元件11處理后，再通過高速相機(jī)2的CCD22采集處理后的圖像。初始濾光元件11的濾光波段為TiLWF1，TiLWF1的取值范圍為400?11OOnm。
[0070 ] 優(yōu)選地，THJVF1的取值范圍為800?I OOOnm。
[0071]所述幀差明顯區(qū)域獲取模塊3中幀差分析包括:
[0072]幀差圖像獲取模塊31，用于對前后兩幀圖像做幀差處理，獲得幀差圖像；
[0073]二值化處理模塊32，用于設(shè)置閾值TH_FD，對幀差圖像進(jìn)行二值化處理，得到一系列的幀差二值化圖像；
[0074]融合處理模塊33，用于選擇TM個連續(xù)的幀差二值化圖像做“與”操作，得到融合的幀差二值化圖像；
[0075]連通區(qū)域處理模塊34，用于對融合的幀差二值化圖像進(jìn)行連通區(qū)域處理，獲得一系列連通區(qū)域；
[0076]濾除模塊35，用于統(tǒng)計連通區(qū)域內(nèi)像素點的個數(shù)，濾除個數(shù)小于閾值TH_CR的連通區(qū)域，剩余的連通區(qū)域作為幀差明顯區(qū)域。
[0077]其中，二值化處理模塊32中ΤΗ_Π)的取值范圍為5?30。優(yōu)選地，TH_FD設(shè)置為18。融合處理模塊33中的TM取值范圍為5?30 ο優(yōu)選地，TM設(shè)置為15。濾除模塊35中TH_CR的取值范圍為20?40 ο優(yōu)選地，TH_CR設(shè)置為30。
[0078]圖4給出了按照本發(fā)明的多波段濾光分析模塊。如圖4所示，按照本發(fā)明的多波段濾光分析模塊4包括:
[0079]第二濾波采集模塊41，用于切換濾光元件，采集第二濾光處理后的高頻率圖像；
[0080]第二濾波幀差明顯區(qū)域獲取模塊42，對第二濾光處理后的高頻率圖像進(jìn)行幀差分析，獲得第二濾光幀差明顯區(qū)域；
[0081]火焰檢測圖像獲取模塊43，將幀差明顯區(qū)域與第二幀差明顯區(qū)域做“與”操作，獲得火焰檢測圖像并輸出。
[0082]與本發(fā)明的基于高速相機(jī)的多波段火焰探測方法中第三步驟S3相對應(yīng)，所述第二濾波采集模塊41實現(xiàn)以下功能:切換成第二濾光元件12，對高速相機(jī)2的鏡頭21接收的信號經(jīng)進(jìn)行第二濾光元件12濾光處理后，再通過高速相機(jī)2的CCD22采集處理后的圖像。第二濾光元件12的濾光波段為TH_WF2，且TH_WF2 Φ TH_ffFi，TH_WF2的取值范圍為400?11OOnm。
[0083 ] 優(yōu)選地，THJVF2的取值范圍為800?I OOOnm。
[0084]所述第二濾波幀差明顯區(qū)域獲取模塊42中的幀差分析方法與幀差明顯區(qū)域獲取模塊3中的幀差分析方法相同，這里不再復(fù)述。
[0085]與現(xiàn)有的圖像型火焰檢測技術(shù)相比，本發(fā)明的基于高速相機(jī)的多波段火焰探測方法及裝置可以檢測出復(fù)雜場景中的火焰，實用性較高。
[0086]以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于這里所描述的實現(xiàn)方案，這些實現(xiàn)方案描述的目的在于幫助本領(lǐng)域中的技術(shù)人員實踐本發(fā)明。任何本領(lǐng)域中的技術(shù)人員很容易在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)和完善，因此本發(fā)明只受到本發(fā)明權(quán)利要求的內(nèi)容和范圍的限制，其意圖涵蓋所有包括在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的備選方案和等同方案。
【主權(quán)項】
1.一種基于高速相機(jī)的多波段火焰探測方法，其特征在于，該方法包括: 第一步驟，采集初始濾光處理后的高頻率圖像； 第二步驟，對采集的高頻率圖像幀差分析，判斷是否存在幀差明顯區(qū)域，若存在則轉(zhuǎn)入第三步驟，否則直接輸出無火焰圖像;及第三步驟，獲取火焰檢測圖像并輸出。2.如權(quán)利要求1所述的方法，所述第一步驟中采集初始濾光處理后的高頻率圖像具體步驟為:對高速相機(jī)鏡頭接收的信號經(jīng)進(jìn)行初始濾光處理后，再通過高速相機(jī)的CCD采集處理后的圖像， 其中，初始濾光處理的濾光波段為TiLWF1, TiLWF1的取值范圍為400?llOOnm。3.如權(quán)利要求2所述的方法，所述TiLWF1的取值范圍為800?lOOOnm。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三步驟包括: 步驟a，切換濾光元件，采集第二濾光處理后的高頻率圖像； 步驟b，對第二濾光處理后的高頻率圖像進(jìn)行幀差分析，獲得第二濾光幀差明顯區(qū)域；步驟C，將幀差明顯區(qū)域與第二幀差明顯區(qū)域做“與”操作，獲得火焰檢測圖像并輸出；其中，所述步驟a具體為:切換成第二濾光元件，對高速相機(jī)鏡頭接收的信號經(jīng)進(jìn)行第二濾光處理后，再通過高速相機(jī)的CXD采集處理后的圖像， 所述二次濾光處理的濾光波段為二次濾光處理的濾光波段為TH_WF2，且 THJVF2 Φ TH_WFi，THJVF2的取值范圍為400?11OOnm。5.如權(quán)利要求4所述的方法，所述TH_WF2的取值范圍為800?lOOOnrn。6.如權(quán)利要求1、4所述的方法，所述幀差分析包括: 對前后兩幀圖像做幀差處理，獲得幀差圖像； 設(shè)置閾值TH_FD，對幀差圖像進(jìn)行二值化處理，得到一系列的幀差二值化圖像； 選擇TM個連續(xù)的幀差二值化圖像做“與”操作，得到融合的幀差二值化圖像;對融合的幀差二值化圖像進(jìn)行連通區(qū)域處理，獲得一系列連通區(qū)域； 統(tǒng)計連通區(qū)域內(nèi)像素點的個數(shù)，濾除個數(shù)小于閾值TH_CR的連通區(qū)域，剩余的連通區(qū)域作為幀差明顯區(qū)域。7.如權(quán)利要求6所述的方法，TH_FD的取值范圍為5?30，TM取值范圍為5?30，TH_CR的取值范圍為20?40。8.基于高速相機(jī)的多波段火焰探測裝置，其特征在于，該裝置包括: 濾光切換模塊，用于切換濾光元件； 高速相機(jī)，用于采集初始濾光處理后的高頻率圖像，或者用于采集第二濾光處理后的尚頻率圖像； 幀差明顯區(qū)域獲取模塊，用于對采集的高頻率圖像幀差分析，判斷是否存在幀差明顯區(qū)域，若存在則轉(zhuǎn)入多波段濾光分析模塊，否則直接輸出無火焰圖像;及多波段濾光分析模塊，用于獲取火焰檢測圖像并輸出； 其中，所述濾光切換模塊和高速相機(jī)實現(xiàn)以下功能:對高速相機(jī)的鏡頭接收的信號經(jīng)進(jìn)行濾光切換模塊的初始濾光元件處理后，再通過高速相機(jī)的CCD采集處理后的圖像。9.如權(quán)利要求8所述的裝置，所述濾光切換模塊裝在高速相機(jī)的鏡頭和CCD之間，濾光切換模塊包括:初始濾光元件、第二濾光元件，初始濾光元件的濾光波段為THJVF1，第二濾光元件的濾光波段為th_wf2，且 THJVF2 Φ TH_ffFi，TH_WFi 的取值范圍為400?11OOnm，TH_WF2 的取值范圍為400?11OOnm。10.如權(quán)利要求9所述的裝置，所述TiLWF1的取值范圍為800?1000nm，TH_WF2的取值范圍為800 ?lOOOnm。11.如權(quán)利要求8所述的裝置，多波段濾光分析模塊包括: 第二濾波采集模塊，用于切換濾光元件，采集第二濾光處理后的高頻率圖像;第二濾波幀差明顯區(qū)域獲取模塊，對第二濾光處理后的高頻率圖像進(jìn)行幀差分析，獲得第二濾光幀差明顯區(qū)域； 火焰檢測圖像獲取模塊，將幀差明顯區(qū)域與第二幀差明顯區(qū)域做“與”操作，獲得火焰檢測圖像并輸出。12.如權(quán)利要求11所述的裝置，所述第二濾波采集模塊實現(xiàn)以下功能:用于切換成第二濾光元件，對高速相機(jī)的鏡頭接收的信號經(jīng)進(jìn)行第二濾光元件濾光處理后，再通過高速相機(jī)的CCD采集處理后的圖像。13.如權(quán)利要求8、11所述的裝置，所述幀差分析包括: 幀差圖像獲取模塊，用于對前后兩幀圖像做幀差處理，獲得幀差圖像； 二值化處理模塊，用于設(shè)置閾值TH_FD，對幀差圖像進(jìn)行二值化處理，得到一系列的幀差二值化圖像； 融合處理模塊，用于選擇TM個連續(xù)的幀差二值化圖像做“與”操作，得到融合的幀差二值化圖像； 連通區(qū)域處理模塊，用于對融合的幀差二值化圖像進(jìn)行連通區(qū)域處理，獲得一系列連通區(qū)域； 濾除模塊，用于統(tǒng)計連通區(qū)域內(nèi)像素點的個數(shù)，濾除個數(shù)小于閾值TH_CR的連通區(qū)域，剩余的連通區(qū)域作為幀差明顯區(qū)域。14.如權(quán)利要求13所述的裝置，TH_FD的取值范圍為5?30，了1取值范圍為5?30，1'!1_0?的取值范圍為20?40。
【文檔編號】G06T7/00GK105844642SQ201610176796
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】班華忠
【申請人】北京智芯原動科技有限公司