[发明专利]一种智能图像烟雾、火焰探测器及探测方法

说明书

技术领域

本发明设计火灾探测或报警技术，特别是涉及一种智能图像烟雾、火灾探测数字信息系统。

背景技术

随着全球模式识别技术的不断发展，以及近百年来消防、安全系统发展中的视觉化需求，尤其是美国911之后对安全监控需求的增大，基于视频图像的智能探测系统层出不穷。由于监控目标的不同，又划分为不同的研究和应用方向。本发明涉及火灾探测报警领域。

多年以来大型空间(会展中心、体育场馆、飞机库、大型仓库、大型厂房等)、特殊建筑物(交通隧道、石油石化生产区、爆炸性储物区、博物馆、地铁、列车站、医院等)和室外大型场地(森林、公园等公共社区等)的火灾探测器一直是消防界不断探索研究的问题。

大型空间的特征是：空间较大，一般会高达20m以上，单体建筑地面面积较大；早期探测火灾困难，由于空间较大，目前的一些常规探测器对火灾初期的特征参量如燃烧气体含量、烟雾浓度、温度等很难快速反应，如烟要到达一定高度并产生使对射式感烟探测器动作报警的烟浓度需要较长的时间；目前基于非图像原理的探测器无法给出火灾的位置，无法控制灭火系统进行有效灭火。

特殊建筑物的特征情况会较复杂，他们的共同特征是：常规探测技术都存在一些缺陷，很难达到快速探测的目的；环境条件复杂，有的情况是环境很差，面临着爆炸性等特殊环境问题；要求快速探测，早期预报，并实现火灾安全监控一体化。

室外大型场地的特征是：室外，面积大，环境随自然天气变化而变化，条件复杂；火灾发生存在位置不确定性，随机性大，目前没有合适的探测手段；外部环境干扰大，受光、雾、水气、雨、雪、闪电等的影响大；需要形成大面积、广泛区域的监控。

正因为这些特殊性，目前的常规探测技术难以达到预期的目的，尤其是早期探测火灾、早期控制处理的目的。

中国专利95100519.7提出了一种利用彩色影像三基色差分进行火灾探测与定位的方法，该方法存在的问题是：第一，有很多人工或自然光源的三基色特性与火焰的特性相似，仅基于三基色差分法，误报率极高；第二，该演算法只针对火焰探测，不具备烟雾探测能力，因此不具备大空间、特殊建筑物早期探测报警的能力。中国专利00805204.2(国际公开号WO00/63863，公开日2000.10.26)提出了一种光截面图像感烟探测方法，其存在的问题是：与线型光束感烟探测器原理基本类似，不适用于高度较高的场所，对火灾初期产生的升腾中的烟雾探测困难，且红外发光阵列安装很不方便。以上两类系统均是采用工业控制电脑作为处理平台，不具备对探测前端的调整控制功能。

外国专利WO01/57819，US7002478“Smoke and Flame Detection”提出了一些火灾探测的演算法，其存在的主要问题是：第一，该方法是用了相关分析、Bayesian统计方法等复杂演算法，大量使用n次方、开方等运算，加之一帧图像点数在104点以上，因此运算量很大，不可能在DSP的处理器中移植使用，只能采用高性能的电脑分析；第二，系统没有对摄像头及配套光源的控制机制，很难在夜晚使用，这是其使用的最大障碍；第三，由于其需要采用包括键盘等在内的工控机，其很难通过关于火灾探测器的国际标准的检验，这也是其至今不能获得国际认证的原因。

发明内容

本发明目的在于提出一种基于DSP核心处理电路的智能图像烟雾、火焰探测器，以实现摄像系统、背景光源、中央处理系统、输入输出控制系统的一体化，从而满足火灾探测器各类国际、国内标准的要求。

本发明的第二目的是提出一种复合型的智能图像烟雾、火焰探测器，用已有的一些火灾探测手段辅助图像火灾识别演算法，以避免视频无法区分的假火。

本发明的第三目的是提出一种基于特征匹配的统计和概率融合计算法，以简单的计算方法实现智能火灾探测，通过两级概率数据融合，获得最佳的火灾概率数据。

本发明的再一目的是提出一种具有自学习机制的智能图像火灾探测系统，当发生误报警或漏报警时，可以启动系统回圈学习机制，改善系统的识别能力，以更好地适应所保护的区域。

本发明的目的主要由下述技术方案实现：

一种智能图像烟雾、火焰探测器，其特征在于：由摄像头1或成像CCD部件、DSP核心处理电路2、输入、输出电路3、红外灯及滤光镜部件6、金属或其他材料封装的外壳5、视窗镜片7和前、后盖8、4组成。