[发明专利]室内烟雾检测方法及系统

权利要求书

1.一种基于视频图像的室内烟雾检测方法，其特征在于，该室内烟雾检测方法包括如下步骤：

(1)获取视频图像，通过普通的监控摄像头获取视频图像；

(2)初步检测烟雾，通过分析每帧图像的梯度和灰度信息，获取当前帧图像内的初步烟雾检测区域；和

(3)精确检测烟雾，在获取的初步烟雾检测区域中滤除虚假区域，获取该段视频的精确烟雾检测区域；

其中，所述初步检测烟雾包括如下步骤：

-灰度化处理，将输入的视频帧中的彩色图像进行灰度化处理，以获取其灰度图像；

-计算灰度图像的梯度变化，计算当前灰度图像的梯度与前一帧灰度图像的梯度的差值，以获取灰度图像的梯度变化；

-计算灰度图像的灰度变化，对获取的灰度图像进行常规的平滑滤波后，计算当前帧灰度图像的灰度与前一帧灰度图像的灰度的差值，以获取灰度图像的灰度变化；

-获取符合烟雾梯度条件的区域，获取灰度图像的梯度差值的绝对值小于阈值1的区域，该区域即为符合烟雾梯度条件的区域；

-获取符合烟雾灰度条件的区域，计算得到当前帧灰度与前一帧灰度的差值；若灰度差值小于阈值2，且大于阈值3，则提取该区域，该区域即为符合烟雾灰度条件的区域；

-根据块检测滤除梯度的虚假块区域，根据统计4×4模块内梯度点的个数来块检测滤除梯度的虚假块区域，进一步滤除不符合烟雾梯度条件的包括干扰块区域和噪声块区域的虚假块区域；确定虚假块区 域的方法是：当4×4模块内梯度点的个数大于阈值4时，则认为该区域为虚假块区域；

-根据块检测滤除灰度的虚假块区域，根据统计4×4模块内梯度点的个数来实现块检测滤除灰度的虚假块区域，以进一步滤除不符合烟雾灰度条件的包括干扰块区域和噪声块区域的虚假块区域；确定虚假块区域的方法是：当4×4模块内梯度点的个数大于阈值4时，则认为该区域为虚假块区域；

-获取同时符合梯度条件和灰度条件的区域，获取同时符合梯度条件和灰度条件的区域，就得到既符合梯度条件又符合灰度条件的初步检测烟雾区域；

所述精确检测烟雾包括：对当前初步烟雾检测区域进行烟雾对比度检测、烟雾连续性检测、烟雾相似性检测和获取精确的烟雾区域；其中，

-所述烟雾对比度检测包括对当前初步检测烟雾区域的对比度检测和初步检测烟雾区域变化的对比度检测；其中，当前初步检测烟雾区域的对比度检测的方法是：计算当前初步检测烟雾区域的灰度直方图的中间阈值5的灰度值跨度，若该跨度小于阈值6时，则保留，否则将该区域滤除；初步检测烟雾区域变化的对比度检测的方法是：将相邻两帧初步检测烟雾区域的灰度值进行相减取绝对值，以得到它们的灰度差值图像，分别统计灰度差值图像的灰度值在灰度范围1的像素点的个数n₁、灰度差值图像的灰度值在灰度范围2的像素点的个数n₂、初步检测烟雾区域的像素点的个数n₃，当n₁/n₃大于阈值7且n₂/n₃小于阈值8时，则保留该区域，否则将该区域滤除；

-所述烟雾连续性检测包括对当前初步检测烟雾区域的连续性检测和初步检测烟雾区域变化的连续性检测；其中，所述当前初步检测 烟雾区域的连续性检测的方法是：计算当前初步检测烟雾区域的灰度值大于阈值9的像素个数与当前初步检测烟雾区域内总像素个数的比值，若该比值小于设定的阈值10，则保留该区域，否则将该区域滤除；所述初步检测烟雾区域变化的连续性检测的方法是：将相邻两帧初步检测烟雾区域的梯度值进行相减取绝对值，以得到它们的梯度差值图像，计算梯度差值图像小于阈值11的像素个数与初步检测烟雾区域总像素个数的比值，若该比值小于阈值12，则保留该区域，否则将该区域滤除；

-烟雾的相似性检测是对相邻两帧初步检测烟雾区域的灰度值进行相减取绝对值，以得到差值区域，计算该差值区域内小于设定的阈值13的像素个数与该差值区域总像素个数的比值，若该比值小于阈值14，则保留该区域，否则将该区域滤除；

-获取精确的烟雾区域，对烟雾的对比度检测、烟雾连续性检测、烟雾的相似性检测处理后的结果区域求交，以获得烟雾区域；

其中：阈值1∈[10，30]，阈值2∈[15，25]，阈值3∈[1，3]，阈值4∈[4，6]，阈值5∈[55％，65％]，阈值6∈[90，110]，阈值7∈[0.4，0.6]，阈值8∈[0.05，0.2]，阈值9∈[5，15]，阈值10∈[0.2，0.4]，阈值11∈[10，30]，阈值12∈[0.4，0.6]，阈值13∈[10，30]，阈值14∈[0.4，0.6]；灰度范围1∈[1，20]，灰度范围2∈[40，200]。

2.一种基于视频图像的室内烟雾检测系统，其特征在于，该室内烟雾检测系统包括：

获取视频图像模块，用于通过普通的监控摄像头获取视频图像；

初步检测烟雾模块，用于通过分析每帧图像的梯度和灰度信息，获取当前帧图像内的初步烟雾检测区域；

精确检测烟雾模块，用于在获取的初步烟雾检测区域中滤除虚假 区域，获取该段视频的精确烟雾检测区域；

其中，所述初步检测烟雾模块包括：

-灰度化处理模块，用于将输入的视频帧中的彩色图像进行灰度化处理，以获取其灰度图像；

-计算灰度图像的梯度变化模块，用于计算当前灰度图像的梯度与前一帧灰度图像的梯度的差值，以获取灰度图像的梯度变化；

-计算灰度图像的灰度变化模块，用于对获取的灰度图像进行常规的平滑滤波后，计算当前帧灰度图像的灰度与前一帧灰度图像的灰度的差值，以获取灰度图像的灰度变化；

-获取符合烟雾梯度条件的区域模块，用于获取灰度图像的梯度差值的绝对值小于阈值1的区域，该区域为符合烟雾梯度条件的区域；

-获取符合烟雾灰度条件的区域模块，用于计算得到当前帧灰度与前一帧灰度的差值；

-根据块检测滤除梯度的虚假块区域模块，用于根据统计4×4模块内梯度点的个数来块检测滤除梯度的虚假块区域，进一步滤除不符合烟雾梯度条件的包括干扰块区域和噪声块区域的虚假块区域；

-根据块检测滤除灰度的虚假块区域模块，用于根据统计4×4模块内梯度点的个数来实现块检测滤除灰度的虚假块区域，以进一步滤除不符合烟雾灰度条件的包括干扰块区域和噪声块区域的虚假块区域；

-获取同时符合梯度条件和灰度条件的区域模块，用于获取同时符合梯度条件和灰度条件的区域，就得到既符合梯度条件又符合灰度条件的初步检测烟雾区域；

所述精确检测烟雾模块包括：烟雾对比度检测模块、烟雾连续性 检测模块、烟雾相似性检测模块、获取精确的烟雾区域模块；其中，

-烟雾的对比度检测模块，用于对当前初步检测烟雾区域的对比度检测和初步检测烟雾区域变化的对比度检测；

-烟雾连续性检测模块，用于对当前初步检测烟雾区域的连续性检测和初步检测烟雾区域变化的连续性检测；

-烟雾的相似性检测模块，用于对相邻两帧初步检测烟雾区域的灰度值进行相减取绝对值，以得到差值区域；

-获取精确的烟雾区域模块，用于对烟雾的对比度检测、烟雾连续性检测、烟雾的相似性检测处理后的结果区域求交，以获得烟雾区域；

其中，阈值1∈[10，30]。