[发明专利]室内烟雾检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及火灾检测，特别是涉及一种基于视频图像的室内烟雾检测方法及系统。

背景技术

随着经济的飞速发展，各种高层的建筑群体不断涌现。在高层建筑中，人口密集、财产集中，其消防安全问题就凸现出来。传统的火灾检测技术主要有感温、感烟、感光及复合型等模式。这些技术不仅在灵敏度和可靠性方面有待提高，而且不能对火灾最初的信号做出反应。因此，近年来积极研究图像型火灾检测技术，该技术可在多粉尘、高湿度的室内环境中使用，对火灾初始信号具有很高的灵敏度，具有很好的应用前景。

上述图像型火灾检测多集中在图像型火焰检测上。但是，在多数场合，火灾烟雾的产生早于明火的出现，因此图像型烟雾检测比图像型火焰检测具有更高的灵敏度。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种对室内火灾灵敏度高，抗干扰性强，误报率低，适合于大空间的室内视频烟雾检测方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种基于视频图像的室内烟雾检测方法，该室内烟雾检测方法包括：

获取视频图像，通过普通的监控摄像头获取视频图像；

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；

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。

根据本发明，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。其中，所述阈值1为10～30之间；

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。其中，所述阈值2优选为15～25之间；所述阈值3优选为1～3之间。

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。其中，所述阈值4为4～6之间。

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。

根据本发明，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；所述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。其中，所述阈值5优选为55％～65％之间；所述阈值6优选为90～110之间。

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，当大于n₁/n₃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。其中，所述灰度范围1为1～20；所述灰度范围2为40～200；所述阈值7优选为0.4～0.6之间；所述阈值8优选为0.05～0.2之间。