[发明专利]一种基于计算机视觉监视技术的火焰智能检测器

说明书

技术领域

本发明属于基于视频技术的目标自动检测和识别装置，特别是基于视频传感器的火焰智能检测设备。

背景技术

星星之火，可以燎原。火灾事故的破坏性极其巨大，通常对人民的物资财产和生命安全造成非常严重的破坏。然而，火灾通常由未能及时抑制的小范围火源引起。因此研究如何在火灾的早期自动化的检测和预警具有巨大深远的社会和经济意义。预防火灾的传统方法是使用烟雾检测器。目前烟雾传感器已经广泛安装在建筑物内的关键区域，成为建筑防火的标准措施。然而严格地讲，烟雾监测器是一种检测特定烟雾粒子的传感器，并不直接检测火焰。只有当浓烟迷漫到烟雾传感器上才能触发警报。对于空间开阔的区域，着火时的烟雾很容易飘散。因此烟雾传感器在开阔区域检测火焰易失效，而主要应用在厨房、酒店等狭小的空间里。针对大空间的室内场景(如礼堂)，有研究者提出在室内上空用红外波对射以检测烟雾是否存在的方法。但该方法实施复杂，易受干扰，在目前的实际应用较少。

以检测烟雾为主要技术手段的传统方法在监视开阔区域火焰时呈现出弊端。然而在打击恐怖主义促进和谐的社会背景下，以开阔区域为主的公共场所的安全性在近年来得到极大的重视。相应的，社会对开阔公共区域的火灾防范也提出了更高的要求。另一方面，近年来可见光传感器成本大幅下降，视觉监视大量应用于各种涉及公众安全的区域。当前的客观需求促使我们研究视觉监视中的火焰检测方法，结合广泛的监视硬件，从而构建既经济又高效的火焰检测方案。

在国内到目前为止，尚未检索到类似技术或相关专利。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于计算机视觉监视技术的火焰智能检测方法，以在视频信号采集的基础上对场景内的情况进行智能化的监视。

本发明的目的是这样实现的：一种基于计算机视觉监视技术的火焰智能检测方法，包括计算机、模拟摄像机、视频采集卡以及服务器，模块摄像机的视频信号输出链接至视频采集卡，服务器通过视频采集卡的驱动程序直接读取图像数据，再传输至计算机；所述计算机内安装有火焰智能检测模块：进行以下检测步骤：

1)、读取传感器采样的图像；

2)、对图像进行预处理，包括去噪声和平滑滤波；

3)、读取当前状态标识，如果标识是未检测到火焰则进入步骤4，否则进行步骤9；

4)、用象素级处理方法将当前观测图像分割为二值化的图像，其中图像中可能是火的象素标识为1，使不是火的区域标识为0；用连通体算法检测标识为1的区域，并生成检测结果链表；

5)、从检测结果链表中依次读出可能是火焰的区域，对每个区域提取区域级的特 征并识别，再将识别为火焰的区域生成为链表；

6)、对火焰区域的链表进行时间域滤波，具体做法是，用链表中的每个区域关联跟踪结果，如果跟踪结果被关联成功，则更新跟踪结果，如果跟踪结果长时间未被更新，则将其删除；

7)、判断跟踪结果中是否有区域满足检测条件，我们设置检测条件是该区域连续30帧被识别为火焰，如果满足条件则进入步骤8，否则返回步骤1；

8)、设置状态标识为检测到火焰，并且用检测结果的区域初始化火焰跟踪器。返回步骤1；

9)、用象素级方法分割图像中可能是火焰的区域，并利用跟踪结果进行区域匹配，寻找最具可能是火焰的区域；

10)、如果找到最具可能的区域则进入步骤11，否则设置状态标识为为检测到火焰，并返回步骤1；

11)、用最具可能的区域更新火焰状态参数；

12)、利用摄像机标定结果计算火焰在世界坐标系中的位置并输出；

13)、返回步骤1；

上述步骤中，对疑是火焰区域的分割和特征提取采取Marr视觉系统的分阶段处理的方式，用象素级特征分割火焰区域，在此基础上再用区域级特征检察疑是区域是否满足火焰的视觉属性，判别过程用多特征联合的决策树进行；两个层次的工作共同完成疑是火焰区域的检测，并将检测结果进行时间域滤波，以去除偶然性的结果。

上述模拟摄像机安装在消防炮上；所述计算机内还安装有智能灭火模块：进行以下消防炮定位步骤：

1)、当场景中出现受关注火焰，计算机从固定摄像机传输的画面检测出火焰的存在，并且用定位算法获知火焰的大致位置；如果火焰被多个固定摄像机同时观测到，则可以融合火焰的位置信息；