[发明专利]基于RGB重构的森林图像切割后的火焰/烟雾识别方法

说明书

基于RGB重构的森林图像切割后的火焰/烟雾识别方法，本发明涉及基于RGB重构的森林图像切割后的火焰/烟雾识别技术。本发明的目的是为了解决现有火焰/烟雾识别方法的系统适用度低，误判率高的问题。该方法为：本发明基于火焰、烟雾区域与背景区域RGB三分量值的不同，最大程度破坏背景区域，以不断缩小目标区域。在缩小目标区域的过程中，又只考虑特征最明显的区域，即符合特征的面积最大的那些连通区域，删除小的、可能造成误判的区域。经过强化火焰特征的修正灰度公式处理之后，再经过滤波、切割、腐蚀和膨胀，依据非负元素所占比例判断出是烟雾还是火焰疑似区域。本发明应用于森林防火中识别火焰/烟雾的场合。

技术领域

本发明涉及基于RGB重构的森林图像切割后的火焰/烟雾识别技术。

背景技术

近年来，随着工业和社会的飞速发展，给人们带来了巨大的便利，同时也给环境带来了巨大的损害。世界上的森林以每年2000公顷的速度减少，面积相当于2800个足球场那么大，且减少速度逐渐加快。而因为森林火灾造成的森林面积损失尤为巨大。森林火灾在许多林业国家都是一种严重的自然灾害，而且不论是发达国家还是发展中国家，对森林大火都缺乏有效的控制手段。我国是森林资源相对较少的国家，森林火灾对于我们这个少林国家的损失是非常严重的，有效的预防和减少森林火灾的发生是当前十分迫切的问题。森林防火的一项重要环节就是及时发现燃火点并及早扑灭，防止其大规模扩散从而最大限度地降低损失；尤其是在林区面积大、地形复杂、偏远的不适宜人工看护的区域更需要借助技术手段来对林区进行火灾监控。

在各个国家与地区日益加大森林火灾防控的背景下，许多高新不断被应用到森林火灾检测中。特别是近几年新的森林火灾监测技术发展相当迅速，主要有以下四种：

1)、卫星遥感监测：卫星遥感监测主要是热红外遥感，就是在遥感探测平台上安装热红外波段的传感器，利用温度高于绝对温度的物体都能向外发射能量，而着火点的辐射能量明显比周围温度高的特性来识别森林火灾。但卫星遥感监测成本过高，技术难度过大。

2)、传统视频图像监测：用即时监控摄像头将监测的信息实时反馈给监控中心。地面电视监测能较集中和迅速地对林区内进行扫描，提高了监测的效率。但是需要监控中心24小时有值班人员职守，容易因为值班人员的态度和精神状态影响森林火灾的实时监测效果，不仅过度消耗人力且设备较多维护困难。

3)、地面红外监测：为了定位林火，地面红外监测通常是在山顶瞭望塔上安装红外监测设备，监测附近的森林情况。巴西经过在亚马逊雨林的多年试验，研制出的一种检测林火红外设备，基于感知林火造成的温度差异，在大区域范围内对林区进行监控，及时发现火情。所以红外监测已经成为国际上森林防火监测及研究最为高效的技术手段。但同样热红外摄像头造价高昂不适宜推广，尤其是要达到较远距离的观测效果以及精度的话，成本会呈指数型增加。

4)、大面积铺设传感器节点：通过大面积布置传感器节点，利用这些节点收集温度、湿度、烟雾等信息，通过有线或无线的通信，实时的将观察到的林区数据传送到后端的指控中心。在目前的技术水平下，大规模部署传感器节点也面临着高昂的成本问题，且大规模传感器通信技术难度较大。

综上所述，目前的森林火灾检测和监控技术免不了存在成本高昂、技术难度大或者人力消耗过大等特点，以至于这些技术并不能适宜大规模的推广。所以亟待更好的识别算法来减轻成本压力和减少工作量及处理复杂度。

目前图像处理中最常用的两个彩色图像模型是RGB模型和HSV模型。HSV通过对色调、饱和度和亮度来描述彩色图像，更面向视觉感知。而RGB模型是由R、G、B三分量混合成各种色彩来描述彩色图像的，是一种面向硬件设备和计算机的彩色图像模型。