[发明专利]3D立体火灾识别方法和系统

说明书

本发明涉及一种3D立体火灾识别方法和系统。该方法包括：1)利用虚拟现实技术构建虚拟数字地球，并在虚拟数字地球中加载三维场景；2)将监控视频的实时图像映射到三维空间场景中，实现监控视频与三维场景的融合；3)对三维场景中的监控视频进行火灾的诊断分析，以发现火灾并报警。具体地，步骤3)采用基于CNN特征的语义划分和语义融合方法进行火灾的诊断分析。本发明为用户提供了一种可以看的多，看的懂，看的广的视频多点融合系统，并能对视频中的内容进行火灾分析以及报警，从而实现实时指挥人员疏散、撤离等应急设施，实现可视化远程应急指挥。

技术领域

本发明属于计算机图形学、虚拟现实、数字图像处理等技术领域，具体涉及3D立体火灾识别方法和系统，可以虚拟出现实场景，并接入网络视频，然后对接入的视频进行算法分析，如分析出火灾，及时进行报警提示。

背景技术

视频监控并加上一些火灾的传感器(如火灾报警器、烟雾报警器等)作为安防行业的一个重要技术应用，发展迅速。随着虚拟现实技术和火灾分析的不断成熟和大量应用，现如今这几项技术同样应用于安防行业。增加了虚拟现实技术的监控视频多点融合以及火灾分析的系统，相比传统监控视频可以增强客户空间意识、空间的地理结构和了解摄像机的分布情况，对消防行业发挥巨大作用。

传统监控视频有以下缺点：

1)监控人员通常需要面对几百甚至成千上万个摄像头，而视频矩阵一般少于50个屏，无法有效展示视频内容。

2)视频对应关系很难记忆，不便切换、跟踪，无法及时发现问题，也展示不了整体态势。研究表明，人盯着视频22分钟之后，将对视频画面里95％以上的活动信息视而不见。

3)传统的监控系统只能做到监控，不能进行火灾分析以及报警提示。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种3D立体火灾识别方法和系统，能够方便、有效地对视频中的内容进行火灾分析以及报警。

本发明采用的技术方案如下：

一种3D立体火灾识别方法，包括以下步骤：

1)利用虚拟现实技术构建虚拟数字地球，并在虚拟数字地球中加载三维场景；

2)将监控视频的实时图像映射到三维空间场景中，实现监控视频与三维场景的融合；

3)对三维场景中的监控视频进行火灾的诊断分析，以发现火灾并报警。

进一步地，步骤1)利用渲染引擎，根据真实世界构建比例为1:1的虚拟数字地球，然后加载三维场景；步骤2)对多路网络监控视频进行解码，然后融合到三维场景中。

进一步地，步骤3)采用基于CNN特征的语义划分和语义融合方法进行火灾的诊断分析，包括以下步骤：

3-1)在训练时采用语义划分方法，利用样本的CNN特征向量将大规模训练集划分为多个紧致的语义子空间，并对每个子空间训练子分类器；

3-2)在检测时采用语义融合方法，根据样本的CNN特征向量选择相应的子分类器进行加权融合，进而计算测试样本的综合得分值，从而给出判别结果，实现烟火的检测。

进一步地，步骤3-1)将训练集进行语义划分的方法是：将CNN特征从大到小进行排序，将其前k个非零元素所在维度进行子空间语义划分，使同一子空间里的样本具有某种语义共性，不同子空间里的样本反映不同语义，实现子空间多样性的目的。

进一步地，步骤3-1)在进行语义划分后，需要满足以下条件才在子空间上训练子分类器：

(a)如果某子空间所含某类别的正样本数小于设定的阈值，则不训练该类别的子分类器；

(b)如果某子空间正负例样本比例小于设定的阈值，则不训练该类别的子分类器。