[发明专利]一种基于视频图像的火焰识别方法

权利要求书

1.一种基于视频图像的火焰识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、采集的视频图像，通过差分法，让采集到的当前视频图像与前一张图像进行差分操作，对是否有火焰的发生做出判别；如果有火焰发生，执行步骤2对该区域做出判断；否则，继续等待获取下一张图像；

步骤2、火焰疑似图像预处理；

步骤3、火焰疑似区域的提取：根据图像分割算法，分割出疑似区域；

步骤4、火焰疑似区域特征提取：针对疑似区域进行特征提取，特征包括：几何特征、颜色特征及火焰动态特征；其中，几何特征包括火焰圆形度、边界粗糙度和尖角个数；火焰动态特征包括火焰面积变化率、火焰质心位移和火焰尖角个数变化的剧烈程度；

步骤5、根据实验环节采集的图像样本及特征，通过支持向量机SVM进行训练，得到训练好的火焰识别分类器；

步骤6、针对待识别视频图像提取火焰疑似区域的特征，利用训练好的火焰识别分类器进行火焰识别。

2.根据权利要求1所述一种基于视频图像的火焰识别方法，其特征在于，所述进行特征提取中颜色特征提取的过程如下：

采用的颜色模型为YCbCr彩色模型；在YCbCr中，Y代表亮度成分，Cb代表蓝色色度成分，Cr代表红色色度成分；

将图像的RBG彩色模型转换为YCbCr彩色模型；

对于一张给定的图像，利用YCbCr颜色模型来表示，那么三分量的平均值如下：

其中，(x_i,y_i)表示像素点的坐标值，K表示整张图片的像素点总数；

转化到YCbCr颜色空间模型后，有如下形式：

Y(x_i,y_i)＞Cb(x_i,y_i) (3)

Cr(x_i,y_i)＞Cb(x_i,y_i) (4)

其中，Y(x_i,y_i)，Cb(x_i,y_i)，Cr(x_i,y_i)分别表示在坐标值为(x_i,y_i)处亮度分量、蓝色色度分量、红色色度分量；

一张图像中的火焰区域通过如下定义：

为了记载方便，(x,y)也用来表示像素点的坐标值，等同于(x_i,y_i)；F(x,y)表示符合公式(5)的被标记的火焰像素；

针对经过(5)处理后的图像，继续进行如下处理：

通道细节定义如下：

τ是一个常数；

分析图像集里图片的火焰像素部分色度统计信息，

含有火焰区域的像素区域在Cb-Cr平面中通过多项式fu(Cr)、fl(Cr)、fd(Cr)表示，

fu(Cr)＝-2.6×10^-10Cr⁷+3.3×10^-7Cr⁶-1.7×10^-4Cr⁵+5.16×10^-2Cr⁴-9.10×Cr³

+9.6×10²Cr²-5.6×10⁴+1.40×10⁶

fl(Cr)＝-6.77×10^-8Cr⁵+5.50×10^-5Cr⁴-1.76×10^-2Cr³+2.78Cr²-2.15×10²Cr³

+6.62×10³

fd(Cr)＝1.81×10^-4Cr⁴-1.02×10^-1Cr³+2.17×10Cr²+2.78Cr²-2.05×10³Cr

+7.29×10⁴ (7)

然后定义一个火焰区域的识别准则：

F_CbCr(x,y)表示对应坐标值为(x,y)的像素点是否落在公式(7)所限定的区域内；1表示落在限定区域中，0表示在区域之外。