[发明专利]一种适用于识别和检测大空间火灾火焰的方法

摘要

本发明提供了一种适用于大空间火灾火焰识别和检测的方法，包括对输入的视频流进行预处理；对视频流进行运动检测，获得运动像素；对视频流进行颜色检测，获得具有火焰特征颜色的像素；对所有符合运动检测和颜色检测火焰特征的像素点进行频域分析；搜索把所有符合相同特征且相互连接的像素组成的连通区域；对所得的连通区域计算其周长和面积，进行形状分析；对每个连通区域，进行面积改变量分析，最后判断火灾是否发生。通过本发明方法可以把大空间中真实的火焰和闪烁的车灯区分开来，不仅可适应隧道火焰检测，也可以应用到各种大空间火灾火焰检测场所，如体育馆、博物馆、仓库等。

主权项

1.一种适用于识别和检测大空间火灾火焰的方法，其特征在于包括以下步骤：1)对输入的视频流进行预处理：对于各种情况下由摄像机拍摄下来的视频画面，使用高斯平滑的方法来消除噪音的干扰；2)对视频流进行运动检测，获得运动像素：对于上一步中所获得的预处理后的图像，使用带有固定阈值的时域差分方法来进行运动检测；首先初始化背景图像，然后根据当前帧利用帧与帧之间的关联性来更新背景图像和前景图像；3)对视频流进行颜色检测，获得具有火焰特征颜色的像素：通过在训练视频和图片中提取具有火焰颜色的像素，分析其强度值或者RGB分量值；假如当前像素的颜色值位于符合火焰颜色特征的像素区间内部，则此像素被判断为具有火焰颜色的像素，进入下一阶段的检测；4)对所有符合运动检测和颜色检测火焰特征的像素点进行频域分析：时域分析包括火焰抖动特征的分析、火焰像素傅里叶变换和小波变换的分析；使用斜率积的异号性来衡量火焰的抖动特征；然后通过快速傅里叶变换提取输入信号的频率谱；最后通过小波变换分离输入信号的高低频，提取高频部分计算其过零率；5)搜索把所有符合相同特征且相互连接的像素组成的连通区域：对于运动检测和颜色检测后的图像，进行连通区域的搜索；连通区域搜索包括区域标记和区域搜索两个步骤；首先使用掩码方法分别对运动像素区域、火焰颜色像素区域和属于火焰边缘的像素区域进行标记；然后使用广度优先搜索算法来进行连通区域的搜索；6)对所得的连通区域计算其周长和面积，进行形状分析：形状分析包括：使用深度优先搜索算法结合形态学的方法提取各个连通区域的边界；分别计算各个连通区域边界的周长；计算各个连通区域的面积；计算各个连通区域的圆形度，计算运动火焰颜色区域与相应运动区域的面积比；7)对每个连通区域，对其进行面积改变量分析，最后判断火灾是否发生：这一步中包括标记属于火焰边缘区域的像素；使用广度优先搜索算法搜索上述像素所组成的连通区域；建立数据结构来存储找到的连通区域；使用先到先处理的顺序匹配前后帧对应的连通区域；计算对应连通区域的面积改变量，判断火灾是否发生。