[发明专利]基于视频监控平台的室内火灾检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于现有视频监控平台的室内火灾火焰及烟雾检测方法，特别适用于室内火灾预警。

背景技术

现有室内火灾探测器大致包含感烟，感温和感光三种类型。对于感烟探测器而言，烟雾的颜色、颗粒的大小、空间的高度、灰尘的累积都会引起感烟探测器的误报和漏报。依据相关规范，点型感烟火灾探测器不适用于顶棚高度超过12m的建筑。传统的感温探测器对于火焰初期的阴燃阶段探测效果一般，不适于早期报警；另外，在很多情况下，温度的升高不一定是由于火焰燃烧引起的，此时感温探测器存在误报的可能。依据相关规范，点型感温火灾探测器不适用于顶棚高度超过8m的建筑。因为并非只有火灾才会产生红外和紫外光，其他的如电焊弧也可能发出相应的红外和紫外波段的光，从而引起感光探测器在某些情况下产生误报。

随着研究的深入，图像模式识别技术在近年来有了长足的发展，各种智能算法的提出为解决实际工程问题提供了理论保障；而随着我国安全社区、安全校园、安全家居等理念的提出，相应的监控摄像系统遍布了生产生活中的许多角落，这就为本发明提出的火灾探测系统提供了硬件基础和实现条件。如果能够在现有的摄像监控系统中融入相应的火灾图像检测软件，不仅充分利用了现有的硬件资源，节约消防预警设施开销，而且能够有效弥补上述火灾探测器的不足，具有广阔的应用空间。

现有的基于图像识别的火灾探测系统，不能完全解决室内火灾探测问题。有的如中国发明专利申请200810106262.0(公开日为2009年6月17日)中采用双可变摄像机，通过不同波段的融合检测方法得到检测结果，但是现有监控设备并不完全适应此方法，需要改造更换硬件，增加了检测成本。而如中国发明专利申请201010040086.2(公开日为2010年7月7日)所阐释的运用于森林火灾烟火识别的方法充分考虑到森林火灾视频图像构成的复杂性，运用了多种特征条件综合判断火灾是否发生，尽可能避免误报和漏报，但由于计算特征值过多，影响了其实时性，故不适用于环境相对单一，而实时性要求很高的室内火灾监测。而如中国发明专利申请200810121371.x(公开日为2009年3月25日)及其改进专利200910096854.3(公开日为2009年8月26日)中通过对火焰的颜色特征检测和频率特征检测进行火灾判定，虽然对于火焰识别较为有效，但是忽略了部分火灾发生初期以烟雾为主的特征，从而错失最佳的预警时间。对于某些室内可燃物(如棉花、硬度较高的木材等物料)在燃烧初期并不以呈现明显的火焰，而是以烟雾为主。由于烟雾特征与火焰特征存在明显的不同，如果不能准确识别，必然错过消灭火灾的最佳时期。

发明内容

针对上述现有技术中火灾探测器的种种限制和不足，本发明提供一种基于视频监控平台的室内火灾检测方法，将视频监控平台和图像模式识别技术相结合，可以有效地检测室内火灾。

为了解决上述技术问题，本发明基于视频监控平台的室内火灾检测方法予以实现的技术方案是：其中，视频监控平台的架构至少包括多个摄像头、显示器、硬盘录像机和计算机系统，检测方法包括以下步骤：

1)由多个摄像头拍摄的画面经过线缆同时传给所述显示器和所述硬盘录像机，所述显示器直接显示上述画面，同时，所述硬盘录像机将接收到的模拟信号转变为YUV信号，并将上述YUV信号编码并以录像文件形式存储在硬盘录像机中；另外，通过网络将该YUV信号传送给计算机系统进行检测处理，所述检测系统将YUV信号转为待处理的色彩空间的信号；

2)进行视频流的预处理：对经过转码的视频画面进行高斯滤波和中值滤波，以消除引入的环境噪声的干扰；

3)对视频流进行运动检测，获得运动像素：对经过预处理的图像，使用三帧帧差法进行运动检测；利用不断更新的背景图像及帧与帧之间的相关性分离出背景图像和前景图像；

4)对运动像素进行连通域提取：对分离出的前景图像进行二值化处理，再通过腐蚀和膨胀算法对聚集在一处像素点之间欧氏距离小于3个像素的像素区进行处理，再通过边界链码提取的方法实现连通域的提取，并对每个连通域做以标记；

5)对各个标记的连通域进行多层颜色检测，保留具有火焰和烟雾特征颜色的连通域：

首先对各连通域进行亮度检测，寻找符合火焰和烟雾共有颜色属性的亮度区间，不符合则舍去，对符合火焰和烟雾共有颜色属性条件的连通域再进行颜色检测，进一步判断符合火焰颜色特征条件的连通域，进入下一步的火焰检测阶段；而其余连通域则进行烟雾检测阶段；