[发明专利]基于图像识别的火灾和烟雾检测方法

权利要求书

1.一种基于图像识别的火灾和烟雾检测方法，其特征在于，通过摄像头获取现场的图像视频信息，并通过计算机处理，利用RGB、HSV空间颜色模型以及运动模型识别火灾和烟雾区域，具体按照如下步骤实现：

步骤S1：将所获取的视频图像转化为RGB以及HSI颜色模型；

步骤S2：对视频图像进行分帧处理，对每个帧图像进行火灾颜色模型以及烟雾颜色模型的提取，将符合火灾颜色特征以及烟雾颜色特征的像素点提取出来；

步骤S3：构建运动模型，提取前景图像；利用三帧差分方法，设定差分阈值，并将符合运动模型的运动像素点提取出来，再通过帧间积累以及抖动检测，使提取的烟雾形状饱满，降低由于抖动而检测出错误运动像素的干扰；

步骤S4：对符合运动模型，且符合火灾颜色特征以及烟雾颜色特征的像素点进行提取，将当前处理帧图像转化为二值化图片，确定与所述前景图像的相同部分，并获取结果提取图像；

步骤S5：将所述结果提取图像进行用以除噪的腐蚀处理以及膨胀处理，并通过连通性判断，将火灾区域以及烟雾区域标志出来；

在所述步骤S3中，所述抖动检测通过如下方式实现：(Num/Tot)>＝T2，抖动检测阈值T2＝0.3，Num为当前处理帧图像运动像素的数量，Tot为当前处理帧图像所有像素的数量，即判定为出现抖动效果；在检测过程中，动态地为之前检测得到的当前帧之前所有的运动像素点数量与总像素点数量的比值加上一个上限因子a，即T_new＝Ave+a，Ave为处理当前帧之前所有的运动像素点数量与总像素点数量的比值，a为0.2。

2.根据权利要求1所述的基于图像识别的火灾和烟雾检测方法，其特征在于，在所述步骤S2中，在进行所述烟雾颜色模型提取时，提供如下条件：将满足如下条件的像素点标记为烟雾像素：

(1)T1<＝I<＝T2；(2)max(R,G,B)-min(R,G,B)<＝T3；(3)max(R,G,B)-min(R,G,B)<＝T4且max(R,G,B)＝＝B；

将满足条件(1)以及条件(2)或满足条件(1)以及条件(3)的像素点标记为烟雾像素：

其中，I＝(B+G+R)/3，T1取80，T2取220，T3取25至35，T4取35至40。

3.根据权利要求1所述的基于图像识别的火灾和烟雾检测方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述三帧差分方法按照如下方式实现：选取连续三帧视频图像进行差分运算，从当前帧开始向前取三帧图像，并进行灰度化处理，且将得到处理后的图像分别记作cur、per1以及pre2；计算dif1＝pre2-pre1，dif2＝pre1-cur，dif1，dif2均为二值化图像，且对进行减操作的两个图像分别对应进行每个像素点的遍历相减，若差值大于设定的差分阈值T1，则将该差值置为255，否则置为0，T1取10～15之间；

计算得到dif1以及dif2后，分别对dif1以及dif2进行先腐蚀后膨胀的形态学滤波处理，并将这两幅图像进行逻辑与操作：R₁＝dif1&dif2，即对每个像素点进行遍历；若在遍历过程中，若当前处理像素点在两幅二值化图像中都为255，则将该处的像素点置为255，否则置为0；将经遍历后得到的二值化图像作为运动图像，也即前景图像。

4.根据权利要求1所述的基于图像识别的火灾和烟雾检测方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述帧间积累为通过从当前帧起，包括当前帧往前计数的三帧G1,G2,G3进行积累，即利用或操作，使当前结果图像G＝G1|G2|G3，其中，|为或操作。

5.根据权利要求1所述的基于图像识别的火灾和烟雾检测方法，其特征在于，在所述步骤S4中，按照阈值T3进行二值化处理，得到二值化图像，将该二值图像与所述前景图像进行逻辑与运算，C_now＝C_s3&C_s4，&为逻辑与符号，即分别对该二值图像与所述前景图像中的每个像素点进行遍历，且在遍历过程中，若当前处理像素点在两张二值化图像中均为255，则将该像素点置为255，否则置为0，从而获得运动目标的轮廓信息，其中，所述阈值T3取值范围为8至15。