[发明专利]嵌入式视频烟雾探测器及烟雾识别方法

权利要求书

1.嵌入式视频烟雾探测器，包括有壳体，其特征在于：所述壳体上安装有指示灯，壳体内有电路板，所述电路板上集成有彩色单板机，所述彩色单片机电连接有摄像头，所述摄像头安装在壳体上，所述电路板上还集成有DSP，有图像解码芯片与DSP的视频输入接口连接，所述图像解码芯片的输入接口与彩色单板机的输出接口连接以接收图像信号，并将图像信号解码后传输至所述DSP，有图像编码芯片与所述DSP的视频输出接口连接，所述图像编码芯片的输出接口连接有视频输出接线端，所述视频输出接线端安装在壳体上，所述图像编码信号将DSP传输的图像信息编码后输出，有实时时钟电路与DSP外部总线接口连接以提供时序信号，有扩展存储芯片和闪存芯片与DSP内部总线接口连接以提供数据存储空间，有以太网控制芯片与DSP的通讯接口相连接实现以太网数据链路层协议，并通过IP/TCP协议栈实现网络通讯，所述以太网控制芯片输出接口连接有安装在壳体上的通讯接线端，有串口实现芯片与DSP的信号输入、输出接口连接，实现RS485/232接口，所述串口实现芯片的输出接口连接有安装在壳体上的串口接线端，所述电路板上还集成有数字信号转换电路，所述指示灯通过数模信号转换电路与DSP连接，所述信号转换电路信号输出端还连接有安装在壳体上的报警信号输出接线端。

2.根据权利要求1所述的嵌入式视频烟雾探测器，其特征在于：所述彩色单板机型号为WK-53X11，所述DSP型号为TMS320DM642，所述图像解码芯片型号为TVP5150，所述图像编码芯片型号为SAA7121，所述以太网控制芯片型号为BCM5221，所述串口实现芯片型号为TL16C752B。

3.利用权利要求1所述的嵌入式视频烟雾探测器的烟雾识别方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)检测嵌入式视频烟雾探测器的工作状态，在DSP中完成算法环境初始化，摄像头捕捉到监控场所的图像信息，并将图像信息发送到图像解码芯片进行图像解码；

(2)图像解码芯片将解码后得到的数字视频信号发送到DSP的数据输入端口，在DSP中对输入的视频信号进行预处理，然后对预处理过的图像序列进行帧间差分运算，得到运动变化的图像，再对差分运算后的图像采用一个固定阈值加帧差分偏移量进行二值化运算，得到运动的二值化图像，所述二值化图像是由动点和不动点组成；

(3)对所述步骤(2)中得到的运动的二值化图像进行形态学除噪，将孤立点和干扰像素进行去除，采用设定的网格尺寸，对除噪以后的二值化图像进行网格映射；

(4)对所述步骤(3)网格化的图像采用种子生长算法对封闭空洞进行填充，再对填充以后的网格化图像进行连通性分析，对监测范围内的运动目标进行框定，采用逐行生长累加算法捕捉监控范围内的运动目标，得到当前帧的运动目标列表，所述的逐行生长累加算法是指第一行的每组不相邻的动点标记为不同的目标，从第二行开始把每一行的动点累加到已经标记的目标上面，并根据是否相邻进行目标合并；

(5)在原始图像中，对步骤(4)得到的运动目标序列进行空间定位，对定位的原始图像采用Robert边缘识别算子进行高通滤波，并进行网格化，得到滤波网格图，对得到的滤波网格图与步骤(3)所得到的网格图像进行图像相似度匹配，匹配度高的为刚体不透明运动目标，匹配度低为半透明运动目标，对匹配度规整化输出，以此匹配度作为相似度特征值，若相似度特征值小于DSP中提前设定的经验阈值则将目标判定为烟雾；

(6)对所述步骤(4)得到的运动目标序列进行八方向的目标跟踪，统计跟踪到的目标形心点，并对时间序列上的形心点进行曲线拟合作为目标的运动轨迹，对得到的目标运动曲线进行运动速度及运动方向的特征提取，运动速度缓慢、方向向上的目标作为烟雾图像概率因子进行输出，得到运动特征值；

(7)在差分二值化后的图像中对所述步骤(4)得到的运动目标序列进行空间定位，对定位的二值化图像，采用由小到大的窗口进行滤波，分别记录窗口滤波滤除的像素点数，得到多规格的窗口滤波像素变化曲线，烟雾下方靠近烟雾产生源的颗粒聚集度高，上方远离源的烟雾颗粒较分散，所以下方窗口滤波像素变化较慢，上方窗口滤波像素变化较快，得出烟雾图像的纹理特征值并作为概率因子进行输出，得到纹理特征值；

(8)对所述步骤(5)、(6)、(7)中得到的概率因子进行融合判定，当概率大于一个给定值时，得出该目标图像为烟雾的结论并发出火灾报警信号，同时将火灾报警信号和现场视频图像信号通过通讯接线端传输到外部的消防控制室。