[发明专利]一种图像型烟雾火灾探测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及火灾探测领域，尤其涉及一种图像型烟雾火灾探测方法及系统。

背景技术

火的使用是人类最重要的发明之一，但其一旦失去控制发展成为火灾，便会严重威胁到人的生命财产和自然环境。由于火灾的突发性且发生频繁，它所造成破坏仅次于干旱和洪涝灾害。自从人类有历史以来，就不断地在燃烧利用和火灾防治的边缘徘徊，并且随着人类文明的进步，逐渐从被动的火灾扑救发展到主动的去探测预防火灾，防止造成太大的破坏和损失。

火灾探测已经在各种场合和不同的技术领域有了比较成熟的技术，如感烟、感温等，它们分别利用火灾的烟雾、火焰、温度对火灾进行探测。但是，绝大多数传统的探测器如感温、感烟火灾探测器通常安装在室内顶部。在火灾发生时，烟气在上升过程中温度会降低，当空间高度增大时烟气将不能到达顶棚，使到达顶棚的烟气浓度达不到报警极限；而室外环境下由于空气流动，随着烟气的流动扩散过程，烟气浓度的降低使感烟火灾探测器不会发生报警信号。而感光探测器则容易对高功率热源或强光产生误报警。与上述几种火灾探测器相比，图像型火灾探测器可以避免外界条件如空间高度、气流等的影响，而且抗干扰能力强，采用数字化方式处理数据，没有参数漂移。

但是，传统的图像型火灾探测器是通过探测火焰的方式进行火灾探测，而火焰并不是火灾发生初期的典型物理特征，出现时间比烟雾也要晚很多，火焰较小时容易被遮挡，难以检测到，从而导致火灾探测的响应时间较长，虚警率和漏警率较高。并且由于火焰的面积往往比烟雾的面积小，导致火灾探测的距离较短。在某些特殊场合，例如远距离草场火灾探测，地表火焰是很难探测到的特征，传统的图像型火灾探测器无法完成火灾探测。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种图像型烟雾火灾探测方法及系统，其通过烟雾的多种特征综合判断烟雾是否存在，从而完成火灾探测，增加了火灾探测的距离，而且降低了火灾探测的响应时间及虚警率和漏警率。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种图像型烟雾火灾探测方法，包括如下步骤：

A、对获取的视频图像进行滤波处理；

B、对步骤A处理过的视频图像进行差分运算获得差分图像，并根据所述视频图像和差分图像，生成静止图像；

C、根据预设颜色模型将所述差分图像和静止图像分割成若干连通域，并对所述若干连通域进行处理，获得潜在烟雾区；

D、将所述潜在烟雾区划分为若干聚类，并同时获取每个聚类的聚类面积信息、所有连通域的HU矩的平均值、连通域的数量，以及每个聚类的飘动性特征信息和聚类质点位置信息；

E、贝叶斯决策器根据所述聚类面积信息、所有连通域的HU矩的平均值、连通域的数量，以及每个聚类的飘动性特征信息和聚类质点位置信息，判断所述潜在烟雾区中是否存在烟雾。

特别地，所述步骤A具体包括：通过高斯滤波器对获取的视频图像进行滤波处理。

特别地，所述步骤B具体包括：

通过帧间差分法将步骤A处理过的视频图像进行差分运算获得差分图像，并计算所述视频图像关于差分图像的补集，获得静止图像。

特别地，所述步骤C具体包括：

C1、根据预设颜色模型中的预设颜色遍历差分图像和静止图像中的每个像素，通过只保留颜色值与所述预设颜色的颜色值相同的像素将所述差分图像和静止图像分割成若干连通域；

C2、遍历所述差分图像中的连通域，去除差分图像中与所述静止图像中的连通域不相交的连通域，并计算差分图像和静止图像中存在交集的连通域的并集，获得潜在烟雾区。

特别地，所述步骤D具体包括：

D1、通过系统聚类法将潜在烟雾区中的若干连通域划分为若干个聚类；

D2、统计每个聚类中包含的连通域的数量，并对每个聚类中所有连通域的质心坐标的总和对于时间的差分值进行分析，获得聚类质点位置信息；

D3、根据每个聚类中所有连通域包含的像素的数量的总和，获得每个聚类的聚类面积信息；

D4、采用Canny算法对聚类中的所有连通域进行检测，根据检测结果计算出该聚类中所有连通域的HU矩的平均值；

D5、分析聚类的每个连通域中相交于同一水平线的所有像素的颜色值的总和及所述颜色值的总和对于时间和空间的差分值，获得聚类的飘动性特征信息。

特别地，所述步骤E具体包括：