[发明专利]基于视频图像分析火焰的视频图像预处理模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于视频图像分析火焰的视频图像处理系统，尤其是通过对实时采集的视频图像中像素颜色特征的分析，来进行火焰探测和告警，属于智能火灾监控的技术领域。 

背景技术

火灾监控和预警装置系统在许多领域，包括大型建筑物防火，森林防火，自然环境监测中，起着非常重要的作用。传统的火灾监测技术和装置包括粒子型烟雾传感器、红外线和激光技术等。粒子型烟雾传感器需要烟雾颗粒进入传感器才能引起报警，红外线和激光技术也需要烟雾遮挡才能引发报警，另外，对大型空间的建筑物和室外环境，需要布局大量的传感器设备才能达到较高的监控覆盖率和监测精度，造成成本上升。 

近年来随着视频监控系统和计算机视觉识别技术的发展和提高，基于视频图像分析的火灾检测系统正有取代传统装置的趋势，尤其在大型建筑物防火和室外环境监测中。在基于视频图像的火灾检测系统的现有技术中，许多方法被提出和采用。在这些方法中，基于视频图像分析的火焰探测方法分为两个主要模块：移动目标的识别和分割，火焰特征分析。经过移动目标的识别和分割处理的图像像素数据输入到火焰特征分析模块，通过对移动目标的颜色、形状和跳动形式等特征进行分析，以及和火焰特有的特征进行分析对比，来达到火焰识别和检测的目的。然而，在这些方法中，一些算法采用传统的颜色空间例如RGB和YUV进行火焰颜色特征识别，误判率较高；一些算法首先执行火焰特征分析，再进行移动目标识别，造成计算速度较慢，运行成本较高。而另外一些算法针对火焰形状等动态特征进行分析和检测，算法架构复杂且误判率较高。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于视频图像分析火焰的视频图像处理模块，尤其是通过对实时采集的视频图像中像素颜色特征在另外一种颜色空间上的分析，来提高火灾检测和预警的精度。同时采用火焰检测和移动目标检测并行处理的方式，来提高火灾检测的处理速度。 

本发明提供的技术方案，基于视频图像分析火焰的视频图像预处理模块，包括真实摄像头系统，包括真实摄像头、第一驱动程序模块和第一 DirectShow组件； 虚拟摄像头系统，包括利用DSF构架模拟出的虚拟摄像头、第二驱动程序模块和第二DirectShow组件； 视频处理模块，从第一DirectShow组件读取数据，对数据进行特 效处理，传送给虚拟摄像头。 

本发明的优点：采用将采集的视频图像从RGB颜色空间转换为CIE xyY颜色空间，通过和标定的标准火焰颜色在CIE xy色度图上的分布特征对比，来达到火焰像素的识别。CIE xy是一种设备独立的线性颜色空间，在本质上更能精确地表述颜色特征。标准火焰颜色在CIE xy色度图上有明显的分辨性和独特性。所以本发明有较高的火焰检测精确度。另外由于本发明采用火焰检测和移动目标检测并行处理的方式，火灾检测运行反应速度快，适应范围广。 

附图说明

图1为本发明中火灾检测方法流程示意图。 

图2为本发明的装置结构框图。 

具体实施方式

下面结合具体附图和实施对本发明作进一步说明。 

图1是本发明的系统装置示意图，本发明包括用于采集视频图像的采集系统301，视频图像分析系统302，火灾告警系统307。其中视频图像分析系统包括四个模块： 视频图像预处理模块303，移动目标识别模块304，火焰像素识别模块305，和火灾判断模块306。 

视频图像采集系统301可以是模拟式摄像机，也可以是IP摄像机，来保证能连续不断采集当前监控场景图像并输入到视频图像分析系统302。视频图像分析系统302位于计算机系统内，对采集的视频图像进行处理和分析，并作出是否有火灾发生的判断。 首先，视频图像分系统302通过预处理模块303对图像图像颜色空间转换等预处理。将视频采集获取的RGB图像格式转换到CIE xyY颜色空间。预处理也可以包括去噪等处理，来进一步提高火焰判断的精度和稳定性。视频图像预处理模块303，包括真实摄像头系统1，包括真实摄像头11、第一驱动程序模块12和第一 DirectShow组件12； 虚拟摄像头系统2，包括利用DSF构架模拟出的虚拟摄像头21、第二驱动程序模块22和第二DirectShow组件23； 视频处理模块3，从第一DirectShow组件12读取数据，对数据进行特 效处理，传送给虚拟摄像头21。 

经过颜色空间转换后的视频图像数据分别输入到两个并行处理模块：移动目标识别模块304和火焰像素识别模块305。这种并行处理不同于传统的串行处理，可大大加快火灾判断的处理和反应速度。移动目标识别模块304还包括一帧背景图像缓存器。火焰像素识别模块305还包括事先标定的标准火焰颜色数据图。火灾判断模块306接受移动目标识别模块304和火焰像素识别模块305的输出结果，来作出是否有火灾发生的判断，并将火灾预警信号输入到火灾预警系统307。火灾预警系统307为常规的火灾预警系统，火灾预警系统307的作用及结构为本技术领域人员所熟知，此处不再详述。