[发明专利]一种基于视频的森林火灾检测方法

权利要求书

1.一种基于视频的森林火灾检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：从视频的设定帧数第i帧开始进行烟雾检测，将第i帧视频图像I_i进行彩色-灰度转化得到灰度图像E_i，并通过逐帧迭代法计算第i帧视频图像I_i的背景图像

步骤2：基于背景图像通过背景减除法从第i帧视频图像I_i中提取出各个前景运动区域；

步骤3：根据前景运动区域，得到可能的烟雾区域具体步骤如下：

步骤31：将步骤2中得到的各个前景运动区域分别记为其中M为前景运动区域的个数；

步骤32：确定各个前景运动区域在灰度图像E_i中的对应位置，并找出灰度图像E_i中各个前景运动区域内像素的最小值，分别记为v^k；

步骤33：在灰度图像E_i中与各个前景运动区域邻接的区域，分别以对应的v^k作为阈值对灰度图像E_i进行分割，保留灰度图像E_i中各个邻接区域的像素值大于v^k的像素点，剔除像素值不大于v^k的像素点，得到各个包含前景运动区域的连通区域，分别记为则为可能的烟雾区域；

步骤4：通过颜色、灰度以及区域形状特征对每个可能的烟雾区域进行判别，将同时满足颜色、灰度以及区域形状特征三个判别条件的可能的烟雾区域选取为备选烟雾区域否则剔除该区域；

步骤5：对于步骤4得到的各个备选烟雾区域分别以阈值v^k在第i+1帧灰度图像E_i+1与备选烟雾区域对应的位置处进行分割，保留灰度图像E_i+1中像素值大于v^k的像素点，剔除像素值不大于v^k的像素点，得到与备选烟雾区域具有最大重合面积的连通区域，记为则为与第i帧视频图像I_i备选烟雾区域对应的第i+1帧视频图像I_i+1的备选烟雾区域；同时定义累加区域使得然后将累加区域与备选烟雾区域进行合并得到累加区域

步骤6：按照步骤5的方法，分别以阈值v^k在第i+2帧灰度图像E_i+2与备选烟雾区域对应的位置处进行分割，得到第i+2帧视频图像中对应的备选烟雾区域将累加区域与备选烟雾区域进行合并得到累加区域

步骤7：重复步骤6的方法，分别以阈值v^k依次计算后续第i+n帧视频图像中对应的备选烟雾区域其中n＝3,4,...,4N，N为预设的帧数间隔阈值；同时，将上一帧得到的累加区域与下一帧的备选烟雾区域进行合并，直至完成第i+4N帧视频图像的计算，得到4N+1个累加区域；

步骤8：判别每一备选烟雾区域的生长变化过程是否具有真实烟雾区域的扩散和上升的变化特征；如果同时满足扩散特征和上升特征这两个判别条件，则备选烟雾区域为真实烟雾区域，表明视频中存在火灾烟雾，检测系统立即发出火灾报警；否则，从第i+4N+1帧视频图像开始按步骤1-7继续进行烟雾检测。

2.如权利要求1所述的一种基于视频的森林火灾检测方法，其特征在于，步骤8所述的扩散特征和上升特征的判别条件分别为：

(1)扩散特征判别条件：且

(2)上升特征判别条件：

且

其中，算子|·|表示计算对应区域中像素点的个数，算子Ch(·)表示计算对应区域中所有像素点在竖直方向上图像平面纵坐标的平均值，为根据前i+N帧视频图像计算得到的累加区域，为根据前i+2N帧视频图像计算得到的累加区域，为根据前i+2N+l帧视频图像计算得到的备选烟雾区域，为根据前i+3N+l帧视频图像计算得到的备选烟雾区域。

3.如权利要求2所述的一种基于视频的森林火灾检测方法，其特征在于，步骤1所述的通过逐帧迭代法计算第i帧视频图像I_i的背景图像具体迭代公式为：

其中，第i-1帧视频图像I_i-1的背景图像，且第1帧视频图像I₁对应的背景图像为第1帧灰度图像E₁，α为小于0.5且大于0的常数。