[发明专利]结合图像处理技术与红外传感器的火灾探测方法及系统

权利要求书

1.一种结合图像处理技术与红外传感器的火灾探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.通过图像采集设备对目标区域进行图像采集，获得目标图像；同时通过红外传感器和激光测距传感器对所述目标区域进行温度和距离检测，获得目标温度和目标距离；

S2.对所述目标温度、所述目标距离和所述目标图像进行处理，得到目标区域的表面温度、图像颜色占比、图像变化率、图像圆形度和图像尖角宽度；

S3.将所述目标区域的表面温度、图像颜色占比、图像变化率、图像圆形度和图像尖角宽度作为输入层输入BP神经网络模型判断是否发生火灾；

对所述目标图像处理的步骤还包括：

对所述目标图像中火焰进行边缘检测，得到边缘图像；

沿着所述边缘图像中火焰边缘逐个火焰点进行扫描，得到每个火焰点的高度，若一个火焰点边缘连续50个火焰点的高度均小于该火焰点的高度，那么该火焰点记为尖角点；

将与所述尖角点相邻第25个火焰点的距离记为第一距离，以及与所述尖角点相邻第50个火焰点的距离记为第二距离，根据所述第一距离与所述第二距离计算所述尖角点的宽度，得到所述目标区域的图像尖角宽度；

对所述目标温度、所述目标距离处理具体包括：

获取所述目标区域的实际温度、所述目标区域周围的环境温度、所述红外传感器的参考发射率和实际发射率；

根据所述目标温度、所述实际温度、所述环境温度、所述参考发射率、所述实际发射率和所述目标距离计算得到消光系数；

根据所述目标温度、所述消光系数、所述参考发射率、所述实际发射率和所述目标距离计算，得到所述目标区域的表面温度；

对所述目标图像处理的步骤具体包括：

对所述目标图像根据RGB颜色取值范围进行分割，得到分割图像并计算所述分割图像中红色R的颜色占比，得到图像颜色占比；

对所述分割图像取帧，得到一组连续i个帧图像以及与每个所述帧图像对应的像素点；

计算相邻两个所述帧图像像素点之差的绝对值，得到绝对值数组，对所述绝对值数组中所有绝对值计算平均数，得到所述平均数为所述目标区域的图像变化率；

对所述目标图像处理的步骤还包括：

对所述目标图像根据火灾的干扰源提取特征，得到特征图像；

根据所述特征图像的面积和周长计算，得到所述目标区域的图像圆形度；

其消光系数β计算公式为：

式中，T₂为目标区域的实际温度，T₁为目标温度，T₀为环境温度，η₁为红外传感器的参考发射率，η₂为红外传感器的实际发射率，R为目标距离；

目标区域的表面温度T₅的计算公式为：

式中，T₄为红外传感器所测得目标区域的温度，η₃为红外传感器的参考发射率，T₃为目标区域的当前环境温度；

目标区域的图像变化率计算公式为：

式中，Ii是连续n个帧图像中的第i帧图像，x，y则代表的是目标图像中第(x，y)位置的像素点；

目标区域的图像圆形度的计算公式为：

式中，C为图像圆形度，S为去除目标图像的背景信息和不必要的干扰计算得到的特征图像的面积，P为特征图像区域的周长。

2.根据权利要求1所述的结合图像处理技术与红外传感器的火灾探测方法，其特征在于，还包括：所述BP神经网络模型输出层输出的数值记为Q，若Q∈[0，0.75)，则所述目标区域没有发生火灾；若Q∈[0.75，1]，则所述目标区域发生火灾。

3.一种结合图像处理技术与红外传感器的火灾探测系统，其特征在于，包括数字信号处理单元以及与所述数字信号处理单元连接的图像采集设备、红外传感器和激光测距传感器；

所述图像采集设备，用于对目标区域进行图像采集；

所述红外传感器和所述激光测距传感器，用于对所述目标区域进行温度和距离检测，获得目标温度和目标距离；

所述数字信号处理单元，用于执行如权利要求1或2所述的结合图像处理技术与红外传感器的火灾探测方法对所述目标温度、所述目标距离和所述目标图像进行处理，判断所述目标区域是否发生火灾。