[发明专利]一种低照度林火图像分割方法

摘要

本发明公开了一种低照度林火图像分割方法，包括步骤：一、将通过摄像机采集的低照度林火图像导入图像处理器中；二、采用改进的直方图均衡化算法对低照度林火图像进行图像增强处理；三、采用中值滤波的方法对图像进行中值滤波处理；四、得到基于YCbCr颜色空间分割的火焰二值化图像；五、得到基于区域生长分割算法分割的火焰二值化图像；六、图像处理器对基于YCbCr颜色空间分割的火焰二值化图像和基于区域生长分割算法分割的火焰二值化图像进行异或操作，得到最终的低照度林火图像分割图像。本发明方法步骤简单，实现方便，火焰分割的准确性高，效率高，分割效果好，具有很强的抗干扰性，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

主权项

1.一种低照度林火图像分割方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将通过摄像机(1)采集的低照度林火图像导入图像处理器(2)中；步骤二、图像处理器(2)采用改进的直方图均衡化算法对低照度林火图像进行图像增强处理，具体过程为：步骤201、将低照度林火图像R(x,y)表示为灰度直方图；步骤202、首先，确定分段灰度变换的参数x1、x2、y1和y2，其中，x1为背景与火焰区域的分界点，y1为背景与火焰区域的分界点处的灰度值，x2为火焰区域的代表点，y2为火焰区域的代表点处的灰度值；然后，采用由参数x1、x2、y1和y2作为系数的分段线性变换函数对步骤201得到的灰度直方图进行分段灰度变换，得到分段灰度变换图；步骤203、得到分段灰度变换图的直方图并统计其灰度级rk和各灰度级像素数nk，其中，k为经过步骤202变换后的图像中的第k个灰度级，且k的取值为0,1,2,…，L‑1；L为灰度级的总数；步骤204、根据公式pk＝nk/N计算分段灰度变换图的各灰度级像素数的概率pk，其中，N为灰度图像的像素点总数；步骤205、根据公式计算分段灰度变换图中各灰度级的累计概率s_k；步骤206、对sk取整得到新的灰度变换图的累计概率Sk＝int{(L‑1)sk+0.5}；步骤207、将步骤206中的Sk与步骤203中的rk相对应，建立rk与Sk的映射关系，绘制累计直方图，并统计在rk与Sk的映射关系下新灰度变换图中各灰度级像素数的概率p'k；步骤208、统计新灰度变换图的各灰度级像素数n′k；步骤209、绘制出新灰度变换图；步骤三、图像处理器(2)采用中值滤波的方法对步骤二得到的新灰度变换图进行中值滤波处理；步骤四、图像处理器(2)根据其构建的YCbCr颜色空间火焰像素判定规则对经过步骤三处理得到的图像进行图像分割处理，得到基于YCbCr颜色空间分割的火焰二值化图像；其中，图像处理器(2)构建火焰像素判定规则的方法为：步骤401、构建RGB颜色空间的火焰像素识别规则：将满足R(i,j)＞G(i,j)的像素点判断为火焰像素点；其中，R(i,j)为R通道上位置(i,j)处的像素值，G(i,j)为G通道上位置(i,j)处的像素值；步骤402、根据C.A.Poynton转换矩阵，将RGB颜色空间的火焰像素识别规则转换到YCbCr颜色空间，得到YCbCr颜色空间的第一个火焰像素识别规则：Cb(i，j)＞‑6.20Cr(i，j)+921；其中，Cb(i,j)为Cb通道上位置(i,j)处的像素值，Cr(i,j)为Cr通道上位置(i,j)处的像素值；步骤403、构建YCbCr颜色空间的第二至四个火焰像素识别规则： 其中，Y(i,j)为Y通道上位置(i,j)处的像素值，Y_mean为Y通道上的平均像素值，Cb_mean为Cb通道上的平均像素值，Cr_mean为Cr通道上的平均像素值；步骤404、将步骤402中的YCbCr颜色空间的第一个火焰像素识别规则与步骤403中的YCbCr颜色空间的第二至四个火焰像素识别规则进行综合，将同时满足YCbCr颜色空间的第一至四个火焰像素识别规则的像素判断为火焰像素；步骤五、图像处理器(2)采用改进的区域生长分割算法对经过步骤三处理得到的图像进行图像分割处理，并采用形态学的方法对分割得到的图像进行修复和完善，得到基于区域生长分割算法分割的火焰二值化图像；具体过程为：步骤501、对经过步骤三处理得到的图像进行二值化处理，得到二值 图像；步骤502、标注步骤501得到的二值图像中的连通分量；步骤503、从步骤502中标注的连通分量中，找出最大的连通分量；步骤504、计算并标记出最大的连通分量的中心；步骤505、以所标记的最大的连通分量的中心为种子点进行8邻域的区域生长，得到区域分割图像；步骤506、对区域内部的大空洞进行区域填充，并对区域内部的小空洞和区域边界的毛刺部分进行膨胀或开运算操作；步骤六、图像处理器(2)对步骤四处理得到的基于YCbCr颜色空间分割的火焰二值化图像和步骤五处理得到的基于区域生长分割算法分割的火焰二值化图像进行异或操作，得到最终的低照度林火图像分割图像。