早期火災(zāi)煙霧的圖像型探測技術(shù)的研究.pdf

1、隨著城市化進(jìn)程的飛速發(fā)展以及人口的迅速膨脹，火災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失逐年上升。當(dāng)前，大空間場所越來越多，如地下隧道、大型化工廠、大型倉庫等，圖像型火災(zāi)探測技術(shù)具有響應(yīng)速度快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，因此能夠滿足要求。目前國內(nèi)的研究主要集中在在可見光波段對火焰的探測，而火焰并不是火災(zāi)發(fā)生初期的典型物理特征，所以這種系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的早期探測。國外的研究主要集中在煙霧的顏色分析方面，在此基礎(chǔ)之上，本文結(jié)合煙霧顏色和運(yùn)動特性，對早期火災(zāi)煙霧的圖像探測方法進(jìn)行

2、了更深入的研究。
　　 圖像型火災(zāi)煙霧探測的研究主要為可疑區(qū)域的提取、特征值提取和綜合判斷三個步驟。在可疑區(qū)域分割與提取環(huán)節(jié)，針對傳統(tǒng)的背景減方法和空間濾波降噪法不能有效消除噪聲點(diǎn)的問題，使用了Horn-Schunck方法來求解光流場，并與塊匹配算法相結(jié)合，提出了可疑運(yùn)動區(qū)域的提取方法，提高了火災(zāi)疑似區(qū)域提取的準(zhǔn)確性。
　　 在特征提取環(huán)節(jié)，由于容易受到光線和背景的干擾，現(xiàn)有的單一的基于煙霧顏色分析的方法無法可靠判斷火災(zāi)

3、煙霧，因此，本文提出基于煙霧亮度和運(yùn)動特性的三判據(jù)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)煙霧圖像的識別方法。判據(jù)之一是依據(jù)流體力學(xué)中的亥姆霍茲速度分解定理，對Horn-Schunck方法得到的光流場進(jìn)行速度分解，計算煙霧運(yùn)動中的線性形變量，判斷是否發(fā)生線性形變，進(jìn)而判斷煙霧；其次，根據(jù)煙霧亮度的空間分布特征，在分析與總結(jié)了煙霧圖元在HIS顏色空間下的分層特性的基礎(chǔ)之上得到了煙霧判斷依據(jù)二；判據(jù)之三是根據(jù)煙霧的半透明性，利用小波變換，提取煙霧矩形區(qū)域圖像的小波分解系數(shù)

4、，分析煙霧區(qū)域與邊界區(qū)域高頻能量變化，進(jìn)而判斷煙霧。
　　 利用工業(yè)控制機(jī)，CCD攝像頭和多路視頻采集卡構(gòu)建了火災(zāi)煙霧圖像識別的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件平臺，采用C語言，分別對三種判據(jù)進(jìn)行了程序設(shè)計，完成了系統(tǒng)的軟件編程與調(diào)試。在室外有風(fēng)情況下拍攝的實(shí)際煙霧的視頻進(jìn)行測試，得到了比較理想的判斷結(jié)果，并且對可能存在的干擾源視頻進(jìn)行測試，結(jié)果顯示本系統(tǒng)可以有效消除人和汽車等運(yùn)動物體的干擾，從而降低了系統(tǒng)的誤報率，說明此探測方法行之有效，具有廣