[发明专利]一种基于视频检测的火灾报警方法

摘要

本发明公开了一种基于视频检测的火灾报警方法，针对固定视场的监控摄像机获取的视频图像，首先采用最大类间方差法对图像进行二值化分割，获取前景区域，然后采用形态学滤波去除噪点，再统计前景区域的多项特征，如颜色亮度、几何形状、扩散特性、不规则性、闪烁频率等等，最后对计算出前景区域的诸项特征进行综合判断，以判别视频图像中是否存在火焰。最大类间方差法对图像的二值化分割能够减少大量的干扰的影响。同时，针对目前常用的火焰检测方法存在着判别特征单一或偏少的缺陷，本发明对最大类间方差法获取的前景区域提取了多项特征进行综合判断，实现了对视频图像中是否存在火焰的快速准确识别，同时大大降低了误报率。

主权项

1.一种基于视频检测的火灾报警方法，其特征在于，包括以下步骤：1）获取当前帧图像并转换为灰度图像将获取的彩色场景图像转换为灰度图像；转换公式为：Gray＝0.299R+0.587G+0.114B       （1）其中，R、G、B为一个像素的红色，绿色，蓝色三个颜色通道的值，Gray为像素对应的灰度值；2）采用最大类间方差法对图像进行二值化分割，获取前景区域最大类间方差法的计算公式为：假设图象包含L个灰度级(0,1...,L-1)，灰度值为i的象素个数为N_i，图象总的象素个数为N；则灰度值为i的像素点的概率密度为：P(i)＝N_i/N；门限T将整幅图象分为背景区C₁和前景区C₂两类，则类间方差σ是T的函数：σ(T)＝a₁(T)a₂(T)(u₁(T)-u₂(T))²      （2）其中，a₁(T)为背景类C₁的像素数与图象总像素数之比，即a₂(T)为前景类C₂的像素数与图象总像素数之比，显然a₂(T)＝1-a₁(T)；u₁(T)为背景类C₁的灰度均值，即u1(T)=Σi=0T(iP(i))/a1(T),]]>同理u₂(T)为前景类C₂的灰度均值，u2(T)=Σi=TL-1(iP(i))/a2(T);]]>使类间方差σ最大的阈值T，即为分割图像的最佳阈值；用M(i,j,k)来表示第k帧图像中前景区域二值图像(i,j)处的值，则M(i,j,k)的计算公式为：其中F(i,j,k)为当前输入的第k帧图像在(i,j)处的像素灰度值，T为采用最大类间方差法计算出的二值化阈值；3）形态学滤波对最大类间方差法提取的前景区域，先进行一次开运算，然后进行一次闭运算，以去除前景区域中的噪点和空洞；4）特征提取对经过形态学运算后的前景区域进行特征提取，提取该区域的诸类特征，包括颜色亮度、几何形状、扩散特性、不规则性、闪烁频率；a、颜色亮度特征统计前景区域红色R、绿色G、蓝色B三个颜色通道的颜色均值和前景区域的亮度均值b、几何特征依据火焰尖角的定义，统计每帧前景区域的尖角个数N_c；火焰尖角的定义为：令前景区域第n列的点数为f(n)，如果满足下面三个条件f(n)/f(n-1)＞T_a   （4）f(n)/f(n-1)＞T_b   （5）f(n)＞T_c          （6）则认为第n列处存在一个尖角；其中T_a、T_b、T_c均为给定阈值；c、扩散特性通过计算一段时间内前景区域的增长率ΔA_dt来判断火焰的扩散性；计算公式为：ΔA_dt＝dp/dt＝P_i-P_i-1     (7)式中P_i为图像序列的第i张图像中表示的可能火焰区域的像素总数；为提高检测准确率和稳定性，采用计算一定帧数内（20帧）的平均增长率公式如下：ΔAdt‾=1nΣΔAdt---(8)]]>d、不规则性采用圆形度来衡量形状的不规则性，圆形度越大说明物体形状越不规则；圆形度R_d的计算公式为：R_d＝C²/S     (9)其中C为前景区域的周长，S为前景区域的面积；e、闪烁频率本发明中，首先统计1秒内前景区域边缘上的像素从前景变为背景，或从背景变为前景的平均次数F，计算公式为：F＝∑F_p/N_p     （10）其中F_p为一个边缘像素1秒内从前景变成背景，或者从背景变成前景的次数，N_p为被统计的边缘像素的总数目；为了保证火焰检测的准确率，故计算一段时间内（10秒）的平均闪烁频率公式如下:F‾=1nΣF---(11)]]>5）火焰判断及报警判断规则为：规则1、前景区域的红色R、绿色G、蓝色B的颜色均值满足且同时亮度均值满足T₁为给定阈值；规则2、前景区域的尖角数目满足N_c＞T₂，T₂为给定阈值；规则3、前景区域的平均增长率满足T₃为给定阈值；规则4、前景区域的圆形度满足R_d＞T₄，T₄为给定阈值；规则5、前景区域的平均闪烁频率在1～8Hz之间；当上述5条判断规则均满足时，判定现场场景中存在火焰。