基于圖像結(jié)構(gòu)相似度的煙霧濃度視頻測量方法研究.pdf

1、煙霧濃度是煙霧量大小以及煙霧危害程度的度量，在火災(zāi)檢測、火災(zāi)人員疏散、材料安全評估等領(lǐng)域都有重要的參考價值。對于煙霧濃度的定量測量意義重大。近年來，煙霧濃度的視頻測量方法開始興起。
　　本文首先介紹了圖像結(jié)構(gòu)相似度(SSIM)的定義以及其在煙霧定性檢測中的應(yīng)用，接著將圖像結(jié)構(gòu)相似度引入到煙霧濃度的視頻定量測量方法中，分別計算視頻中不同濃度的煙霧圖像與無煙圖像間的結(jié)構(gòu)相似度，將所得結(jié)果與同一時刻煙密計測量的煙霧濃度(用減光系數(shù)表示)

2、進行對比。結(jié)果表明，兩者之間存在一定的定量關(guān)系。利用MATLAB中的polyfit函數(shù)對二者進行1階多項式擬合，根據(jù)擬合多項式，可以得到該背景圖像下通過圖像結(jié)構(gòu)相似度計算煙霧濃度的轉(zhuǎn)換系數(shù)。此外，為了使該方法不受背景圖像的限制，本文基于紋理特征描述圖像復(fù)雜度。利用灰度共生矩陣提取其中5種特征參數(shù)：角二階矩、對比度、逆差分矩、熵以及相關(guān)性，將它們的加權(quán)和作為圖像復(fù)雜度的值，并用圖像復(fù)雜度的負值代替計算公式中的轉(zhuǎn)換系數(shù)，從而在不同背景圖像下

3、，只要計算出背景圖像的復(fù)雜度，就可以根據(jù)結(jié)構(gòu)相似度計算出煙霧濃度。本文分別在不同背景圖像、不同煙霧濃度條件下進行了測試。測試結(jié)果表明，該方法可以定量地測量出室內(nèi)條件下的煙霧濃度。同時，該方法也可應(yīng)用于火災(zāi)初期煙霧的檢測中。
　　本文的創(chuàng)新性在于給出了通過圖像結(jié)構(gòu)相似度計算煙霧濃度的計算公式，并用圖像復(fù)雜度的負值代替轉(zhuǎn)換系數(shù)，實現(xiàn)了不同背景圖像條件下基于圖像結(jié)構(gòu)相似度的煙霧濃度視頻定量測量。該方法不僅能夠定性地檢測到煙霧的存在，更能