基于多特征融合的視頻火焰探測方法研究.pdf

1、針對傳統(tǒng)火災(zāi)探測器在某些特殊場合失效的問題，開發(fā)基于安防監(jiān)控系統(tǒng)和計算機視覺方法的視頻火災(zāi)探測技術(shù)展現(xiàn)出廣闊前景。然而，現(xiàn)有的視頻火災(zāi)探測技術(shù)不能有效去除復(fù)雜場景中的干擾，容易造成嚴重的誤報漏報現(xiàn)象。本文在分析火焰視覺特征的基礎(chǔ)上，深入探討火焰的運動特征、顏色特征，以及頻閃特征的數(shù)學(xué)建模和圖像識別算法設(shè)計，提出一種基于多特征融合的視頻火焰探測方法。 首先，為獲取高質(zhì)量的實時視頻序列以便給火焰目標的準確識別提供基礎(chǔ)，研究了視頻圖像

2、的實時采集和預(yù)處理方法。 其次，基于已有的高斯模型，提出快速高斯混合法對視頻序列進行背景建模，以提取復(fù)雜場景信息中的運動前景目標，濾除與火焰顏色相近的靜止目標干擾。根據(jù)像素的空間冗余性，以位置交錯方式將圖像像素分為主動像素和非主動像素，對主動像素建立由多個高斯分布組成的混合模型判定其為前景還是背景，對非主動像素則依據(jù)其四鄰域的主動像素狀態(tài)判定，有效降低了算法的空間復(fù)雜度；并根據(jù)像素的時間冗余性，優(yōu)化了自適應(yīng)模型更新方法。

3、 再次，進行火焰顏色決策，濾除運動目標中的非火焰顏色干擾物，經(jīng)形態(tài)濾波和區(qū)域標記獲取候選的火焰區(qū)域。在收集大量的火焰圖像基礎(chǔ)上建立了火焰像素樣本數(shù)據(jù)庫，通過采用分離火焰圖像顏色通道的方法，重構(gòu)火焰像素的二維和三維分布特征，結(jié)合理論推導(dǎo)及經(jīng)驗公式擬合等方法，在RGB和HSI顏色空間設(shè)計了有效的火焰像素顏色模型，建立了新的火焰顏色判據(jù)。 最后，研究火焰頻閃特性，建立基于統(tǒng)計分析的實時頻閃模型，最終判定候選區(qū)域是否為火焰區(qū)。提取了燃燒

4、實驗的圖像特征量，并進行離散時間傅里葉分析，獲得了與Pagni經(jīng)驗公式計算值相一致的圖像特征量主頻率，驗證了火焰的主頻范圍在10Hz以內(nèi)，并在此基礎(chǔ)上提出了基于相鄰像素亮度變化的統(tǒng)計規(guī)律描述火焰頻閃行為的頻閃模型。 以探測方法的實際運用為目的，本文構(gòu)建了基于多特征融合的視頻火焰探測系統(tǒng)原型，提出了系統(tǒng)的硬件設(shè)計方案，并基于VC6.0開發(fā)了軟件平臺Firedetect。為測試系統(tǒng)的性能，利用多種不同場景的視頻錄像和西藏多組實驗重點