基于數(shù)字圖像處理的火焰檢測算法研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，特別是城市人口的急劇增加和城市化進程的飛速發(fā)展，高層建筑和大空間場所越來越多，火災(zāi)的防范和發(fā)現(xiàn)變得越來越緊迫。傳統(tǒng)型火災(zāi)探測技術(shù)在大空間、大面積、環(huán)境比較惡劣和室外壞境等場所不能很好發(fā)揮現(xiàn)有火災(zāi)探測設(shè)備的作用。在這一情況下，基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的火災(zāi)報警技術(shù)作為目前一種新型有效的早期火災(zāi)探測技術(shù)，必將受到人們的關(guān)注，也必將具有廣闊的應(yīng)用前景和使用價值。 本文在分析火災(zāi)火焰圖像特征的基礎(chǔ)上，設(shè)計

2、并實現(xiàn)基于紅外圖像的火焰檢測算法。算法主要采用統(tǒng)計背景模型的減背景法來分割疑似火焰目標，采用離散余弦來描述疑似火焰目標高度的變化，采用分散度、尖角數(shù)目以及火焰高度變化來表征火焰目標，采用火警概率模型來判別火焰目標。 本文的主要內(nèi)容如下： 1、介紹了傳統(tǒng)型火災(zāi)探測技術(shù)的不足和基于數(shù)字圖像處理的火災(zāi)探測技術(shù)的研究背景和意義、國內(nèi)外研究動態(tài)、研究遇到的問題以及發(fā)展趨勢。 2、簡單介紹了數(shù)字圖像處理技術(shù)的預(yù)處理算法，分割

3、算法的技術(shù)、評價和發(fā)展和當前跟蹤算法的研究現(xiàn)狀。詳細介紹了基于閾值、基于邊緣、基于區(qū)域增長和基于特定理論的圖像分割算法，并重點描述了基于玻爾茲曼原理的分割算法和基于統(tǒng)計背景模型的減背景法的原理和算法，給出了對應(yīng)的實驗結(jié)果。 3、本文從實驗角度詳細討論火災(zāi)火焰的五個圖像特征：面積變化規(guī)律、邊緣變化規(guī)律、形態(tài)變化規(guī)律、閃爍變化規(guī)律和整體移動變化規(guī)律，分別給出五個特征的具體實驗結(jié)果。 對于面積變化，由于其干擾比較大需與其他特征

4、判據(jù)結(jié)合使用。 對于邊緣變化，本文采用尖角判定算法，在結(jié)合其他學(xué)者研究的基礎(chǔ)上，驗證并確定適合本文算法判定的尖角數(shù)目的閾值。 對于形體變化，本文討論了質(zhì)心、一階矩、分散度、偏心度和相似度等判定參數(shù)；給出火災(zāi)火焰和干擾目標的質(zhì)心、一階矩、分算度、相似度的實驗數(shù)據(jù)；由此確定了火焰與干擾之間的在上述參數(shù)上的差別以及各參數(shù)上的判定閾值。 對于閃爍變化，由于采樣頻率的限制，本文采用火焰高度的變化代替火焰閃爍特征。火焰高度會

5、隨著火焰的閃爍而發(fā)生變化，其變化規(guī)律與火焰閃爍頻率存在著直接聯(lián)系且與干擾源之間存在著很大差別。同時火焰高度參數(shù)提取相對常規(guī)的邊緣編碼要更容易些且數(shù)值單一。本文采用離散余弦來描述疑似目標的高度變化。 對于整體移動變化，本文給出通過質(zhì)心來計算火焰目標的整體移動的公式。 本文討論了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)判定算法和基于概率統(tǒng)計判定算法的兩種判定算法。 4、在對火災(zāi)火焰的數(shù)字圖像特征研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計實現(xiàn)基于紅外圖像的火焰檢測算