一种基于红外火焰顶点变化率的火灾识别系统及识别方法与流程

本发明涉及消防领域，尤其是涉及一种基于红外火焰顶点变化率的火灾识别系统及识别方法。

背景技术：

1、在基于图像识别的火灾探测中，火焰识别是最常用的火灾探测方法。目前实际应用中的图像型火灾探测器中，多数根据火焰的形态及颜色特征来识别，特别是以火焰前后两帧的面积变化率作为火焰跳动的动态指标。

2、现有技术中红外火焰识别装置的缺点是，可靠性差，容易受场景中出现的黄色标牌、安全帽、衣服、太阳光照在玻璃、水面、车窗等光滑面上，行进的车灯等不同的干扰因素的影响，由于其目标的前后帧面积变化率很接近火焰跳动时的面积变化率，所以，基于面积变化率的火焰识别算法应用于室外场合，容易被上述干扰因素影响，存在室外环境下容易误报的问题。

3、有鉴于此，本案发明人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种能够避免在室外环境下产生误报的火灾识别系统。

2、为了达到上述目的，本发明采用这样的技术方案：一种基于红外火焰顶点变化率的火灾识别系统，包括

3、图像预处理模块，负责从红外摄像头读取经过红外滤光之后的实时视频，并逐帧进行提取yuv数据、彩色图像灰度化、图像中值滤波、图像二值化、膨胀腐蚀等；

4、提取疑似目标模块，负责从将图像预处理模块的图像提取连通区域，排除面积极小的连通区域，得到若干疑似目标；

5、计算目标数据模块，负责提取及计算疑似目标队列中各个目标的面积信息、质心坐标、边缘数据信息；

6、目标匹配模块，负责将前后两帧得到的疑似目标进行匹配，根据其质心坐标，若判断为同一目标，则更新该目标的前后两帧面积、质心坐标、边缘等数据，若判断为新出现目标，则在疑似目标队列中新添该目标；

7、计算顶点位置变化率模块，负责根据该目标前后两帧的顶点坐标信息，计算其顶点水平变化率和垂直变化率，作为后续计算顶点变化率次数的指标；

8、计算顶点位置变化率次数模块，负责更新该目标的顶点水平变化率队列和顶点垂直变化率队列，并计算当前该目标顶点水平变化率次数和垂直变化率次数，作为后续火焰判断的指标；

9、判火模块，负责判断水平顶点变化率次数、垂直顶点变化率次是否处于火焰顶点变化率的上下限范围内，若是，则判为火焰。

10、本发明的另一目的在于提供一种能够避免在室外环境下产生误报的火灾识别方法。

11、一种基于红外火焰顶点变化率的火灾识别方法，该火焰识别方法包括如下步骤：

12、s1：图像预处理：利用红外摄像机，逐帧采集监测区域内的红外视频图像a，并对原始图像a提取yuv数据，将彩色图像灰度化，再经过图像中值滤波、图像二值化、膨胀腐蚀等形态学处理，得到预处理图像b；

13、s2：提取疑似目标：将s1产生的预算理图像b提取连通区域，排除微小面积目标，得到疑似目标区域，存至疑似目标结构体队列q；

14、s3：计算目标数据：疑似目标结构体队列q中各个目标的面积area、目标垂直方向最高点坐标(x,y)；

15、s4：目标匹配：根据各个目标的位置，将当前帧疑似目标结构体队列q与上一帧得到的疑似目标结构体队列q进行目标匹配，并更新疑似目标队列q1，匹配之后的队列q1中包含了各个目标前后两帧的面积信息area1、area，各个目标前后两帧的顶点坐标(x1，y1)、(x2，y2)；

16、s5：计算顶点位置变化率；

17、s6：更新该目标的顶点水平li stx、垂直变化率队列li sty、顶点水平变化次数count_xc和垂直变化次数count_yc；

18、s7：判断火焰目标，由s6得到目标顶点水平变化次数count_xc和垂直变化次数count_yc；

19、当count_xc≥n_x且count_yc≥n_y时，认为该目标为火焰。

20、优选地，所述s5步骤包括：

21、s51：分别计算顶点水平方向变化绝对值δx和顶点垂直方向变化绝对值δy，δx＝|x_1-x_2|，δy＝|y_1-y_2|；

22、s52：依下列公式计算顶点水平方向变化率xc和顶点垂直方向变化率yc，

23、xc＝δx/((area1+area2)/2)，yc＝δy/((area1+area2)/2)；

24、优选地，所述s6步骤包括：

25、s61：当xc_mi n≤xc≤xc_max时，执行本s6，否则跳过本s6；

26、当|xc_i-xc|≤xce时，将li stx元素xc_i更新为其平均值(xc_i+xc)/2；当|xc_i-xc|>xce时，将xc加入li stx中，并更新count_xc的值为count_xc+1；

27、s62：当yc_mi n≤yc≤yc_max时，执行本s，否则跳过本s；当|yc_i-yc|≤yce时，将li sty元素yc_i更新为其平均值(yc_i+yc)/2；当|yc_i-yc|>yce时，将xc加入li sty中，并更新count_yc的值为count_yc+1。

28、通过采用前述设计方案，本发明的有益效果是：本发明将目标跳动时顶点两个方向的位置变化率及特定帧数内其变化的次数作为火焰目标的判断指标，更符合火焰跳动的实际规律，即火焰最高点位置的变化及其变化的无规律性及多样性；而一般干扰源大多数顶点位置变化率范围不同于火焰目标，或者该变化率呈现一定的重复性，虽然从面积变化率上判断疑似火焰，但不属于火焰目标顶点位置变化率范围，或者其变化次数达不到火焰的顶点变化率次数。因此，本发明可以较好地解决室外环境下反光及车灯引起的火灾误报问题。

技术特征：

1.一种基于红外火焰顶点变化率的火灾识别系统，其特征在于：包括图像预处理模块，负责从红外摄像头读取经过红外滤光之后的实时视频，并逐帧进行提取yuv数据、彩色图像灰度化、图像中值滤波、图像二值化、膨胀腐蚀等；

2.一种基于红外火焰顶点变化率的火灾识别方法，其特征在于：该火焰识别方法包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种基于红外火焰顶点变化率的火灾识别方法，其特征在于：所述s5中计算顶点位置变化率的步骤包括：

4.根据权利要求2所述的一种基于红外火焰顶点变化率的火灾识别方法，其特征在于：所述s6步骤包括：

技术总结本发明公开了一种基于红外火焰顶点变化率的火灾识别系统及识别方法，包括图像预处理模块、提取疑似目标模块、计算目标数据模块、目标匹配模块、计算顶点位置变化率模块、计算顶点位置变化率次数模块、判火模块。本发明将目标跳动时顶点两个方向的位置变化率及特定帧数内其变化的次数作为火焰目标的判断指标，更符合火焰跳动的实际规律，即火焰最高点位置的变化及其变化的无规律性及多样性；而一般干扰源大多数顶点位置变化率范围不同于火焰目标，或者该变化率呈现一定的重复性，虽然从面积变化率上判断疑似火焰，但不属于火焰目标顶点位置变化率范围，或者其变化次数达不到火焰的顶点变化率次数。技术研发人员：刘丽媗,庄坤森受保护的技术使用者：福建省宇安机电设备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1