智能视频火灾探测算法研究

摘要

计算机多媒体技术和网络技术的发展将视频监控带入了全新的时代，通过视频监控系统进行火灾探测也越来越受到人们的重视。不同于传统的火灾探测方法，基于视频的火灾探测可以在火灾早期进行预警，并直观地展示火场信息，具有很大的优势。本文提出了一种基于视频的火灾探测算法，该算法可以检测不同环境中的烟雾和火焰，并给出起火点的位置信息。
　　区别于大多数算法，本文可以同时检测烟雾和火焰，并绘出其轮廓。在背景建立、更新及前景提取的基础上，对运动区域进行烟雾、火焰特征判别。火焰判别采用颜色、质心稳定性、闪烁频率作为依据。
　　背景图像的质量随着烟雾浓度的增加而下降，造成背景图像结构相似度值的降低，本文的第一个创新点在于提出了基于结构相似度的视频烟雾检测算法，通过计算并分析可疑烟雾区域与同一背景区域的结构相似度值及其随时间的变化率，不仅可以检测烟雾，排除干扰物，还可以得到烟雾浓度与图像亮度之间的定性关系。
　　在检测到烟雾或火灾存在后，自动计算起火点三维坐标，是本文的另一个创新点。本文提出的基于双目立体视觉原理的火灾定位算法，将双目立体视觉引入火灾探测领域，使两个摄像机光轴平行进行拍摄，对于检测到的烟雾和火焰区域采用特征匹配的方法进行区域匹配。根据两个摄像机成像时构成的相似三角形，可以推导出计算起火点位置的公式，根据公式和已知的摄像机位置及参数，可以实时计算起火点三维坐标。
　　算法在不同环境、光照、距离、浓度等条件下进行了测试，实验结果表明算法有很高的准确率和效率，可以有效排除各种干扰，并准确定位起火点。

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1 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题的研究背景及意义

1.3 课题的国内外研究现状

1.4 课题的研究内容及创新点

1.5 本文的组织安排

2 烟雾的图像特征分析及探测方法

2.1 烟雾颜色模型

2.2 烟雾的小波高频能量分析

2.3 烟雾的结构相似度分析

2.4基于结构相似度的视频烟雾检测算法

2.5 本章小结

3 火焰的图像特征分析及探测方法

3.1 火焰颜色模型

3.2 火焰质心稳定特性

3.3 火焰闪烁频率

3.4火焰区域探测及提取

3.5本章小结

4 基于双目立体视觉原理的火灾定位算法

4.1 起火点位置计算

4.2 不同摄像机画面中的运动区域匹配

4.3基于双目立体视觉原理的火灾定位算法流程及实验结果

4.4 本章小结

5 火灾探测及定位系统整体结构和测试结果

5.1 智能视频火灾探测系统

5.2 实验平台

5.3 火灾检测算法测试

5.4 火灾定位算法测试

5.5 与已有算法对比

5.6 算法性能分析

5.7 本章小结

6 总结与展望

致谢

参考文献

附录1 攻读学位期间发表学术论文目录