计算机视觉在早期森林火灾探测中的应用研究

摘要

森林火灾目前己成为一个全球性的问题。因此，为减少森林火灾的损失，世界各国非常重视林火探测技术的研究。为防止火灾发生，森林火灾探测已成为人们普遍关心和深入研究的课题。随着计算机技术和数字图像处理技术的发展，一种基于计算机视觉的智能化森林火灾探测技术便成为可能。本文通过对数字图像处理技术的研究，实现了多种早期森林火灾探测和识别算法。 本文系统地讨论了森林火灾发展过程以及在此过程中呈现的主要物理现象。在此基础上，讨论了早期森林火灾的烟雾特征和火焰特征，通过对这些特征的研究发现一些规律和特性为火灾的探测提供了重要的依据。介绍了火灾图像的增强、滤波、形态学处理、边缘提取等图像处理技术以及最大熵阈值分割、区域生长和Otsu阈值分割等算法，并进行了实验对比。提出了时间-空间域分割法和背景恢复分割法，较好地提取了烟雾前景。通过将数种分割算法综合起来，有效地对火焰区域进行跟踪和分割。在论文最后，讨论了早期森林火灾图像识别技术。分别对火灾烟雾和火焰图像的识别技术进行了研究。对于烟雾，我们利用其形状几何特性和烟雾表现出来的时频特性提出了一系列的识别算法。对于火焰，本文分析了火灾火焰的边缘变化、形体变化、整体移动特性和闪烁频率等规律，并提出了相应的识别算法。实验结果表明，本文所给出的算法能够较好地实现对早期森林火灾的探测和识别。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外发展现状

1.3计算机视觉在早期森林火灾探测中的应用

1.3.1计算机视觉

1.3.2计算机视觉在早期森林火灾探测中的应用

1.4论文主要内容及安排

1.5本章小结

第二章早期森林火灾的特征

2.1森林火灾发展过程

2.2森林火灾的特征

2.2.1可提供图像信息的早期火灾物理现象

2.2.2早期森林火灾烟雾特征

2.2.3早期森林火灾火焰特征

2.3本章小结

第三章早期森林火灾的图像处理

3.1图像处理研究的内容

3.2森林火灾图像与处理

3.2.1火灾图像增强处理

3.2.2火灾图像滤波处理

3.2.3形态学处理

3.2.4图像的边缘提取

3.3火灾图像的分割处理

3.3.1图像分割技术简介

3.3.2二维最大熵阈值法图像分割技术

3.3.3区域生长法分割图像

3.3.4 Otsu阈值选取法

3.4早期森林火灾烟雾图像分割研究

3.4.1时间-空间域联合分割法

3.4.2背景恢复分割法

3.5早期森林火灾火焰图像分割研究

3.5.1图像序列中火焰区域的定位和初始分割

3.5.2图像序列中火焰分割

3.6本章小结

第四章早期森林火灾的图像识别

4.1早期森林火灾烟雾图像的识别

4.1.1烟雾图像的光学特性

4.1.2烟雾的形态变化分析

4.1.3基于小波变换的烟雾识别

4.1.4总结

4.2早期森林火灾火焰图像的识别

4.2.1火焰的边缘变化分析

4.2.2火焰形体变化分析

4.2.3火焰的闪烁规律

4.2.4 小结

4.3本章小结

第五章总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢