开放环境下基于小波分析的烟雾检测技术研究

摘要

开放环境下林区烟雾的在线视频监控对森林资源的保护、社会生产的可持续性等有着重要的作用。本文在浙江省重大科技专项——基于太阳能的森林火灾监测技术与系统研制项目的支持下,实现开放环境下基于TI DM642平台嵌入式智能烟雾在线监测系统。本文的主要工作及贡献如下:
　　 (1)构建了视频监控系统软硬件平台。
　　 在硬件框架上,对烟雾算法平台的硬件平台框架进行构建,其中平台以DM642为主要模块,实现了视频采集、视频在本地播放和现场图像的远程传送。在软件框架上,以烟雾算法实现和与其它模块进行通信为目的,使用DSP/BIOS建立多线程调度、线程间通信和中断处理,以完成烟雾算法搭载的软件框架的实现和与摄像机、远程主机信息交互的任务。
　　 (2)提出了适应开放环境的在线烟雾检测算法
　　 本文提出了开放环境下的在线烟雾智能检测算法。本算法在统计建模基础上进行建模,以可疑区域提取,使用组合颜色与KALMAN模型和自适应GMM模型,接着在基于小波的表达的基础上对烟雾轮廓,区域特征进行时域上提取,通过将时域上烟雾多帧的特征输入到BP神经网络进行烟雾或者伪烟雾的模式的判定,最终确定可疑区域是否为真实烟雾。烟雾模型建立在开放环境下林区数据的基础上,能够在全天候光照变化情况下进行参数的自适应。本文还提出烟雾动态特征中的基于小波表达的烟雾轮廓,区域特性的方法,该方法能够很好的体现烟雾在时域的变化特征,能够区分出烟雾和非烟雾物体。在分类器上,本文提出了基于模式的神经网络判定机制,对多帧做出一次判定,能够有效的减小烟雾检测的误判。
　　 (3)完成系统的在开放环境下整体调试
　　 本课题是浙江省重大科技专项支持下进行,自2008起,烟雾算法系统整体的软硬件平台搭建完成,并完成了智能烟雾算法时域上动态特征的选取与烟雾算法最终移植。最终在学校树林和绍兴林区两处进行了系统的整体测试,系统运行稳定并能够正确的区分出烟雾和伪烟物体。本项目于2011年5月30日通过省科技厅验收。