基于视频图像处理的明火识别与定位研究

作     者：苏兆熙 

作者单位：华东交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：熊国良;刘举平

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：视频图像处理 明火识别与定位 双目视觉定位 

摘      要：每年全国因火灾造成了大量的人员伤亡和财产损失，面对严峻的消防安全问题，加大对火灾的实时监控和检测力度尤为重要。只有快速而准确地检测火灾是否发生，并在最短时间将火灾扑灭，才能大大减少火灾带来的损失。 目前，检测火灾的方法有很多，传统的火灾检测方法是使用粒子传感器，通过检测火灾现场的烟雾、温度、气体、光线等参数变化，进行报警。其缺点是距离的限制和漏报误报情况严重，容易受到外界环境的影响和干扰，使用范围和应用领域不够广泛等。近年来，部分学者在火灾检测技术上进行了深入的研究，尤其是基于图像处理技术，已经成为热点。但现有的运用图像处理技术进行火灾识别的系统往往复杂，不能在现实生活中得到普遍的应用。主要原因是提取特征过多，算法复杂，在准确的基础上，延长了检测的时间，现实意义不大。本文重点研究火灾发生时的明火检测，目的是提高火灾检测系统的实时性、稳定性和可靠性，达到快且准。 首先，在分析前人研究成果的基础上，对火灾图像的提取进行了改进。通过在摄像机前安装滤光片，将可见光滤除，对火灾发生时火焰辐射集中在800nm-1100nm波段的光谱高通。 其次，利用信息融合技术，对火灾图像的圆形度、频率和尖角三个特征信息进行融合，作为识别火灾的判据。将火灾图像的质心运动和面积变化作为辅助特征，用来分析火灾的火势变化情况。在保证准确率的前提下，简化了算法，提高了火灾识别的速度。 第三，利用双目视觉定位技术，对火灾发生的位置进行准确定位，研究分析了基于线性模型的定位方法和基于摄像机视角的定位方法，并通过大量实验数据对比和综合考虑，最终采用基于摄像机视角的定位方法。 最后，利用MATLAB GUI构建火灾自动识别与定位一体化操作系统，如发生火灾将立即报警，并将火灾现场位置的三维坐标传输给消防水炮，实现自动灭火。通过多次现场试验，本系统测试状态较好，满足现场需要。