基于數(shù)字圖像處理的火焰檢測(cè)算法研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是城市人口的急劇增加和城市化進(jìn)程的飛速發(fā)展，高層建筑和大空間場(chǎng)所越來(lái)越多，火災(zāi)的防范和發(fā)現(xiàn)變得越來(lái)越緊迫。傳統(tǒng)型火災(zāi)探測(cè)技術(shù)在大空間、大面積、環(huán)境比較惡劣和室外壞境等場(chǎng)所不能很好發(fā)揮現(xiàn)有火災(zāi)探測(cè)設(shè)備的作用。在這一情況下，基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的火災(zāi)報(bào)警技術(shù)作為目前一種新型有效的早期火災(zāi)探測(cè)技術(shù)，必將受到人們的關(guān)注，也必將具有廣闊的應(yīng)用前景和使用價(jià)值。 本文在分析火災(zāi)火焰圖像特征的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)

2、并實(shí)現(xiàn)基于紅外圖像的火焰檢測(cè)算法。算法主要采用統(tǒng)計(jì)背景模型的減背景法來(lái)分割疑似火焰目標(biāo)，采用離散余弦來(lái)描述疑似火焰目標(biāo)高度的變化，采用分散度、尖角數(shù)目以及火焰高度變化來(lái)表征火焰目標(biāo)，采用火警概率模型來(lái)判別火焰目標(biāo)。 本文的主要內(nèi)容如下： 1、介紹了傳統(tǒng)型火災(zāi)探測(cè)技術(shù)的不足和基于數(shù)字圖像處理的火災(zāi)探測(cè)技術(shù)的研究背景和意義、國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)、研究遇到的問(wèn)題以及發(fā)展趨勢(shì)。 2、簡(jiǎn)單介紹了數(shù)字圖像處理技術(shù)的預(yù)處理算法，分割

3、算法的技術(shù)、評(píng)價(jià)和發(fā)展和當(dāng)前跟蹤算法的研究現(xiàn)狀。詳細(xì)介紹了基于閾值、基于邊緣、基于區(qū)域增長(zhǎng)和基于特定理論的圖像分割算法，并重點(diǎn)描述了基于玻爾茲曼原理的分割算法和基于統(tǒng)計(jì)背景模型的減背景法的原理和算法，給出了對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 3、本文從實(shí)驗(yàn)角度詳細(xì)討論火災(zāi)火焰的五個(gè)圖像特征：面積變化規(guī)律、邊緣變化規(guī)律、形態(tài)變化規(guī)律、閃爍變化規(guī)律和整體移動(dòng)變化規(guī)律，分別給出五個(gè)特征的具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 對(duì)于面積變化，由于其干擾比較大需與其他特征

4、判據(jù)結(jié)合使用。 對(duì)于邊緣變化，本文采用尖角判定算法，在結(jié)合其他學(xué)者研究的基礎(chǔ)上，驗(yàn)證并確定適合本文算法判定的尖角數(shù)目的閾值。 對(duì)于形體變化，本文討論了質(zhì)心、一階矩、分散度、偏心度和相似度等判定參數(shù)；給出火災(zāi)火焰和干擾目標(biāo)的質(zhì)心、一階矩、分算度、相似度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；由此確定了火焰與干擾之間的在上述參數(shù)上的差別以及各參數(shù)上的判定閾值。 對(duì)于閃爍變化，由于采樣頻率的限制，本文采用火焰高度的變化代替火焰閃爍特征。火焰高度會(huì)

5、隨著火焰的閃爍而發(fā)生變化，其變化規(guī)律與火焰閃爍頻率存在著直接聯(lián)系且與干擾源之間存在著很大差別。同時(shí)火焰高度參數(shù)提取相對(duì)常規(guī)的邊緣編碼要更容易些且數(shù)值單一。本文采用離散余弦來(lái)描述疑似目標(biāo)的高度變化。 對(duì)于整體移動(dòng)變化，本文給出通過(guò)質(zhì)心來(lái)計(jì)算火焰目標(biāo)的整體移動(dòng)的公式。 本文討論了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)判定算法和基于概率統(tǒng)計(jì)判定算法的兩種判定算法。 4、在對(duì)火災(zāi)火焰的數(shù)字圖像特征研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)基于紅外圖像的火焰檢測(cè)算