基于DSP的圖像型火災(zāi)探測系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、火災(zāi)是嚴(yán)重威脅人們生命財(cái)產(chǎn)安全的常見災(zāi)害之一，研究火災(zāi)的探測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對火災(zāi)的實(shí)時探測與預(yù)警極為重要。傳統(tǒng)的感溫、感煙等火災(zāi)探測方法在大空間、多干擾等場合下已經(jīng)不能滿足應(yīng)用要求，而圖像型火災(zāi)探測技術(shù)，其信息采集具有不與外界直接接觸以及采集范圍廣的特點(diǎn)。這種信息采集特點(diǎn)，使得圖像型火災(zāi)探測技術(shù)成為大空間、多干擾場所火災(zāi)探測的有效方法?；赑C機(jī)的圖像處理系統(tǒng)具有成本高、不易安裝等缺點(diǎn)，因此嵌入式系統(tǒng)成為圖像型火災(zāi)探測系統(tǒng)的最佳選擇。本課題

2、目的是設(shè)計(jì)一套基于DSP的圖像型火災(zāi)探測系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)區(qū)域的火災(zāi)檢測與預(yù)警。
　　本文首先在分析國內(nèi)外有關(guān)火災(zāi)識別技術(shù)及其研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合嵌入式技術(shù)、圖像處理以及模式識別，對基于DSP的圖像型火災(zāi)探測系統(tǒng)進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)，主要包括圖像處理模塊、圖像采集模塊、系統(tǒng)存儲模塊。其中圖像采集模塊包括圖像采集前端以及圖像的采集設(shè)計(jì)等；系統(tǒng)存儲模塊包括同步存儲、異步存儲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及CPLD功能設(shè)計(jì)等。其次對傳統(tǒng)的火災(zāi)圖像預(yù)處理流程

3、加以改進(jìn)，提出了一種基于連通域標(biāo)記的新型火焰圖像濾波方法，更有效的對椒鹽噪聲、孔洞噪聲加以去除，提高火焰圖像預(yù)處理效果。本文所用預(yù)處理流程為：首先對火焰圖像采用迭代法進(jìn)行二值化，然后對二值圖像進(jìn)行連通域標(biāo)記，最后在連通域標(biāo)記的基礎(chǔ)上應(yīng)用本文提出的新型濾波方法對火災(zāi)圖像進(jìn)行濾波。在完成火焰圖像預(yù)處理基礎(chǔ)上，結(jié)合火焰原始圖像特點(diǎn)，提出了早期火災(zāi)圖像識別的四個判據(jù)：火焰的面積變化率、火焰的相對穩(wěn)定性、火焰的圓形度以及火焰的尖角特性。在基于DS

4、P的火災(zāi)探測平臺上提取上述四個判據(jù)的六個特征值。根據(jù)系統(tǒng)識別要求設(shè)計(jì)了三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行了大量的火焰以及其相關(guān)干擾實(shí)驗(yàn)，提取相關(guān)特征值。以此為樣本，在 PC機(jī)上應(yīng)用 MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱，對本文設(shè)計(jì)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加以訓(xùn)練，以獲得網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和各節(jié)點(diǎn)偏置。并最終將訓(xùn)練完成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)移至基于DSP的火災(zāi)探測系統(tǒng)平臺上，應(yīng)用其進(jìn)行火災(zāi)的識別。最后對系統(tǒng)進(jìn)行了硬件以及軟件實(shí)現(xiàn)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了本文系統(tǒng)火災(zāi)探測與預(yù)警的準(zhǔn)