一种综合算法增强与光学增强的火场去火焰图像处理方法技术

本发明专利技术属于图像处理技术领域，公开了一种综合算法增强与光学增强的火场去火焰图像处理方法，将照明设备和摄像头设置在对准被观测对象的同一侧，照明设备的光线方向与摄像头的观测方向一致，被观测对象位于被观测火场的环境中，摄像头的镜头前端加载有滤光片；通过摄像头获取火场采集视频图像；采用序列图像的低值滤波法对火场采集视频图像进行图像增强处理，得到增强图像。本发明专利技术能够解决现有技术中火灾现场图像中的火焰遮挡无法有效去除的问题，能够大幅增强去除火焰图像的清晰度。

【技术实现步骤摘要】
一种综合算法增强与光学增强的火场去火焰图像处理方法
本专利技术属于图像处理
，更具体地，涉及一种综合算法增强与光学增强的火场去火焰图像处理方法。
技术介绍
在过去，火灾研究者和消防员不得不在建筑烧毁之前和之后进行测量，以确定大火迅速发展的不同方式，以及导致建筑物的倒塌的原因。但是大多数工具和传感器在大火时都不起作用。即使从远处看，摄像头也无法正常工作：因为火焰遮蔽、淹没了图像的大部分。研究者无法看到火灾内部，因为一切都看起来都是红色的。虽然使用高强度照明可以增强现场光线，但这还不足以获得清晰的视野。计算机专业的专家一般在采集图像后，通过对图像进行去噪，增强，去烟雾等计算机算法处理，来对模糊图像，遮盖图像进行图像增强以及图像信息处理。但是这些方法不能从根本上增强图像清晰度，作用有限，而且很少有方法适用于火场及高温工业场景的图像观测与采集。基于光照能够对图像观测有一定的提升清晰度的效果，但效果并不明显。计算机方法也能够去除高温厂的部分烟雾模糊，但是对于火焰的遮挡也很难有效果。因为这些图像都是对已受到高温辐射场污染的图像进行处理，图像本身已受到影响，再去除影响的效果不是很好。而采用探照灯进行光照增强的方法也不能有效去除火焰的遮挡。总的来说，不管是计算机图像处理方法还是光学照明方法都不能够从原理上消除火焰高温辐射等对于观测现场的遮盖影响。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种综合算法增强与光学增强的火场去火焰图像处理方法，解决了现有技术中火灾现场图像中的火焰遮挡无法有效去除的问题。本专利技术提供一种综合算法增强与光学增强的火场去火焰图像处理方法，包括以下步骤：步骤1、将照明设备和摄像头设置在对准被观测对象的同一侧，所述照明设备的光线方向与所述摄像头的观测方向一致，所述被观测对象位于被观测火场的环境中，所述摄像头的镜头前端加载有滤光片；通过所述摄像头获取火场采集视频图像；步骤2、采用序列图像的低值滤波法对所述火场采集视频图像进行图像增强处理，得到增强图像。优选的，所述滤光片采用带通范围为400纳米至600纳米的带通滤光片。优选的，所述滤光片包括第一滤光片和第二滤光片，所述第一滤光片的中心波长为470纳米，所述第二滤光片的中心波长为440纳米。优选的，所述照明设备采用蓝光LED。优选的，所述序列图像的低值滤波法为：对所述火场采集视频图像中的多帧图像进行时间序列上的低灰度值滤波，针对多帧图像对应的同一像素点位置，获得每帧图像在该像素点位置上的像素值；针对每帧图像，若所述像素值高于第一像素值，则滤除此帧图像在该像素点位置上的像素值，否则保留此帧图像在该像素点位置上的像素值；针对多帧图像对应的每个像素点位置，采用上述方法进行低灰度值滤波处理，得到所述增强图像。优选的，针对每一个像素点位置，保留时间序列上该像素点位置对应的像素值最小值。优选的，每帧图像I包括被观测目标图像L和火焰图像Lf，所述火场采集视频图像表示为：It＝Lt+Lft式中，It表示t时刻对应的采集图像，Lt表示t时刻对应的被观测目标图像，Lft表示t时刻对应的火焰图像，t＝1,2，……，n；假设Lft的分布区间为[a,b]，且服从(μ，σ2)的正态分布；对多帧图像进行最小值滤波，有：Imin＝min{L1+Lf1,L2+Lf2,KLn+Lfn}＝L+min{Lf1,Lf2,KLfn}＝L+a式中，Imin为进行最小值滤波后得到的增强图像。优选的，所述摄像头与计算机连接，通过所述计算机存储所述火场采集图像；通过所述计算机对所述火场采集图像进行图像增强处理。优选的，所述照明设备和所述摄像头上包装有锡箔纸，以防止高温损害。本专利技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：在专利技术中，将照明设备和摄像头设置在对准被观测对象的同一侧，照明设备的光线方向与摄像头的观测方向一致，被观测对象位于被观测火场的环境中，摄像头的镜头前端加载有滤光片，首先通过摄像头获取火场采集视频图像，然后采用序列图像的低值滤波法对火场采集视频图像进行图像增强处理，得到增强图像。本专利技术结合光学方法和图像处理方法，在图像观测前就采用光学方法使得光线中的火焰成分被滤除，其他波段成分的光线图像被完整的记录下来，从采集上大大减少了高温火场图像中的火焰，然后对采集到的图像进行图像增强，能够去除残留火焰信号，大幅增强去除火焰图像的清晰度。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种综合算法增强与光学增强的火场去火焰图像处理方法对应的高温火场观测系统的示意图；图2为标准火焰辐射的光谱图；图3为一般CCD接收外界光线的波段范围示意图；图4为高温火场观测系统的火场实验效果示意图；图5为利用图像增强算法去除视频图像中的火焰信号的前后对比图；其中，上排图像为原视频图像；下排图像为上排图像的增强图像，方框区域对应火焰信号被抑制区域的图像对比。其中，1-计算机、2-摄像头、3-照明设备、4-滤光片、5-被观测火场、6-被观测目标。具体实施方式为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。本实施例提供了一种综合算法增强与光学增强的火场去火焰图像处理方法，包括以下步骤：步骤1、将照明设备和摄像头设置在对准被观测对象的同一侧，所述照明设备的光线方向与所述摄像头的观测方向一致，所述被观测对象位于被观测火场的环境中，所述摄像头的镜头前端加载有滤光片；通过所述摄像头获取火场采集视频图像；步骤2、采用序列图像的低值滤波法对所述火场采集视频图像进行图像增强处理，得到增强图像。其中，所述滤光片采用带通范围为400纳米至600纳米的带通滤光片。所述照明设备采用蓝光LED。例如，所述滤光片包括第一滤光片和第二滤光片，所述第一滤光片的中心波长为470纳米，所述第二滤光片的中心波长为440纳米。其中，所述序列图像的低值滤波法为：对所述火场采集视频图像中的多帧图像进行时间序列上的低灰度值滤波，针对多帧图像对应的同一像素点位置，获得每帧图像在该像素点位置上的像素值；针对每帧图像，若所述像素值高于第一像素值，则滤除此帧图像在该像素点位置上的像素值，否则保留此帧图像在该像素点位置上的像素值；针对多帧图像对应的每个像素点位置，采用上述方法进行低灰度值滤波处理，得到所述增强图像。具体的，可以针对每一个像素点位置，保留时间序列上该像素点位置对应的像素值最小值。每帧图像I包括被观测目标图像L和火焰图像Lf，所述火场采集视频图像表示为：It＝Lt+Lft式中，It表示t时刻对应的采集图像，Lt表示t时刻对应的被观测目标图像，Lft表示t时刻对应的火焰图像，t＝1,2，……，n。假设Lft的分布区间为[a,b]，且服从(μ，σ2)的正态分布；对多帧图像进行最小值滤波，有：Imin＝min{L1+Lf1,L2+本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种综合算法增强与光学增强的火场去火焰图像处理方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、将照明设备和摄像头设置在对准被观测对象的同一侧，所述照明设备的光线方向与所述摄像头的观测方向一致，所述被观测对象位于被观测火场的环境中，所述摄像头的镜头前端加载有滤光片；通过所述摄像头获取火场采集视频图像；/n步骤2、采用序列图像的低值滤波法对所述火场采集视频图像进行图像增强处理，得到增强图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种综合算法增强与光学增强的火场去火焰图像处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将照明设备和摄像头设置在对准被观测对象的同一侧，所述照明设备的光线方向与所述摄像头的观测方向一致，所述被观测对象位于被观测火场的环境中，所述摄像头的镜头前端加载有滤光片；通过所述摄像头获取火场采集视频图像；
步骤2、采用序列图像的低值滤波法对所述火场采集视频图像进行图像增强处理，得到增强图像。


2.根据权利要求1所述的综合算法增强与光学增强的火场去火焰图像处理方法，其特征在于，所述滤光片采用带通范围为400纳米至600纳米的带通滤光片。


3.根据权利要求1所述的综合算法增强与光学增强的火场去火焰图像处理方法，其特征在于，所述滤光片包括第一滤光片和第二滤光片，所述第一滤光片的中心波长为470纳米，所述第二滤光片的中心波长为440纳米。


4.根据权利要求1所述的综合算法增强与光学增强的火场去火焰图像处理方法，其特征在于，所述照明设备采用蓝光LED。


5.根据权利要求1所述的综合算法增强与光学增强的火场去火焰图像处理方法，其特征在于，所述序列图像的低值滤波法为：
对所述火场采集视频图像中的多帧图像进行时间序列上的低灰度值滤波，针对多帧图像对应的同一像素点位置，获得每帧图像在该像素点位置上的像素值；针对每帧图像，若所述像素值高于第一像素值，则滤除此帧图像在该像素点位置上的像素值，否则保留此帧图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓伟，胡雪婷，刘清堂，吴林静，魏艳涛，徐家臻，
申请(专利权)人：华中师范大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42