【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及消防模拟训练领域，尤其涉及一种仿真火烟一体装置及与真火的相似性分析方法。
技术介绍
1、在现代船舶的运行中，火灾危险源的种类和数量繁多，火灾事故的危险性巨大，消防灭火水平对火灾事故的控制具有至关重要的作用。消防灭火水平的提升极大依赖消防训练的强度和水平。传统消防训练采用柴油作为真火燃料，消防训练的灭火过程可控性较差，同时柴油燃烧过程中产生大量的有毒有害气体和烟颗粒，造成严重的环境污染。近年来，采用清洁的丙烷气体作为燃料的燃气模拟燃烧器在消防训练中得到广泛应用。然而由于实际消防训练过程中，丙烷燃烧为无烟燃烧过程，与真实油火燃烧过程相比，无烟环境无法为消防训练提供有效的训练压力和阻力，影响训练的真实性。因此开发火烟一体化装置，并进行相似度评估至关重要。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种仿真火烟一体装置及与真火的相似性分析方法。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、本专利技术提供一种仿真火烟一体装置及与真火的相似性分析系统，包括：热烟装置、燃气模拟燃烧器和视频火烟相似度分析装置；其中：
4、热烟装置，包括：烟油储罐、烟箱、风机和出烟口；风机运转产生负压将烟油从储罐内吸入烟箱，并加热产生烟雾，由出烟口喷出；
5、燃气模拟燃烧器，包括：燃烧盘、丙烷气站、控制柜；通过控制柜控制丙烷气体流量，并在燃烧盘内点燃产生气体火焰；
6、视频火烟相似度分析装置，包括：双
7、本专利技术提供一种仿真火烟一体装置及与真火的相似性分析方法，包括以下步骤：
8、步骤1、通过双目摄像机采集分别油火和仿真火的视频图像，对视频图像进行分帧处理和图像预处理，得到火烟图像，即火焰图像和烟雾图像；
9、步骤2、火烟图像形态学分析：对预处理后的油火和仿真火的火烟图像进行hog和lss特征提取和融合，并将融合后特征向量送入核函数支持向量机进行svm训练和分类识别，并对火烟图像几何基元及其对应强度值分析；
10、步骤3、火烟图像感官相似性分析：根据强度值分析结果进行火烟图像灰度值分析，构建基于灰度值的图像感官相似性模型，进行火烟图像感官相似性分析；
11、步骤4、根据相似性分析的结果，评估仿真火与真实的油火的相似性。
12、进一步地，本专利技术的所述步骤1的方法包括：
13、对视频进行分帧处理获取大量图像样本，对于红外图像与热成像图像的处理采用阈值二值化处理，在此基础上应用图形学、形态学变换消除噪点、补充断点。
14、进一步地，本专利技术的所述步骤1的方法包括：
15、对视频进行分帧处理获取大量图像样本，考虑建立标准火焰数据集，手工进行图像分割工作，利用非线性中值滤波算法对输入图像进行预处理，去除噪声干扰，同时保留梯度边缘细节信息。
16、进一步地，本专利技术的所述步骤2的方法包括：
17、使用方向梯度直方图hog和局部自相似描述子lss提取图像特征，分别获取图像梯度边缘和相似形状几何特征并进行特征融合；融合的特征向量送入径向基rbf核函数支持向量机svm进行训练和分类识别。
18、进一步地，本专利技术的所述步骤2中的几何基元及其对应强度值的计算方法为：
19、几何基元和其对应的强度值，即图像表示中同时反应了其几何或形状特征和强度特征，利用图像f1和f2在标准比较空间w下的投影pwt和pwg之间的距离实现图像f1和f2的相似性的比较；
20、考虑到火焰本身发生的跳动、闪烁与震荡并不完全是一个变量或者几何形状问题，存在一定的概率分布，采用欧氏距离与f散度综合完成对相似性的度量；
21、给定空间域上ω上形如下式的图像f(x,y),g(x,y)∈l2(ω)：
22、
23、其中，图像f和g对空间域的划分分别是：f＝f(f1,f2,…,fn)和对应所产生的形状空间分别记为f、g；
24、图像f1和f2在标准比较空间w上的投影分别是：
25、
26、
27、此时，图像f和g相对标准比较空间w的相似性度量问题就转化为空间w中的p维向量pwf和pwg的相似性度量问题；对线性空间中的向量，使用各种距离来度量其相似性或差异性；在欧氏距离下，图f和g在标准比较空间w下的距离定义为：
28、
29、f散度是一个函数，衡量两个分布p，q之间的区别；
30、
31、
32、其中函数f|x|满足：f(x)为凸函数，且f(1)＝0；
33、选用f(x)＝xlog(x)，即kl-散度。
34、进一步地，本专利技术的所述步骤3的方法包括：
35、根据灰度直方图数据，将图像转换为特征向量，并利用对比图象的向量余弦值，进行图像相似度计算，计算方法为：
36、
37、式中，ai和bi为图像特征向量a和b的分量；
38、在火烟图像余弦相似度计算时，将图片的灰度级划分为64个区，并对每个区的4个值进行求和运算，并将结果作为火焰图像的特征向量，再根据计算对比图象的余弦相似度，判断火烟图像的相似性。
39、本专利技术产生的有益效果是：
40、1、首先进行了火焰与烟雾形态学分析，使用方向梯度直方图hog和局部自相似描述子lss提取图像特征，分别获取图像梯度边缘和相似形状几何特征并进行特征融合；最后，融合的特征向量送入径向基rbf核函数支持向量机svm进行训练和分类识别，分析出烟雾和火焰形态等数据；这种方法的识别率更高，够更加准确的识别出烟雾和火焰。
41、2、其次采用了烟雾和火焰图像相似性分析，根据灰度直方图数据，将图像转换为特征向量，并利用对比图象的向量余弦值，进行图像相似度计算，再根据计算对比图象的余弦相似度，判断火烟图像的相似性，能够精确的对火烟图像进行识别和判断，算法识别度高。
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1.一种仿真火烟一体装置及与真火的相似性分析系统，其特征在于，包括：热烟装置、燃气模拟燃烧器和视频火烟相似度分析装置；其中：
2.一种仿真火烟一体装置及与真火的相似性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的仿真火烟一体装置及与真火的相似性分析方法，其特征在于，所述步骤1的方法包括：
4.根据权利要求1所述的仿真火烟一体装置及与真火的相似性分析方法，其特征在于，所述步骤1的方法包括：
5.根据权利要求1所述的仿真火烟一体装置及与真火的相似性分析方法，其特征在于，所述步骤2的方法包括：
6.根据权利要求1所述的仿真火烟一体装置及与真火的相似性分析方法，其特征在于，所述步骤2中的几何基元及其对应强度值的计算方法为：
7.根据权利要求1所述的仿真火烟一体装置及与真火的相似性分析方法，其特征在于，所述步骤3的方法包括：
【技术特征摘要】
1.一种仿真火烟一体装置及与真火的相似性分析系统，其特征在于，包括：热烟装置、燃气模拟燃烧器和视频火烟相似度分析装置；其中：
2.一种仿真火烟一体装置及与真火的相似性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的仿真火烟一体装置及与真火的相似性分析方法，其特征在于，所述步骤1的方法包括：
4.根据权利要求1所述的仿真火烟一体装置及与真火的相似性分析方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨满江，王洋，高瀚林，房玉吉，余淞洋，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：
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