室内烟雾检测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于视频图像的室内烟雾检测方法及系统，该室内烟雾检测方法包括：获取视频图像，通过普通的监控摄像头获取视频图像；初步检测烟雾，通过分析每帧图像的梯度和灰度信息，获取当前帧图像内的初步烟雾检测区域；精确检测烟雾，在获取的初步烟雾检测区域中滤除虚假区域，获取该段视频的精确烟雾检测区域。与现有技术相比，本发明专利技术具有对室内烟雾灵敏度高，抗干扰性强，实现了大空间的室内视频烟雾检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及火灾检测，特别是涉及一种基于视频图像的室内烟雾检测方法及系统。
技术介绍
随着经济的飞速发展，各种高层的建筑群体不断涌现。在高层建筑中，人口密集、财产集中，其消防安全问题就凸现出来。传统的火灾检测技术主要有感温、感烟、感光及复合型等模式。这些技术不仅在灵敏度和可靠性方面有待提高，而且不能对火灾最初的信号做出反应。因此，近年来积极研究图像型火灾检测技术，该技术可在多粉尘、高湿度的室内环境中使用，对火灾初始信号具有很高的灵敏度，具有很好的应用前景。 上述图像型火灾检测多集中在图像型火焰检测上。但是，在多数场合，火灾烟雾的产生早于明火的出现，因此图像型烟雾检测比图像型火焰检测具有更高的灵敏度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种对室内火灾灵敏度高，抗干扰性强，误报率低，适合于大空间的室内视频烟雾检测方法。 为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的 本专利技术提供了一种基于视频图像的室内烟雾检测方法，该室内烟雾检测方法包括 获取视频图像，通过普通的监控摄像头获取视频图像； 初步检测烟雾，通过分析每帧图像的梯度和灰度信息，获取当前帧图像内的初步烟雾检测区域； 精确检测烟雾，在获取的初步烟雾检测区域中滤除虚假区域，获取该段视频的精确烟雾检测区域。 根据本专利技术，所述初步检测烟雾包括如下步骤 灰度化处理，将输入的视频帧中的彩色图像进行灰度化处理，以获取其灰度图像； 计算灰度图像的梯度变化，计算当前灰度图像的梯度与前一帧灰度图像的梯度的差值，以获取灰度图像的梯度变化； 计算灰度图像的灰度变化，对获取的灰度图像进行常规的平滑滤波后，计算当前帧灰度图像的灰度与前一帧灰度图像的灰度的差值，以获取灰度图像的灰度变化； 获取符合烟雾梯度条件的区域，获取灰度图像的梯度差值的绝对值小于阈值1的区域，该区域即为符合烟雾梯度条件的区域。其中，所述阈值1为10 30之间； 获取符合烟雾灰度条件的区域，计算得到当前帧灰度与前一帧灰度的差值；若灰度差值小于阈值2，且大于阈值3，则提取该区域，该区域即为符合烟雾灰度条件的区域。其中，所述阈值2优选为15 25之间；所述阈值3优选为1 3之间。 根据块检测滤除梯度的虚假块区域，根据统计4X4模块内梯度点的个数来块检 测滤除梯度的虚假块区域，进一步滤除不符合烟雾梯度条件的包括干扰块区域和噪声块区 域的虚假块区域；确定虚假块区域的方法是当4X4模块内梯度点的个数大于阈值4时， 则认为该区域为虚假块区域。其中，所述阈值4为4 6之间。 根据块检测滤除灰度的虚假块区域，根据统计4X4模块内梯度点的个数来实现 块检测滤除灰度的虚假块区域，以进一步滤除不符合烟雾灰度条件的包括干扰块区域和噪 声块区域的虚假块区域；确定虚假块区域的方法是当4X4模块内梯度点的个数大于阈值 4时，则认为该区域为虚假块区域； 获取同时符合梯度条件和灰度条件的区域，获取同时符合梯度条件和灰度条件的 区域，就得到既符合梯度条件又符合灰度条件的初步检测烟雾区域。 根据本专利技术，所述精确检测烟雾包括对当前初步烟雾检测区域进行烟雾对比度 检测、烟雾连续性检测、烟雾相似性检测、和获取精确的烟雾区域。 其中，所述烟雾对比度检测包括对当前初步检测烟雾区域的对比度检测和初步检 测烟雾区域变化的对比度检测；所述当前初步检测烟雾区域的对比度检测的方法是计算 当前初步检测烟雾区域的灰度直方图的中间阈值5的灰度值跨度，若该跨度小于阈值6时， 则保留，否则将该区域滤除。其中，所述阈值5优选为55% 65%之间；所述阈值6优选为 90 110之间。 初步检测烟雾区域变化的对比度检测的方法是将相邻两帧初步检测烟雾区域的 灰度值进行相减取绝对值，以得到它们的灰度差值图像，分别统计灰度差值图像的灰度值 在灰度范围l的像素点的个数r^、灰度差值图像的灰度值在灰度范围2的像素点的个数rv 初步检测烟雾区域的像素点的个数n3，当大于ni/n3阈值7且n2/n3小于阈值8时，则保留该 区域，否则将该区域滤除。其中，所述灰度范围1为1 20 ;所述灰度范围2为40 200 ; 所述阈值7优选为0. 4 0. 6之间；所述阈值8优选为0. 05 0. 2之间。 其中，所述烟雾连续性检测包括对当前初步检测烟雾区域的连续性检测和初步检 测烟雾区域变化的连续性检测； 其中，所述当前初步检测烟雾区域的连续性检测的方法是计算当前初步检测烟 雾区域的灰度值大于阈值9的像素个数与当前初步检测烟雾区域内总像素个数的比值，若 该比值小于设定的阈值10，则保留该区域，否则将该区域滤除。其中，所述阈值9优选为5 15之间；所述阈值10优选为0. 2 0. 4之间。 所述初步检测烟雾区域变化的连续性检测的方法是将相邻两帧初步检测烟雾区 域的梯度值进行相减取绝对值，以得到它们的梯度差值图像，计算梯度差值图像小于阈值 11的像素个数与初步检测烟雾区域总像素个数的比值，若该比值小于阈值12，则保留该区 域，否则将该区域滤除。其中，所述阈值11优选为10 30之间；所述阈值12优选为0. 4 0. 6之间。 其中，烟雾的相似性检测是对相邻两帧初步检测烟雾区域的灰度值进行相减取绝 对值，以得到差值区域，计算该差值区域内小于设定的阈值13的像素个数与该差值区域总 像素个数的比值，若该比值小于阈值14，则保留该区域，否则将该区域滤除。其中，所述阈值 13优选为10 30之间；所述阈值14优选为0. 4 0. 6之间。 根据本专利技术，获取精确的烟雾区域，对烟雾的对比度检测、烟雾连续性检测、烟雾的相似性检测处理后的结果区域求交(求交是指计算相交的部分)，以获得烟雾区域。 根据专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种室内烟雾检测系统，该室内烟雾检测系 统包括 获取视频图像模块，用于通过普通的监控摄像头获取视频图像； 初步检测烟雾模块，用于通过分析每帧图像的梯度和灰度信息，获取当前帧图像内的初步烟雾检测区域； 精确检测烟雾模块，用于在获取的初步烟雾检测区域中滤除虚假区域，获取该段 视频的精确烟雾检测区域。 根据本专利技术，所述初步检测烟雾模块包括 灰度化处理模块，用于将输入的视频帧中的彩色图像进行灰度化处理，以获取其 灰度图像； 计算灰度图像的梯度变化模块，用于计算当前灰度图像的梯度与前一帧灰度图像 的梯度的差值，以获取灰度图像的梯度变化； 计算灰度图像的灰度变化模块，用于对获取的灰度图像进行常规的平滑滤波后， 计算当前帧灰度图像的灰度与前一帧灰度图像的灰度的差值，以获取灰度图像的灰度变 化； 获取符合烟雾梯度条件的区域模块，用于获取灰度图像的梯度差值的绝对值小于 阈值1的区域，该区域即为符合烟雾梯度条件的区域； 获取符合烟雾灰度条件的区域模块，用于计算得到当前帧灰度与前一帧灰度的差 值； 根据块检测滤除梯度的虚假块区域模块，用于根据统计4X4模块内梯度点的个 数来块检测滤除梯度的虚假块区域，进一步滤除不符合烟雾梯度条件的包括干扰块区域和 噪声块区域的虚假块区域； 根据块检测滤除灰度的虚假块区域模块，用于根据统计4X4模块内梯度点的个 数来实现块检测滤除灰度的虚假块区域，以进一步滤除不符合烟雾灰度条件的包括干扰块 区域和噪声块区域的虚假块区域； 获取同时符合梯度条件和灰度条件的区域模块，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于视频图像的室内烟雾检测方法，其特征在于，该室内烟雾检测方法包括如下步骤：（１）获取视频图像，通过普通的监控摄像头获取视频图像；（２）初步检测烟雾，通过分析每帧图像的梯度和灰度信息，获取当前帧图像内的初步烟雾检测区域；和（３）精确检测烟雾，在获取的初步烟雾检测区域中滤除虚假区域，获取该段视频的精确烟雾检测区域。

【技术特征摘要】
一种基于视频图像的室内烟雾检测方法，其特征在于，该室内烟雾检测方法包括如下步骤(1)获取视频图像，通过普通的监控摄像头获取视频图像；(2)初步检测烟雾，通过分析每帧图像的梯度和灰度信息，获取当前帧图像内的初步烟雾检测区域；和(3)精确检测烟雾，在获取的初步烟雾检测区域中滤除虚假区域，获取该段视频的精确烟雾检测区域。2. 根据权利要求1所述的室内烟雾检测方法，其特征在于，所述初步检测烟雾包括如下步骤灰度化处理，将输入的视频帧中的彩色图像进行灰度化处理，以获取其灰度图像；计算灰度图像的梯度变化，计算当前灰度图像的梯度与前一帧灰度图像的梯度的差值，以获取灰度图像的梯度变化；计算灰度图像的灰度变化，对获取的灰度图像进行常规的平滑滤波后，计算当前帧灰度图像的灰度与前一帧灰度图像的灰度的差值，以获取灰度图像的灰度变化；获取符合烟雾梯度条件的区域，获取灰度图像的梯度差值的绝对值小于阈值1的区域，该区域即为符合烟雾梯度条件的区域；获取符合烟雾灰度条件的区域，计算得到当前帧灰度与前一帧灰度的差值；若灰度差值小于阈值2，且大于阈值3，则提取该区域，该区域即为符合烟雾灰度条件的区域；根据块检测滤除梯度的虚假块区域，根据统计4X4模块内梯度点的个数来块检测滤除梯度的虚假块区域，进一步滤除不符合烟雾梯度条件的包括干扰块区域和噪声块区域的虚假块区域；确定虚假块区域的方法是当4X4模块内梯度点的个数大于阈值4时，则认为该区域为虚假块区域；根据块检测滤除灰度的虚假块区域，根据统计4X4模块内梯度点的个数来实现块检测滤除灰度的虚假块区域，以进一步滤除不符合烟雾灰度条件的包括干扰块区域和噪声块区域的虚假块区域；确定虚假块区域的方法是当4X4模块内梯度点的个数大于阈值4时，则认为该区域为虚假块区域；获取同时符合梯度条件和灰度条件的区域，获取同时符合梯度条件和灰度条件的区域，就得到既符合梯度条件又符合灰度条件的初步检测烟雾区域。3. 根据权利要求1所述的室内烟雾检测方法，其特征在于，所述精确检测烟雾包括对当前初步烟雾检测区域进行烟雾对比度检测、烟雾连续性检测、烟雾相似性检测、和获取精确的烟雾区域。4. 根据权利要求3所述的室内烟雾检测方法，其特征在于，所述烟雾对比度检测包括对当前初步检测烟雾区域的对比度检测和初步检测烟雾区域变化的对比度检测；其中，当前初步检测烟雾区域的对比度检测的方法是计算当前初步检测烟雾区域的灰度直方图的中间阈值5的灰度值跨度，若该跨度小于阈值6时，则保留，否则将该区域滤除；初步检测烟雾区域变化的对比度检测的方法是将相邻两帧初步检测烟雾区域的灰度值进行相减取绝对值，以得到它们的灰度差值图像，分别统计灰度差值图像的灰度值在灰度范围l的像素点的个数A、灰度差值图像的灰度值在灰度范围2的像素点的个数rv初步检测烟雾区域的像素点的个数n3，当大于ni/n3阈值7且n2/n3小于阈值8时，则保留该区域，否则将该区域滤除。5. 根据权利要求3所述的室内烟雾检测方法，其特征在于，所述烟雾连续性检测包括对当前初步检测烟雾区域的连续性检测和初步检测烟雾区域变化的连续性检测；其中，所述当前初步检测烟雾区域的连续性检测的方法是计算当前初步检测烟雾区域的灰度值大于阈值9的像素个数与当前初步检测烟雾区域内总像素个数的比值，若...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙楠，班华忠，菅云峰，陆奇星，
申请(专利权)人：北京智安邦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]