基于视频的火灾检测的系统和方法技术方案

一种用于使用由视频检测器提供的视频输入的逐块处理来识别火灾的方法。视频输入被分成多个帧（４２），并且每个帧被分成多个块（４４）。关于与所述多个块的每个块来计算视频度量（４６），以及基于所计算的视频度量来标识包含火灾的存在的块（７４）。然后火灾的检测被传送到警报系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及计算机视觉和模式识别，并且特别涉及用于检测火灾存在的视频分析。
技术介绍
检测火灾的存在的能力在许多方面(包括关于人类安全和财产的安全)都很重要。特别地，由于火灾的快速扩张速率，所以尽可能早地检测出火灾的存在很重要。用于检测火灾的传统装置包括颗粒采样(即烟雾检测器)和温度传感器。虽然精确，但是这些方法包括若干缺点。例如，传统的颗粒或烟雾检测器需要烟雾物理上到达传感器。在一些应用中，火灾的位置或通风(ventilated air)系统的存在阻止烟雾到达检测器达延长的时间长度，从而使火灾时间延长。典型的温度传感器需要传感器物理上被定位于靠近火灾，这意味着温度传感器直到火灾已经扩展到温度传感器的位置才能感测到火灾。此外，这些系统都不能提供关于火灾的大小、位置或强度的数据。 火灾的视频检测提供了对这些问题中的一些问题的解决方案。尽管视频通常被认为是可见光谱图像，但是最近开发的对红外光谱和紫外光谱敏感的视频检测器进一步增强了视频火灾检测的可能性。现有技术中许多视频内容分析算法是已知的。然而，这些算法常常由于视频内容算法曲解视频数据而导致诸如虚警(false positive)之类的问题。因此，开发一种改进的分析视频数据以确定火灾的存在的方法是有益的。
技术实现思路
此处公开了一种用于基于视频输入来检测火灾的存在的方法。该视频输入包括若干单独的帧，其中每个帧被分成多个块。对该多个块的每一个执行视频分析，计算若干视频特征或度量(metrics)。判定逻辑基于根据一个或多个帧所计算的视频特征和度量来确定火灾的存在。 在另一个方面中，基于视频的火灾检测系统基于由视频检测器捕获的视频输入来确定火灾的存在。所捕获的视频输入被提供给视频识别系统，该视频识别系统包括但不限于帧缓冲器、块分割器(divider)、逐块视频度量提取器和判定逻辑。帧缓冲器存储由视频检测器提供的视频输入(通常以连续的帧提供)。块分割器将该多个帧中的每个帧分成多个块。逐块视频度量提取器计算与该多个块中的每个块相关联的至少一个视频度量。基于关于该多个块中的每个块而计算的视频度量的结果，判定逻辑确定在该多个块的任何一个中是否存在烟雾或火灾。附图说明 图1是视频检测器和视频处理系统的功能框图。 图2A和2B图示了由视频检测器提供的连续帧以及将帧再分成处理块。 图3是视频处理系统在基于由视频检测器提供的数据检测火灾的存在中所采用4的视频分析算法的流程图。具体实施例方式本专利技术基于由一个或多个视频检测器提供的视频输入来提供火灾检测。视频检测器可以包括摄影机或其它视频数据捕获设备。术语视频输入一般被用来指代表示两个或三个空间维度的视频数据以及定义时间维度的连续帧。火灾检测可以基于视频输入的一维、二维、三维或四维处理。一维处理通常由处理单独像素在连续帧中的值的时间序列组成。二维处理通常由处理帧的全部或一部分组成。三维处理由在一时刻处理所有三个空间维度或处理二维帧的序列组成。四维处理由处理所有三个空间维度的时间序列组成。通常，因为火灾的自遮挡(self-occluding)特性以及可能地检测器数目和它们各自的视野的限制，不太可能整个三维信息都可用。然而，此处所教导的技术可以被应用于整个或部分三空间维度数据。 例如，在使用二维处理算法的实施例中，视频输入被分成多个连续的帧，每个帧表示一时刻(instant in time)。每个帧可以被分成多个块。视频分析算法被独立地应用于该多个块中的每个块，并且视频分析的结果指示特定块是否包含火灾的存在。视频分析包括对该多个块的每个块执行空间变换，并且空间变换的结果提供关于该块的纹理(texture)的信息，该块的纹理可以与例如所学得的模型相比较，以确定所检测到的纹理是否指示火灾的存在。 图1是火灾检测系统10的功能框图，该火灾检测系统10包括至少一个视频检测器12、视频识别系统14和警报系统16。由视频检测器12捕获的视频图像被提供给视频识别系统14，该视频识别系统14包括执行在视频识别系统14中所示出的功能步骤所必需的硬件和软件。由视频检测器12给视频识别系统14提供视频可以通过许多方式中的任何一种，例如通过硬布线连接、通过专用无线网络、通过共用无线网络等等。视频识别系统14中包含的硬件包括但不限于视频处理器以及存储器。包括在视频识别系统14中的软件包括视频内容分析软件，将关于图3中示出的算法来更详细地描述该视频内容分析软件。 视频识别系统14包括但不限于帧缓冲器18、块分割器20、逐块视频度量提取器22和判定逻辑24。视频检测器12捕获若干连续的视频图像或帧。来自视频检测器12的视频输入被提供给帧缓冲器18，该帧缓冲器暂时存储若干单独的帧。帧缓冲器18可以保留一个帧、每个连续的帧、连续帧的子采样，或可以仅存储用于周期性分析的某个数量的连续帧。帧缓冲器18可以通过许多方式中的任何一种来实施，该许多方式包括分开的硬件或作为计算机存储器的指定部分。帧缓冲器18存储的帧被提供给块分割器20，该块分割器20将每个帧分成多个块。每个块包含若干像素。例如，在一个实施例中，块分割器20将每个帧分成多个八个像素乘八个像素的方形块。在其他实施例中，改变块的形状和包括在每个块中的像素的数目以适合特定的应用。 将该多个块中的每个块提供给逐块视频度量提取器22，其将视频分析算法(在图3中示出)应用于每个块以生成若干视频特征或度量。由逐块视频度量提取器22计算的视频度量被提供给判定逻辑24，该判定逻辑24基于所提供的视频度量来确定该多个块中的每个块是否指示火灾的存在。如果判定逻辑24指示火灾的存在，那么判定逻辑24与警报系统16通信以指示火灾的存在。判定逻辑24还可以为警报系统16提供关于所检测的火灾的位置数据、大小数据和强度数据。这允许警报系统16更具体地响应于所检测的火灾，例如通过将灭火工作仅引导至所指示的位置。 图2A和图2B分别图示了将视频帧30a和30b分别分成块32a和32b。图2A和图2B还图示了使用逐块处理相比其他方法的益处。图2A示出了在时间T1的视频检测器输入(即第一帧30a)和块32a在视频帧30a中的位置。类似地，图2B示出了在时间T2的视频检测器输入(即第二帧30b)和块32b在视频帧30b中的位置。图2A和图2B图示了使视频帧的逐块处理特别好地适于检测火灾存在的独特火灾特征。与其他类型的视频识别应用(例如面部识别)不同，没有必要处理整个帧来识别火灾的存在。例如，对人脸的一小部分执行视频分析不能提供足够的信息来识别特定的人或甚至不能识别出存在人。因此，面部识别需要对整个帧进行处理(典型地构造图像的高斯金字塔)，这大大地增加了计算复杂性。如图2A和图2B所示，通过提供逐块处理在本专利技术中避免了这一等级的计算复杂性。 火灾的独特特性是仅基于较大的火灾的小的采样来识别火灾的能力。例如，对整个视频帧30a或30b执行的视频内容算法将识别出火灾的存在。然而，因为火灾的本质，仅对块32b和32b执行的视频内容算法也指示火灾的存在。这允许将视频帧30a和30b分成多个单独的块(诸如块30)，且对单独的块执行视频内容分析。该处理的益处是可以以高精确度水平来检测位于视频帧的一小部分中的火灾的存在。这还允许确定火灾的位置和大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种执行视频分析以检测火灾的存在的方法，该方法包括：获取包括单独的帧的视频数据（４２）；将所述单独的帧的每一个分成多个块（４４）；计算与所述多个块的每一个相关联的视频度量（４６）；以及至少部分基于所计算的与所述多个块的每一个相关联的视频度量来确定是否存在火灾（７４）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：Z熊，PY彭，AM芬，MA莱利克，
申请(专利权)人：UTC消防及保安公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]