视频火灾检测方法、装置及系统与流程

本发明涉及视频火灾检测有关的技术领域，具体而言，涉及一种视频火灾检测方法、装置及系统。

背景技术：

火灾是一种具有很大破坏性和多发性的灾害，尤其是随着人们在生产生活中用火用电的不断增多，对用火用电的管理不慎，或者由于设备故障甚至放火等多种原因导致火灾，对人类的生命财产构成了巨大的威胁。因此，及时地发现火情并采取有效的保护措施，将火灾带来的危害降到最小，保证人们的生命财产安全，一直以来都是人们的研究课题。

现有的监控系统仅含有视频监控功能，现有的火灾检测是以烟雾传感器、温度传感器等采集相应数据作为判断是否发生火灾的依据，在较大空间的室内和室外大范围应用时需安装多个烟雾传感器及温度传感器，因此花费的成本较高；因此，现有的技术方案中为了能实时监控室内或者室外情况，并且能有效检测火灾的发生，在同一空间中既要搭建复杂的视频监控网络，同时还要搭建独立的火灾检测系统网络，而视频监控网络以及火灾检测系统网络的独立搭建不仅会占据大量的空间，而且增加了成本。

因此，如何解决视频监控网络与火灾检测系统网络中占据空间大且花费成本较高的问题是目前面临的一大课题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种视频火灾检测方法，以解决现有视频监控网络与火灾检测系统网络独立搭建存在的占据空间大、成本较高的问题。

另，本发明实施例的目的还在于提供一种视频火灾检测装置。

另，本发明实施例的目的还在于提供一种视频火灾检测系统。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种视频火灾检测系统，所述视频火灾检测系统包括数据源端、服务器和客户端，其中，所述数据源端用于提取视频图像，将所述视频图像转换成HSV图像，根据预先设定的HSV阈值范围构建所述HSV图像的掩模，对所述掩模进行开运算和闭运算，消除图像噪声，对消除噪声的掩模进行轮廓检测，当检测出所述掩模有轮廓时，对所述轮廓对应的视频图像的区域进行标识，所述数据源端还用于将所述视频图像发送给所述服务器；所述服务器用于将所述视频图像转发给所述客户端；所述客户端用于显示所述视频图像。

进一步地，所述数据源端还用于当检测出所述掩模有轮廓时，发出报警信号。

第二方面，本发明实施例还提供了一种视频火灾检测方法，所述视频火灾检测方法包括：提取视频图像；将所述视频图像转换成HSV图像；根据预先设定的HSV阈值范围构建所述HSV图像的掩模；对所述掩模进行轮廓检测，当检测到轮廓时，则判定发生火情；将视频图像发送至服务器，以便于所述服务器将该视频图像转发至客户端，以通过所述客户端显示所述视频图像。

进一步地，所述对所述掩模进行轮廓检测的步骤之前还包括步骤：对所述掩模进行开运算和闭运算，消除图像噪声。

进一步地，所述视频火灾检测方法还包括：当检测出所述掩模有轮廓时，发出报警信号。

进一步地，所述视频火灾检测方法还包括：当检测出所述掩模有轮廓时，对所述轮廓对应的视频图像的区域进行标识。

第三方面，本发明实施还提供了一种视频火灾检测装置，应用于数据源端，所述视频火灾检测装置包括：

视频采集模块，用于提取视频图像；

图像转换模块，用于将所述视频图像转换成HSV图像；

掩模构建模块，用于根据预先设定的HSV阈值范围构建所述HSV图像的掩模；

轮廓检测模块，用于对所述掩模进行轮廓检测，当检测到轮廓时，则判定发生火情。

发送模块，用于将视频图像发送至一服务器，以便于所述服务器将该视频图像转发至一客户端，以通过所述客户端显示所述视频图像。

进一步地，所述视频火灾检测装置还包括：

去噪模块，用于对所述掩模进行开运算和闭运算，消除图像噪声。

进一步地，所述视频火灾检测装置还包括：

报警模块，用于当检测出所述掩模有轮廓时，发出报警信号。

进一步地，所述视频火灾检测装置还包括：

标识模块，用于当检测出所述掩模有轮廓时，对所述轮廓对应的视频图像的区域进行标识。

与现有技术相比，本发明提供的视频火灾检测方法、装置及系统，通过数据源端提取视频图像，将视频图像转换成HSV图像，根据预先设定的HSV阈值范围构建HSV图像的掩模，对该掩模进行轮廓检测，当检测出有轮廓时，则判定发生火情，并将该视频图像发送给服务器，服务器将该视频图像转发给客户端，客户端显示该视频图像。本发明的视频火灾检测方法、装置及系统将火灾检测与视频监控统一，简化了网络搭建，减少了成本，节约了空间。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明较佳实施例提供的视频火灾检测系统的示意图。

图2为本发明较佳实施例提供的数据源端的方框示意图。

图3为本发明较佳实施例提供的视频火灾检测装置的功能模块示意图。

图4本发明较佳实施例提供的视频火灾检测方法的流程示意图。

图标：10-视频火灾检测系统；100-数据源端；200-服务器；300-客户端；400-网络；110-视频火灾检测装置；1101-视频采集模块；1102-图像转换模块；1103-掩模构建模块；1104-去噪模块；1105-轮廓检测模块；1106-报警模块；1107-标识模块；1108-发送模块；111-存储器；112-存储控制器；113-处理器；114-外设接口；115-音频单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，是本发明较佳实施例提供的视频火灾检测系统10的示意图。该视频火灾检测系统10包括数据源端100、服务器200和客户端300，该服务器200可以通过网络400分别与数据源端100、客户端300进行通信连接，以实现服务器200与数据源端100之间、服务器200与客户端300之间的数据通信或交互。该数据源端100可以是若干个摄像头。在本实施例中，该数据源端100通过移植嵌入式Linux系统和开源计算机视觉库(Open Source Computer Vision Library，OpenCV)，以及安装摄像头驱动等完成开发环境的搭建，视频的采集及火灾检测处理均通过开源计算机视觉库来实现。该服务器200可以是网络服务器、数据库服务器、云端服务器等，其操作系统可以是Linux系统，该服务器200作为视频图像的接收中转，用于将数据源端100发来的视频图像转发给客户端300。该客户端300可以是个人电脑(personal computer，PC)、平板电脑等用于播放视频、图像抓拍的客户端，该客户端300的操作系统可以是Linux系统、Windows系统等。

在本实施例中，该视频火灾检测系统10工作时，数据源端100和客户端300首先绑定服务器200的IP地址和端口以实现网络连接，建立数据源端100与客户端300之间的通信。该数据源端100通过Python网络接口将视频图像发送到服务器200，该服务器200在Linux系统下运行Python编写的网络接口程序，当监听到网络400的连接请求后，立即将数据源端100发来的视频图像转发给客户端300，客户端300接收并显示该视频图像。

如图2所示，是本发明较佳实施例提供的数据源端100的方框示意图。该数据源端100包括视频火灾检测装置110、存储器111、存储控制器112、处理器113、外设接口114、音频单元115。

所述存储器111、存储控制器112、处理器113、外设接口114、音频单元115各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述视频火灾检测装置110包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器111中或固化在所述数据源端100的操作系统(operating system，OS)中的软件功能模块。所述处理器113用于执行存储器111中存储的可执行模块，例如所述视频火灾检测装置110包括的软件功能模块或计算机程序。

其中，存储器111可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器111用于存储程序，所述处理器113在接收到执行指令后，执行所述程序。

处理器113可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器113可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器113也可以是任何常规的处理器等。

所述外设接口114将各种输入/输出装置(例如音频单元115)耦合至所述处理器113以及所述存储器111。在一些实施例中，外设接口114、处理器113以及存储控制器112可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，它们可以分别由独立的芯片实现。

所述音频单元115向用户提供音频接口，其可包括一个或多个麦克风、一个或者多个扬声器以及音频电路。

如图3所示，是本发明较佳实施例提供的视频火灾检测装置110的功能模块示意图。该视频火灾检测装置110应用于数据源端100，该视频火灾检测装置110包括视频采集模块1101、图像转换模块1102、掩模构建模块1103、去噪模块1104、轮廓检测模块1105、报警模块1106、标识模块1107、发送模块1108。

所述视频采集模块1101用于提取摄像头采集的视频图像。

所述图像转换模块1102用于将该视频图像转换成HSV(Hue，Saturation，Value)图像。一般从视频中获取的图像为RGB格式的图像，而RGB图像在图像分割以及特征提取中不适用，HSV是根据颜色的直观特性创建的颜色空间，H表示色调，S表示饱和度，V表示色彩的亮度信息，将RGB图像转换到HSV图像有利于图像分割及特征提取。

所述掩模构建模块1103用于根据预先设定的HSV阈值范围构建所述HSV图像的掩模。在本实施例中，对该HSV图像进行二值化处理，使整个图像只有黑和白两个状态，呈现出明显的黑白效果。

在本发明的较佳实施例中，预先设定HSV阈值范围就是设置HSV阈值到火焰颜色的范围，其包括HSV阈值上限和HSV阈值下限，在本实施例中，HSV的阈值范围通过在OpenCV的HSV颜色空间中通过实验获得，经实验测试，得出火灾发生时火焰的HSV值为[5,150,150]，因此在本实施例中，可以设定该HSV阈值上限为[130,255,255]，该HSV阈值下限为[120,100,100]，需要说明的是，HSV阈值范围的上下限根据实际需要设定，比如还可设定火HSV阈值上限为[125,255,255],下限为[110,100,100]，本实施例对此不做限定。在构建掩模时，若HSV值在预先设定的HSV阈值范围之内，则这部分图像呈白色；若HSV值大于预先设定的HSV阈值上限或者小于预先设定的HSV阈值下限，则这部分图像呈黑色。

所述去噪模块1104用于对所构建的掩模进行开运算和闭运算，消除图像噪声。在本实施例中，由于在构建掩模时，会出现一些随机噪声如孤立点等，将对火焰检测产生影响以致带来误差，本实施例通过去噪模块1104可以较好地消除这些随机噪声带来的影响，提高火焰区域的提取效果。

所述轮廓检测模块1105，用于对该掩模进行轮廓检测，当检测到轮廓时，则判定发生火情。

在本发明的较佳实施例中，若经过去噪的掩模呈现出明显的黑白效果，该轮廓检测模块1105就将白色区域的外轮廓绘制出来，该白色区域即为火焰区域。

所述报警模块1106用于当检测到该掩模有轮廓时，发出报警信号。在本实施例中，检测到掩模有轮廓时，该报警模块1106则调用报警程序驱动所述音频单元115，所述音频单元115发出报警信号，以提醒用户发生火情。同时，在检测到该掩模有轮廓时，所述标识模块1107在该轮廓对应的视频图像的区域进行标识。在本发明的较佳实施例中，通过绘制包围该轮廓的矩形框来标识出该区域，也即是说，该矩形框所包围的区域就是火焰区域，通过对火焰区域进行标识，便于用户查看火焰区域。

发送模块1108用于将视频图像发送至服务器200，以便于所述服务器200将该视频图像转发至客户端300，以通过所述客户端300显示所述视频图像。当所述轮廓检测模块1105没有检测到轮廓时，所述发送模块1108发送的视频图像为视频采集模块1101提取的视频图像；当所述轮廓检测模块1105检测到轮廓时，所述发送模块1108发送的视频图像为经标识模块1107处理后得到的标识出火焰区域的视频图像。

如图4所示，是本发明较佳实施例提供的视频火灾检测方法的流程示意图。需要说明的是，本发明所述的视频火灾检测方法并不以图3以及以下所述的具体顺序为限制。应当理解，在其它实施例中，本发明所述的视频火灾检测方法其中部分步骤的顺序可以根据实际需要相互交换，或者其中的部分步骤也可以省略或删除。下面将对图3所示的具体流程进行详细阐述。

步骤S101，提取视频图像。该视频图像通过摄像头采集得到。其中，该步骤S101可以通过所述视频采集模块1101实现。

步骤S102，将该视频图像转换成HSV(Hue，Saturation，Value)图像。一般从视频中获取的图像为RGB格式的图像，而RGB图像在图像分割以及特征提取中不适用，HSV是根据颜色的直观特性创建的颜色空间，H表示色调，S表示饱和度，V表示色彩的亮度信息，将RGB图像转换到HSV图像有利于图像分割及特征提取。其中，该步骤S102可以通过所述图像转换模块1102实现。

步骤S103，根据预先设定的HSV阈值范围构建所述HSV图像的掩模。在本实施例中，对该HSV图像进行二值化处理，使整个图像只有黑和白两个状态，呈现出明显的黑白效果。预先设定HSV阈值范围就是设置HSV阈值到火焰颜色的范围，其包括HSV阈值上限和HSV阈值下限，在本实施例中，HSV的阈值范围通过在OpenCV的HSV颜色空间中通过实验获得，经实验测试，得出火灾发生时火焰的HSV值为[5,150,150]，因此在本实施例中，可以设定该HSV阈值上限为[130,255,255]，该HSV阈值下限为[120,100,100]，需要说明的是，HSV阈值范围的上下限根据实际需要设定，比如还可设定火HSV阈值上限为[125,255,255],下限为[110,100,100]，本实施例对此不做限定。在构建掩模时，若HSV值在预先设定的HSV阈值范围之内，则这部分图像呈白色；若HSV值大于预先设定的HSV阈值上限或者小于预先设定的HSV阈值下限，则这部分图像呈黑色。其中，该步骤S103可以通过所述掩模构建模块1103实现。

步骤S104，对所构建的掩模进行开运算和闭运算，消除图像噪声。在本实施例中，由于在构建掩模时，会出现一些随机噪声如孤立点等，将对火焰检测产生影响以致带来误差，本实施例通过开运算和闭运算可以较好地消除这些随机噪声带来的影响，提高火焰区域的提取效果。其中，该步骤S104可以通过所述去噪模块1104实现。

步骤S105，对该掩模进行轮廓检测，当检测到轮廓时，则判定发生火情。在本发明的较佳实施例中，若经过去噪的掩模呈现出明显的黑白效果，就将该掩模中白色区域的外轮廓绘制出来，该白色区域即为火焰区域。其中，该步骤S105可以通过所述轮廓检测模块1105实现。

步骤S106，当检测出该掩模有轮廓时，发出报警信号。在本实施例中，检测到掩模有轮廓时，则调用报警程序驱动所述音频单元115，所述音频单元115发出报警信号，以提醒用户发生火情。其中，该步骤S106可以通过所述报警模块1106实现。

步骤S107，当检测出该掩模有轮廓时，对该轮廓对应的视频图像的区域进行标识。在本发明的较佳实施例中，通过绘制包围该轮廓的矩形框来标识出该区域，也即是说，该矩形框所包围的区域就是火焰区域，通过对火焰区域进行标识，便于用户查看火焰区域。其中，该步骤S107可以通过所述标识模块1107实现。

步骤S108，将视频图像发送至服务器200，以便于所述服务器200将该视频图像转发至客户端300，以通过所述客户端300显示所述视频图像。当所述步骤S105没有检测到轮廓时，所述步骤S108中发送的视频图像为所述步骤S101提取到的视频图像；当所述步骤S105检测到轮廓时，所述步骤S108发送的视频图像为经所述步骤S107处理后得到的标识出火焰区域的视频图像。其中，该步骤S108可以通过所述发送模块1108实现。

综上所述，本发明提供的视频火灾检测方法、装置及系统，通过数据源端提取视频图像，将视频图像转换成HSV图像，根据预先设定的HSV阈值范围构建HSV图像的掩模，对该掩模进行轮廓检测，当检测出有轮廓时，则判定发生火情，并将该视频图像发送给服务器，服务器将该视频图像转发给客户端，客户端显示该视频图像。另外，当检测到有轮廓时，还要发出报警信号，以提醒用户发生火情，同时在视频图像上用矩形框标识出火焰区域再发送出去；当没有检测到轮廓时，就将数据源端采集得到的视频图像发送出去。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。