一种基于i1i2i3颜色空间的火焰检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于I1I2I3颜色空间的火焰检测方法，属于计算机视觉识别的
技术领域。
【背景技术】
[0002] 在传统的火焰检测技术中，检测效果往往受限于传感器的位置和数量。因此，在大 型体育场馆，森林等大范围场景下常常受限。由于不受空间、地点等因素的限制，基于计算 机视觉的火焰检测技术得到越来越多的关注。在基于计算机视觉的火焰检测中，往往会利 用到火焰的颜色特征、纹理特征、火焰动态变化特征等等。本发明主要基于火焰的颜色特征 和纹理特征两个方面。基于计算机视觉的火焰检测算法大致分为两步：1)检测静态图像中 的疑似火焰区域，也叫候选区域。在该部分的研宄中，常用的技术为提取火焰的颜色，纹理， 边界等特征。2)利用静态图像检测出来的疑似区域，在时间轴上提取特征，进一步确认是否 属于着火点。
[0003]针对火焰识别和检测方法，现有技术包括多种：
[0004]西安交通大学学报于2006年7月第10卷第7期发表的《一种基于视频多特征融 合的火焰识别算法》，其中记载的采集图像中的火焰特征，不是视频序列，易于处理具有镜 头运动的视频序列。而本发明是基于块处理方式，可实现内在的并行处理，速度更快。
[0005]《计算机用于与软件》于2014年1月第31卷第1期发表的《一种基于视频的火焰 检测方法》，该文章与本发明的区别之处在于，1)I1I2I3颜色空间的利用不同，根据先验知 识，本发明假定火焰处于I1I2I3颜色空间内一定区域内，该文对颜色的利用较为简单；2) 本发明是基于块处理方式，可实现内在的并行处理，速度更快。
【发明内容】
[0006]针对现有技术的不足，本发明提供一种基于I1I2I3颜色空间的火焰检测方法。该 方法适用于森林防火检测，大型场馆防火检测，基于内容的图像检索等领域。
[0007]本发明的技术方案如下：
[0008]-种基于II1213颜色空间的火焰检测方法，步骤如下：
[0009]1)通过公式（I)，将目标图像中每个像素值从RGB颜色空间转换到IJ2I3颜色空 间：
[0010]
[0011] 所述RGB颜色空间和I1I2I3颜色空间都是数字图像处理中表示彩色图像的颜色 模型，每个颜色模型均含三个独立分量，所述RGB颜色空间和I1I2I3颜色空间之间的转换 公式为（I);
[0012] 2)将所述目标图像分给成若干个4x4的子块，如附图1所示，对每个子块分配一个 是否为火焰的标记，形成标记矩阵为flag(i，j)，其中i，j为子块在flag矩阵中的横纵坐 标，flag矩阵示意见附图2 ;
[0013] 3)针对每个子块，分别计算Ip12, 13三个分量的均值：
[0017] 4)均值归一化，对步骤3)中的三个分量的均值归一化处理，处理后的数据范围为 0-1，方法如下：
[0022] 5)预先在I1I2I3颜色空间统计出火焰对应区域，当所述ml、m2、m3的值分别位于 所述火焰对应区域时，则认为该4x4子块为火焰区域，具体判别算法满足下述规则：
[0023]a)ml和m2的值满足等式（IV)或者等式（V)
[0026] b)ml和m3的值满足等式（VI)
[0028] c)m2和m3的满足等式（VII)
[0030] 6)针对flag矩阵，使用3x3的窗口，从上到下，从左到右，步长为1，滑过所述flag 矩阵，当4x4子块的均值ml、m2、m3满足步骤5)所述的等式，则将该4x4子块标记为1 ;如 果所述3x3的窗口中超过半数的窗口标记为1，则判断位于3x3的窗口中心的子块所在的 4x4子块所对应的图像区域为火焰区域，否则为非火焰区域，示意见附图6。
[0031] 本发明的有益效果是：
[0032] 1)本发明所述检测方法可应用于静态图像，不需要很长的视频序列即可提取出图 像中的火焰点。
[0033] 2)本发明所述检测方法很容易扩展到视频序列。由于视频序列由多幅图像组成， 本方法可扩展到视频序列中，并且不受视频序列中镜头摇晃，镜头缩放，镜头平移等多种镜 头运动的影响。
[0034] 3)本发明所述检测方法简洁易行。在判断flag矩阵是否对应了火焰区域时，本发 明提出的方法采用了基于块的处理方式，这样就避免了逐个像素处理，从而提高了算法的 运行速度。
[0035] 4)本发明所述检测方法，生成离线支持向量机模型中，选用了具备各类特征的火 焰图像，因此该发明适用于各种背景场合，包括室内，大型场馆，野外，森林等。
【附图说明】
[0036]图1本发明所述目标图像被划分为若干4x4子块示意图；
[0037]图2本发明所述flag矩阵示意图；
[0038] 图3 11-12分量的颜色分布图；
[0039] 图4 11-13分量颜色分布图；
[0040] 图5 12-13分量颜色分布图；
[0041] 图6 flag矩阵中的3x3窗口示意图。
【具体实施方式】
[0042] 下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。
[0043] 关于检测区域目标图像的采集和判断是否为火焰区域的步骤如下：其中视频分析 功能已经配置到了监控相机或者后台视频服务器上，每间隔固定时间，都需要对相机监控 到的画面进行分析，具体实施步骤如下：
[0044] 1)监控相机捕获当前画面，即目标图像，得到RGB空间的像素数据。
[0045] 2)使用本发明提出的方法分析当前画面中是否存在火焰区域。
[0046] 3)如果没有检测到火焰区域，则准备下次检测；如果检测到了火焰区域，则画面 上给出着火区域提示，监控系统给出着火预警。
[0047] 实施例、
[0048] 一种基于II1213颜色空间的火焰检测方法，步骤如下：
[0049]1)通过公式（I)，将目标图像中每个像素值从RGB颜色空间转换到IJ2I3颜色空 间：
[0050]
(I)
[0051] 所述RGB颜色空间和I1I2I3颜色空间都是数字图像处理中表示彩色图像的颜色 模型，一般颜色模型含三个分量，在RGB颜色空间和11I2I3颜色空间中，任意一种颜色都由 三个颜色混合获得，所述RGB颜色空间和I1I2I3颜色空间之间的转换公式为（I);
[0052] 2)将所述目标图像分给成若干个4x4的子块，如附图1所示，对每个子块分配一个 是否为火焰的标记，形成标记矩阵为flag(i，j)，其中i，j为子块在flag矩阵中的横纵坐 标，flag矩阵示意见附图2 ;
[0053] 3)针对每个子块，分别计算1:，12, 13三个分量的均值：
[0057] 4)均值归一化，对步骤3)中的三个分量的均值归一化处理，处理后的数据范围为 0-1，方法如下：
[0062] 5)预先在I1I2I3颜色空间统计出火焰对应区域，当所述ml、m2、m3的值分别位于 所述火焰对应区域时，则认为该4x4子块为火焰区域，具体判别算法满足下述规则：
[0063] a)ml和m2的值满足等式（IV)或者等式（V)
[0066]b)ml和m3的值满足等式（VI)
[0068]c)m2和m3的满足等式（VII)
[0070] 6)针对flag矩阵，使用3x3的窗口，从上到下，从左到右，步长为1，滑过所述flag 矩阵，当4x4子块的均值ml、m2、m3满足步骤5)所述的等式，则将该4x4子块标记为1 ;如 果所述3x3的窗口中超过半数的窗口标记为1，则判断位于3x3的窗口中心的子块所在的 4x4子块所对应的图像区域为火焰区域，否则为非火焰区域，示意见附图6。
【主权项】
1. 一种基于I1I2I3颜色空间的火焰检测方法，其特征在于，所述检测方法包括步骤如 下： 1) 通过公式（I)，将目标图像中每个像素值从RGB颜色空间转换到I1I2I3颜色空间：巧 2) 将所述目标图像分给成若干个4x4的子块，对每个子块分配一个是否为火焰的标 记，形成标记矩阵为flag(i，j)，其中i，j为子块在flag矩阵中的横纵坐标； 3) 针对每个子块，分别计算II，12, 13 =个分量的均值：(11) 4) 均值归一化，对步骤3)中的S个分量的均值归一化处理，处理后的数据范围为0-1， 方法如下：(III) 5) 预先在I1I2I3颜色空间统计出火焰对应区域，当所述ml、m2、m3的值分别位于所述 火焰对应区域时，则认为该4x4子块为火焰区域，具体判别算法满足下述规则： a)ml和m2的值满足等式（IV)或者等式（V)6)针对flag矩阵，使用3x3的窗口，从上到下，从左到右，步长为1，滑过所述flag矩 阵，当4x4子块的均值ml、m2、m3满足步骤5)所述的等式，则将该4x4子块标记为1 ;如果 所述3x3的窗口中超过半数的窗口标记为1，则判断位于3x3的窗口中屯、的子块所在的4x4 子块所对应的图像区域为火焰区域，否则为非火焰区域。
【专利摘要】一种基于I1I2I3颜色空间的火焰检测方法，主要通过分辨图像像素的颜色分布确定是否属于火焰区域。本发明提出的方法中把图像分块处理，逐块计算每个子块像素在I1I2I3颜色空间的三个均值；进一步地利用多个规则，即等式组决定该三个均值是否属于火焰颜色。该方法简单易行，具有高实时性。本方法不涉及视频序列，因此与镜头中可能存在的运动无关。因此，本方法不仅可以检出中图片中是否存在火焰区域，而且保证了检测效果的稳定性，满足实时性的要求。适用于基于计算机视觉的森林着火检测，大型场馆着火检测等领域。
【IPC分类】G06T7/40
【公开号】CN104933739
【申请号】CN201510424599
【发明人】刘兆广, 张行愚, 杨阳
【申请人】山东大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年7月17日