专利名称：火灾火焰视频监测预警系统及火灾火焰检测方法
技术领域：
本发明属于公共安全领域，涉及火灾监测预警系统，具体涉及一种火灾火焰视频监测预警系统及火灾火焰检测方法。
背景技术：
火灾是威胁人类生存的重大隐患，尤其是近年来，频发的火灾给人们造成了重大的生命和财产损失。据统计，我国2011年共发生火灾125402起，造成1106人死亡，直接经济损失19.8亿元。2011年6月上海发生的特大火灾，造成58人死亡，直接经济损失1.58亿元。及时地发现火灾源并及时采取有效消防措施扑灭初期火焰，可以大大减少各种损失。火灾探测器作为火灾预警系统的核心部件，大约经历了从感温探测器一离子感烟探测器一光电感烟探测器一气敏探测器一红外探测器一视频探测器的发展历程。作为传统的火灾检测器的感温、感烟、气敏类探测器主要用于室内小范围的火灾检测，具有空间适用性有限、信息可靠性差、易受外界干扰等缺点。而红外探测器的价格昂贵，限制了其使用范围。视频探测器是一种以图像处理技术为基础的火灾检测器，利用摄像机监控监测点情景，通过对所捕捉的视频信息进行处理、分析，进而实现火灾火焰的检测和火灾的预警，抗干扰能力较强，空间适用性强。视频火灾预警技术中，火灾火焰检测方法是核心，虽然国内专家在近几年对视频火灾火焰检测方法开展了一定的研究开发工作，但是成熟的技术鲜有应用，相应的产品也很少面世。
发明内容
本发明的目的在于:提供一种火灾火焰视频监测预警系统及火灾火焰检测方法，是监测火灾初期细微火源的火灾火焰视频监测系统，并基于多特征信息融合进行火灾火焰级别判别，抗干扰能力强，空间适用性强，火灾预警准确度高，误报率低。本发明的技术解决方案是:火灾火焰视频监测预警系统采用物联网的分布式系统架构来部署，由网络视频CCD摄像头、视频管理模块、火灾火焰检测子系统和预警子系统组成；所述网络视频CXD摄像头负责完成成像，支持WiFi无线传输，同时支持TCP/IP网络远程图像传输，并具有动态检测录像功能；所述视频管理模块采用通用视频管理模块；所述火灾火焰检测子系统由图像采集卡获得网络视频CCD摄像头的实时图像，用数字图像处理技术处理获得图像后，调用火灾火焰判别程序，给出是否有火情的判断结论，若是有火情给出火情级别的判断结论；所述预警子系统采用三级预警模式，即现场声光预警、远程短信息预警和网络预警；发生一级火情时，安装在被监测区的监测点内的声音报警器和警报灯负责实现现场声光预警，预警指令由监测点位控制模块自主下达；Android手机服务器通过Java Servlet实时访问预警数据库并在监测点发现二级火情时向指定责任人发送预警短消息以实现远程短信息预警；无线传输利用WiFi技术，预警数据的传输采用加密传输，确保数据的安全性；当火灾火焰检测系统传达的火情达到最高三级时，跳出报警窗口和图片，实现网络报警，并传送现场火灾实况。
本发明还提出一种火灾火焰检测方法，对火灾火焰的静态和动态特征进行信息融合，给出一种基于神经网络与D-S证据判决的火灾判别算法，该算法能够根据火情大小给出三个预警阈值，三个预警阈值对应现场声光报警、远程短消息报警和网络报警这三个级别的预警模式；具体如下:
步骤一:所述网络视频CCD摄像头完成现场成像，图像采集卡获得网络视频CCD摄像头传输过来的现场的数字图像，利用数字图像处理技术对该数字图像进行预处理；
步骤二:利用灰度域值化技术通过比较前后两帧图像的灰度域值的变化检测火灾火焰的运动特征；通过比较前后两帧图像火焰面积是否有增长检测火灾火焰的面积变化特征；HIS色彩空间内检测火焰颜色特征；通过提取火灾火焰的圆形度特征实现对环境自然光和日光灯亮度信息背景干扰的区分；提取火灾火焰的尖角数目，利用火灾火焰的尖角数目随着燃烧时间呈现不规则变化的规律的特点将火灾火焰的尖角数目的变化作为火灾判据之一；火灾火焰燃烧初期主频率在12Hz以内，而周围环境的变化对频率影响并不显著，因此提取火灾火焰的闪烁特征作为火灾判据之一；
步骤三:采集监测点的火灾火焰数据样本,选用先行对监测点的火灾火焰数据样本进行训练获得包括火灾火焰颜色特征、火灾火焰的圆形度特征、火灾火焰的尖角数目和火灾火焰的闪烁频率特征这四种火灾火焰特征的权值和阈值；
步骤四:利用公式(I)得到火灾火焰预警阈值:
权利要求
1.火灾火焰视频预警系统，其特征是:火灾火焰视频监测预警系统采用物联网的分布式系统架构来部署，由网络视频CCD摄像头、视频管理模块、火灾火焰检测子系统和预警子系统组成；所述网络视频CXD摄像头负责完成成像，支持WiFi无线传输，同时支持TCP/IP网络远程图像传输，并具有动态检测录像功能；所述视频管理模块采用通用视频管理模块；所述火灾火焰检测子系统由图像采集卡获得网络视频CCD摄像头的实时图像，用数字图像处理技术处理获得图像后，调用火灾火焰判别程序，给出是否有火情的判断结论，若是有火情给出火情级别的判断结论；所述预警子系统采用三级预警模式，即现场声光预警、远程短信息预警和网络预警；发生一级火情时，安装在被监测区的监测点内的声音报警器和警报灯负责实现现场声光预警，预警指令由监测点位控制模块自主下达；Android手机服务器通过Java Servlet 实时访问预警数据库并在监测点发现二级火情时向指定责任人发送预警短消息以实现远程短信息预警；无线传输利用WiFi技术，预警数据的传输采用加密传输，确保数据的安全性；当火灾火焰检测系统传达的火情达到最高三级时，跳出报警窗口和图片，实现网络报警，并传送现场火灾实况。
2.火灾火焰检测方法，其特征是:火灾火焰检测方法是对火灾火焰的静态和动态特征进行信息融合，给出一种基于神经网络与D-S证据判决的火灾判别算法，该算法能够根据火情大小给出三个预警阈值，三个预警阈值对应现场声光报警、远程短消息报警和网络报警这三个级别的预警模式；具体如下: 步骤一:所述网络视频CCD摄像头完成现场成像，图像采集卡获得网络视频CCD摄像头传输过来的现场的数字图像，利用数字图像处理技术对该数字图像进行预处理； 步骤二:利用灰度域值化技术通过比较前后两帧图像的灰度域值的变化检测火灾火焰的运动特征；通过比较前后两帧图像火焰面积是否有增长检测火灾火焰的面积变化特征；HIS色彩空间内检测火焰颜色特征；通过提取火灾火焰的圆形度特征实现对环境自然光和日光灯亮度信息背景干扰的区分；提取火灾火焰的尖角数目，利用火灾火焰的尖角数目随着燃烧时间呈现不规则变化的规律的特点将火灾火焰的尖角数目的变化作为火灾判据之一；火灾火焰燃烧初期主频率在12Hz以内，而周围环境的变化对频率影响并不显著，因此提取火灾火焰的闪烁特征作为火灾判据之一； 步骤三:采集监测点的火灾火焰数据样本,选用先行对监测点的火灾火焰数据样本进行训练获得包括火灾火焰颜色特征、火灾火焰的圆形度特征、火灾火焰的尖角数目和火灾火焰的闪烁频率特征这四种火灾火焰特征的权值和阈值； 步骤四:利用公式(I)得到火灾火焰预警阈值:
全文摘要
本发明公开了一种火灾火焰视频监测预警系统及火灾火焰检测方法，火灾火焰视频监测预警系统由网络视频CCD摄像头、视频管理模块、火灾火焰检测子系统和预警子系统组成；火灾火焰检测方法是对火灾火焰的静态和动态特征进行信息融合，给出一种基于神经网络与D-S证据判决的火灾判别算法，该算法能够根据火情大小给出三个预警阈值，三个预警阈值对应现场声光报警、远程短消息报警和网络报警这三个级别的预警模式；本发明是监测火灾初期细微火源的火灾火焰视频监测系统，并基于多特征信息融合进行火灾火焰级别判别，抗干扰能力强，空间适用性强，火灾预警准确度高，误报率低。
文档编号G06K9/00GK103150856SQ20131006284
公开日2013年6月12日 申请日期2013年2月28日 优先权日2013年2月28日
发明者段锁林, 周玉勤, 李云峰, 靳琪琳 申请人:江苏润仪仪表有限公司, 常州大学