基于高速相機的多波段火焰探測方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了基于高速相機的多波段火焰探測方法，該方法包括：采集初始濾光處理后的高頻率圖像；對采集的高頻率圖像幀差分析，判斷是否存在幀差明顯區(qū)域，若存在則轉入第三步驟，否則直接輸出無火焰圖像；獲取火焰檢測圖像并輸出。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的火焰檢測的準確率更高。
【專利說明】
基于高速相機的多波段火焰探測方法及裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理、視頻監(jiān)控以及消防，特別涉及多波段火焰探測裝置。
【背景技術】
[0002]隨著消防領域火災檢測技術的發(fā)展，基于視頻的火焰檢測方法以其高效、準確、不易受環(huán)境因素干擾等優(yōu)點，成為業(yè)內研究的主流技術。
[0003]公開號為CN104469312A的中國發(fā)明專利申請公開了一種基于視覺的火災探測裝置及其探測方法，通過在圖像傳感器光路中加入偏振鏡片、高通濾光片、低通濾光片，再通過數(shù)字濾波、亮度檢測，判斷火焰產生。公開號為CN104318700A的中國發(fā)明專利申請公開了一種雙波段視頻雙核火災探測器及其前端裝置，采用彩色視頻圖像和特定波段的紅外火焰圖像融合識別火焰。然而，上述火焰探測技術在復雜環(huán)境中檢測率較低。
[0004]綜上所述，目前迫切需要提出一種能有效地在復雜環(huán)境中檢測火焰的方法及裝置。

【發(fā)明內容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于實現(xiàn)有效地在復雜環(huán)境中檢測火焰。
[0006]為達到上述目的，按照本發(fā)明的第一個方面，提供了基于高速相機的多波段火焰探測方法，該方法包括:
[0007]第一步驟，采集初始濾光處理后的高頻率圖像；
[0008]第二步驟，對采集的高頻率圖像幀差分析，判斷是否存在幀差明顯區(qū)域，若存在則轉入第三步驟，否則直接輸出無火焰圖像;及
[0009]第三步驟，獲取火焰檢測圖像并輸出。
[0010]所述第二步驟中幀差分析包括:
[0011]對前后兩幀圖像做幀差處理，獲得幀差圖像；
[0012]設置閾值TH_FD，對幀差圖像進行二值化處理，得到一系列的幀差二值化圖像；
[0013]選擇TM個連續(xù)的幀差二值化圖像做“與”操作，得到融合的幀差二值化圖像；
[0014]對融合的幀差二值化圖像進行連通區(qū)域處理，獲得一系列連通區(qū)域；
[0015]統(tǒng)計連通區(qū)域內像素點的個數(shù)，濾除個數(shù)小于閾值TH_CR的連通區(qū)域，剩余的連通區(qū)域作為幀差明顯區(qū)域。
[0016]所述第三步驟進一步包括:
[0017]切換濾光元件，采集第二濾光處理后的高頻率圖像；
[0018]對第二濾光處理后的高頻率圖像進行幀差分析，獲得第二濾光幀差明顯區(qū)域；
[0019]將幀差明顯區(qū)域與第二幀差明顯區(qū)域做“與”操作，獲得火焰檢測圖像并輸出。
[0020]按照本發(fā)明的另一個方面，提供了基于高速相機的多波段火焰探測裝置，該裝置包括:
[0021]濾光切換模塊，用于切換濾光元件；
[0022]高速相機，用于采集初始濾光處理后的高頻率圖像，或者用于采集第二濾光處理后的尚頻率圖像；
[0023]幀差明顯區(qū)域獲取模塊，用于對采集的高頻率圖像幀差分析，判斷是否存在幀差明顯區(qū)域，若存在則轉入多波段濾光分析模塊4，否則直接輸出無火焰圖像；
[0024]多波段濾光分析模塊，用于獲取火焰檢測圖像并輸出。
[0025]所述濾光切換模塊裝在高速相機的鏡頭和CCD之間，且濾光切換模塊I至少包括:初始濾光元件、第二濾光元件，且初始濾光元件、第二濾光元件屬于不同的濾光波段。
[0026]所述幀差明顯區(qū)域獲取模塊中幀差分析包括:
[0027]幀差圖像獲取模塊，用于對前后兩幀圖像做幀差處理，獲得幀差圖像；
[0028]二值化處理模塊，用于設置閾值TH_FD，對幀差圖像進行二值化處理，得到一系列的幀差二值化圖像；
[0029]融合處理模塊，用于選擇TM個連續(xù)的幀差二值化圖像做“與”操作，得到融合的幀差二值化圖像；
[0030]連通區(qū)域處理模塊，用于對融合的幀差二值化圖像進行連通區(qū)域處理，獲得一系列連通區(qū)域；
[0031]濾除模塊，用于統(tǒng)計連通區(qū)域內像素點的個數(shù)，濾除個數(shù)小于閾值TH_CR的連通區(qū)域，剩余的連通區(qū)域作為幀差明顯區(qū)域。
[0032]所述多波段濾光分析模塊進一步包括:
[0033]第二濾波采集模塊，用于切換濾光元件，采集第二濾光處理后的高頻率圖像；
[0034]第二濾波幀差明顯區(qū)域獲取模塊，對第二濾光處理后的高頻率圖像進行幀差分析，獲得第二濾光幀差明顯區(qū)域；
[0035]火焰檢測圖像獲取模塊，將幀差明顯區(qū)域與第二幀差明顯區(qū)域做“與”操作，獲得火焰檢測圖像并輸出。
[0036]與現(xiàn)有的圖像型火焰檢測技術相比，本發(fā)明的基于高速相機的多波段火焰探測方法及裝置可以檢測出復雜場景中的火焰，實用性較高。
【附圖說明】
[0037]圖1示出了按照本發(fā)明的基于高速相機的多波段火焰探測方法的流程圖。
[0038]圖2示出了按照本發(fā)明的第三步驟的流程圖。
[0039]圖3示出了按照本發(fā)明的基于高速相機的多波段火焰探測裝置的框架圖。
[0040]圖4示出了按照本發(fā)明的多波段濾光分析模塊的框架圖。
【具體實施方式】
[0041]為使貴審查員能進一步了解本發(fā)明的結構、特征及其他目的，現(xiàn)結合所附較佳實施例詳細說明如下，所說明的較佳實施例僅用于說明本發(fā)明的技術方案，并非限定本發(fā)明。
[0042]圖1給出了按照本發(fā)明的基于高速相機的多波段火焰探測方法的流程圖。如圖1所示，按照本發(fā)明的基于高速相機的多波段火焰探測的方法包括:
[0043]第一步驟SI，采集初始濾光處理后的高頻率圖像；
[0044]第二步驟S2，對采集的高頻率圖像幀差分析，判斷是否存在幀差明顯區(qū)域，若存在則轉入第三步驟S3，否則直接輸出無火焰圖像;及
[0045]第三步驟S3，獲取火焰檢測圖像并輸出。
[0046]所述第一步驟SI中采集初始濾光處理后的高頻率圖像具體步驟為:對高速相機鏡頭接收的信號經進行初始濾光處理后，再通過高速相機的CCD采集處理后的圖像。初始濾光處理的濾光波段為TiLWF1，TiLWF1的取值范圍為400?11OOnm。
[0047]優(yōu)選地，THJVF1的取值范圍為800?lOOOnm。
[0048]所述第二步驟S2中幀差分析包括:
[0049]步驟S21，對前后兩幀圖像做幀差處理，獲得幀差圖像；
[0050]步驟S22，設置閾值TH_FD，對幀差圖像進行二值化處理，得到一系列的幀差二值化圖像；
[0051]步驟S23，選擇TM個連續(xù)的幀差二值化圖像做“與”操作，得到融合的幀差二值化圖像；
[0052]步驟S24，對融合的幀差二值化圖像進行連通區(qū)域處理，獲得一系列連通區(qū)域；
[0053]步驟S25，統(tǒng)計連通區(qū)域內像素點的個數(shù)，濾除個數(shù)小于閾值TH_CR的連通區(qū)域，剩余的連通區(qū)域作為幀差明顯區(qū)域。
[0054]其中，步驟S22中ΤΗ_Π^^取值范圍為5?30。優(yōu)選地，ΤΗ_Π)設置為18。步驟S23中的TM取值范圍為5?30。優(yōu)選地，TM設置為15。步驟S25中TH_CR的取值范圍為20?40。優(yōu)選地，TH_CR設置為30。
[0055]圖2給出了按照本發(fā)明的第三步驟的流程圖。如圖2所示，第三步驟S3進一步包括:
[0056]步驟S31，切換濾光元件，采集第二濾光處理后的高頻率圖像；
[0057]步驟S32，對第二濾光處理后的高頻率圖像進行幀差分析，獲得第二濾光幀差明顯區(qū)域；
[0058]步驟S33，將幀差明顯區(qū)域與第二幀差明顯區(qū)域做“與”操作，獲得火焰檢測圖像并輸出。
[0059]其中，所述步驟S31具體步驟為:切換成第二濾光元件，對高速相機鏡頭接收的信號經進行第二濾光處理后，再通過高速相機的CCD采集處理后的圖像。二次濾光處理的濾光波段為THJVF2，且THJVF2半THJVF1，THJVF2的取值范圍為400?I lOOnm。
[0060]優(yōu)選地，THJVF2的取值范圍為800?lOOOnm。
[0061]所述步驟S32中的幀差分析方法與第二步驟S2中的幀差分析方法相同，這里不再復述。
[0062]圖3給出了按照本發(fā)明的基于高速相機的多波段火焰探測裝置的框架圖。如圖3所示，按照本發(fā)明的基于高速相機的多波段火焰探測裝置包括:
[0063]濾光切換模塊I，用于切換濾光元件；
[0064]高速相機2，用于采集初始濾光處理后的高頻率圖像，或者用于采集第二濾光處理后的尚頻率圖像；
[0065]幀差明顯區(qū)域獲取模塊3，用于對采集的高頻率圖像幀差分析，判斷是否存在幀差明顯區(qū)域，若存在則轉入多波段濾光分析模塊4，否則直接輸出無火焰圖像；
[0066]多波段濾光分析模塊4，用于獲取火焰檢測圖像并輸出。
[0067]所述濾光切換模塊I裝在高速相機2的鏡頭21和CCD22之間，且濾光切換模塊I至少包括:初始濾光元件11、第二濾光元件12，且初始濾光元件11和第二濾光元件12屬于不同的濾光波段。
[0068]所述濾光元件可以是任何能實現(xiàn)濾光功能的元件，例如濾光片、濾光鏡、濾光器等。
[0069]與本發(fā)明的基于高速相機的多波段火焰探測方法中第一步驟SI相對應，所述濾光切換模塊I和高速相機2實現(xiàn)以下功能:對高速相機2的鏡頭21接收的信號經進行濾光切換模塊I的初始濾光元件11處理后，再通過高速相機2的CCD22采集處理后的圖像。初始濾光元件11的濾光波段為TiLWF1，TiLWF1的取值范圍為400?11OOnm。
[0070 ] 優(yōu)選地，THJVF1的取值范圍為800?I OOOnm。
[0071]所述幀差明顯區(qū)域獲取模塊3中幀差分析包括:
[0072]幀差圖像獲取模塊31，用于對前后兩幀圖像做幀差處理，獲得幀差圖像；
[0073]二值化處理模塊32，用于設置閾值TH_FD，對幀差圖像進行二值化處理，得到一系列的幀差二值化圖像；
[0074]融合處理模塊33，用于選擇TM個連續(xù)的幀差二值化圖像做“與”操作，得到融合的幀差二值化圖像；
[0075]連通區(qū)域處理模塊34，用于對融合的幀差二值化圖像進行連通區(qū)域處理，獲得一系列連通區(qū)域；
[0076]濾除模塊35，用于統(tǒng)計連通區(qū)域內像素點的個數(shù)，濾除個數(shù)小于閾值TH_CR的連通區(qū)域，剩余的連通區(qū)域作為幀差明顯區(qū)域。
[0077]其中，二值化處理模塊32中ΤΗ_Π)的取值范圍為5?30。優(yōu)選地，TH_FD設置為18。融合處理模塊33中的TM取值范圍為5?30 ο優(yōu)選地，TM設置為15。濾除模塊35中TH_CR的取值范圍為20?40 ο優(yōu)選地，TH_CR設置為30。
[0078]圖4給出了按照本發(fā)明的多波段濾光分析模塊。如圖4所示，按照本發(fā)明的多波段濾光分析模塊4包括:
[0079]第二濾波采集模塊41，用于切換濾光元件，采集第二濾光處理后的高頻率圖像；
[0080]第二濾波幀差明顯區(qū)域獲取模塊42，對第二濾光處理后的高頻率圖像進行幀差分析，獲得第二濾光幀差明顯區(qū)域；
[0081]火焰檢測圖像獲取模塊43，將幀差明顯區(qū)域與第二幀差明顯區(qū)域做“與”操作，獲得火焰檢測圖像并輸出。
[0082]與本發(fā)明的基于高速相機的多波段火焰探測方法中第三步驟S3相對應，所述第二濾波采集模塊41實現(xiàn)以下功能:切換成第二濾光元件12，對高速相機2的鏡頭21接收的信號經進行第二濾光元件12濾光處理后，再通過高速相機2的CCD22采集處理后的圖像。第二濾光元件12的濾光波段為TH_WF2，且TH_WF2 Φ TH_ffFi，TH_WF2的取值范圍為400?11OOnm。
[0083 ] 優(yōu)選地，THJVF2的取值范圍為800?I OOOnm。
[0084]所述第二濾波幀差明顯區(qū)域獲取模塊42中的幀差分析方法與幀差明顯區(qū)域獲取模塊3中的幀差分析方法相同，這里不再復述。
[0085]與現(xiàn)有的圖像型火焰檢測技術相比，本發(fā)明的基于高速相機的多波段火焰探測方法及裝置可以檢測出復雜場景中的火焰，實用性較高。
[0086]以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍，應當理解，本發(fā)明并不限于這里所描述的實現(xiàn)方案，這些實現(xiàn)方案描述的目的在于幫助本領域中的技術人員實踐本發(fā)明。任何本領域中的技術人員很容易在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下進行進一步的改進和完善，因此本發(fā)明只受到本發(fā)明權利要求的內容和范圍的限制，其意圖涵蓋所有包括在由所附權利要求所限定的本發(fā)明精神和范圍內的備選方案和等同方案。
【主權項】
1.一種基于高速相機的多波段火焰探測方法，其特征在于，該方法包括: 第一步驟，采集初始濾光處理后的高頻率圖像； 第二步驟，對采集的高頻率圖像幀差分析，判斷是否存在幀差明顯區(qū)域，若存在則轉入第三步驟，否則直接輸出無火焰圖像;及第三步驟，獲取火焰檢測圖像并輸出。2.如權利要求1所述的方法，所述第一步驟中采集初始濾光處理后的高頻率圖像具體步驟為:對高速相機鏡頭接收的信號經進行初始濾光處理后，再通過高速相機的CCD采集處理后的圖像， 其中，初始濾光處理的濾光波段為TiLWF1, TiLWF1的取值范圍為400?llOOnm。3.如權利要求2所述的方法，所述TiLWF1的取值范圍為800?lOOOnm。4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三步驟包括: 步驟a，切換濾光元件，采集第二濾光處理后的高頻率圖像； 步驟b，對第二濾光處理后的高頻率圖像進行幀差分析，獲得第二濾光幀差明顯區(qū)域；步驟C，將幀差明顯區(qū)域與第二幀差明顯區(qū)域做“與”操作，獲得火焰檢測圖像并輸出；其中，所述步驟a具體為:切換成第二濾光元件，對高速相機鏡頭接收的信號經進行第二濾光處理后，再通過高速相機的CXD采集處理后的圖像， 所述二次濾光處理的濾光波段為二次濾光處理的濾光波段為TH_WF2，且 THJVF2 Φ TH_WFi，THJVF2的取值范圍為400?11OOnm。5.如權利要求4所述的方法，所述TH_WF2的取值范圍為800?lOOOnrn。6.如權利要求1、4所述的方法，所述幀差分析包括: 對前后兩幀圖像做幀差處理，獲得幀差圖像； 設置閾值TH_FD，對幀差圖像進行二值化處理，得到一系列的幀差二值化圖像； 選擇TM個連續(xù)的幀差二值化圖像做“與”操作，得到融合的幀差二值化圖像;對融合的幀差二值化圖像進行連通區(qū)域處理，獲得一系列連通區(qū)域； 統(tǒng)計連通區(qū)域內像素點的個數(shù)，濾除個數(shù)小于閾值TH_CR的連通區(qū)域，剩余的連通區(qū)域作為幀差明顯區(qū)域。7.如權利要求6所述的方法，TH_FD的取值范圍為5?30，TM取值范圍為5?30，TH_CR的取值范圍為20?40。8.基于高速相機的多波段火焰探測裝置，其特征在于，該裝置包括: 濾光切換模塊，用于切換濾光元件； 高速相機，用于采集初始濾光處理后的高頻率圖像，或者用于采集第二濾光處理后的尚頻率圖像； 幀差明顯區(qū)域獲取模塊，用于對采集的高頻率圖像幀差分析，判斷是否存在幀差明顯區(qū)域，若存在則轉入多波段濾光分析模塊，否則直接輸出無火焰圖像;及多波段濾光分析模塊，用于獲取火焰檢測圖像并輸出； 其中，所述濾光切換模塊和高速相機實現(xiàn)以下功能:對高速相機的鏡頭接收的信號經進行濾光切換模塊的初始濾光元件處理后，再通過高速相機的CCD采集處理后的圖像。9.如權利要求8所述的裝置，所述濾光切換模塊裝在高速相機的鏡頭和CCD之間，濾光切換模塊包括:初始濾光元件、第二濾光元件，初始濾光元件的濾光波段為THJVF1，第二濾光元件的濾光波段為th_wf2，且 THJVF2 Φ TH_ffFi，TH_WFi 的取值范圍為400?11OOnm，TH_WF2 的取值范圍為400?11OOnm。10.如權利要求9所述的裝置，所述TiLWF1的取值范圍為800?1000nm，TH_WF2的取值范圍為800 ?lOOOnm。11.如權利要求8所述的裝置，多波段濾光分析模塊包括: 第二濾波采集模塊，用于切換濾光元件，采集第二濾光處理后的高頻率圖像;第二濾波幀差明顯區(qū)域獲取模塊，對第二濾光處理后的高頻率圖像進行幀差分析，獲得第二濾光幀差明顯區(qū)域； 火焰檢測圖像獲取模塊，將幀差明顯區(qū)域與第二幀差明顯區(qū)域做“與”操作，獲得火焰檢測圖像并輸出。12.如權利要求11所述的裝置，所述第二濾波采集模塊實現(xiàn)以下功能:用于切換成第二濾光元件，對高速相機的鏡頭接收的信號經進行第二濾光元件濾光處理后，再通過高速相機的CCD采集處理后的圖像。13.如權利要求8、11所述的裝置，所述幀差分析包括: 幀差圖像獲取模塊，用于對前后兩幀圖像做幀差處理，獲得幀差圖像； 二值化處理模塊，用于設置閾值TH_FD，對幀差圖像進行二值化處理，得到一系列的幀差二值化圖像； 融合處理模塊，用于選擇TM個連續(xù)的幀差二值化圖像做“與”操作，得到融合的幀差二值化圖像； 連通區(qū)域處理模塊，用于對融合的幀差二值化圖像進行連通區(qū)域處理，獲得一系列連通區(qū)域； 濾除模塊，用于統(tǒng)計連通區(qū)域內像素點的個數(shù)，濾除個數(shù)小于閾值TH_CR的連通區(qū)域，剩余的連通區(qū)域作為幀差明顯區(qū)域。14.如權利要求13所述的裝置，TH_FD的取值范圍為5?30，了1取值范圍為5?30，1'!1_0?的取值范圍為20?40。
【文檔編號】G06T7/00GK105844642SQ201610176796
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】班華忠
【申請人】北京智芯原動科技有限公司