專利名稱：一種熱成像視頻雙鑒林火識(shí)別系統(tǒng)及其識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及林火識(shí)別系統(tǒng)，具體涉及一種熱成像視頻雙鑒林火識(shí)別系統(tǒng)及其識(shí)別方法。
背景技術(shù)：
目前，在火警的自動(dòng)識(shí)別領(lǐng)域中，常采用圖像識(shí)別技術(shù)或熱成像技術(shù)來實(shí)現(xiàn)火警的檢測(cè)與報(bào)警。采用圖像識(shí)別技術(shù)進(jìn)行火警檢測(cè)是指利用監(jiān)控視頻，根據(jù)煙霧或火在視頻和圖像中的特征，采用圖像處理技術(shù)，進(jìn)行識(shí)別的一種火警檢測(cè)方法。為了提高識(shí)別效果，需要事先對(duì)背景圖像進(jìn)行學(xué)習(xí)。因此通常會(huì)設(shè)置監(jiān)控預(yù)置點(diǎn)，調(diào)用監(jiān)控預(yù)置點(diǎn)，通過背景圖像的先驗(yàn)知識(shí)，對(duì)煙霧和火警進(jìn)行識(shí)別。這種方式識(shí)別存在大量的盲區(qū)，覆蓋率不高，同時(shí)，使用圖像識(shí)別技術(shù)進(jìn)行識(shí)別正確率也不高。由于林木陰燃或起火時(shí)，溫度會(huì)發(fā)生異常升高， 因此也可利用此特點(diǎn)，采用熱成像技術(shù)對(duì)異常高溫區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)。但，使用熱成像技術(shù)易受車輛發(fā)動(dòng)機(jī)等熱源的干擾。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種熱成像視頻雙鑒林火識(shí)別系統(tǒng)，以提高識(shí)別的準(zhǔn)確度，滿足使用需求。本發(fā)明的另一目的是提供一種上述熱成像視頻雙鑒林火識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別方法。技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種熱成像視頻雙鑒林火識(shí)別系統(tǒng)，包括熱成像攝像頭、視頻攝像頭和處理單元；所述的熱成像攝像頭和視頻攝像頭均與處理單元進(jìn)行信號(hào)通訊；所述的處理單元通過檢測(cè)熱成像圖像的灰度值判斷是否有異常熱源，包括熱成像分析單元和視頻圖像分析單元；所述的處理單元計(jì)算熱源圖像和視頻圖像的角點(diǎn)，并通過角點(diǎn)匹配并計(jì)算熱成像攝像頭和視頻攝像頭之間的仿射方程，實(shí)現(xiàn)熱成像圖像和視頻圖像之間的映射，可在視頻圖像上標(biāo)識(shí)異常熱源對(duì)應(yīng)的位置。所述的熱成像攝像頭和視頻攝像頭均設(shè)在云臺(tái)上。所述的熱成像圖像的灰度值的設(shè)定閾值為600攝氏度對(duì)應(yīng)的灰度值。所述的熱成像分析單元用于根據(jù)熱源圖像的形狀變化情況、明暗的節(jié)奏以及運(yùn)動(dòng)情況判斷出是林火熱源還是車輛熱源，所述的視頻圖像分析單元包括煙霧檢測(cè)單元和火檢測(cè)單元，煙霧檢測(cè)單元用于根據(jù)煙霧的擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)特征以及煙霧的對(duì)比度特征判斷出否有煙霧的發(fā)生，火檢測(cè)單元用于根據(jù)亮度、運(yùn)動(dòng)以及明暗的變化節(jié)奏判斷出是否有火發(fā)生。熱成像視頻雙鑒林火識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別方法利用云臺(tái)的低速巡檢功能對(duì)所能監(jiān)控的林區(qū)進(jìn)行巡檢；處理單元通過檢測(cè)熱成像圖像的灰度值判斷是否有異常熱源；當(dāng)熱成像圖像中顯示的溫度超過600攝氏度，且區(qū)域面積大于10個(gè)像素時(shí)，退出巡檢模式，在熱成像圖像域?qū)梢蔁嵩催M(jìn)行分析，判斷可疑熱源為火警的概率，在視頻圖像域中對(duì)圖像進(jìn)行分析，判斷火警的類型。
熱成像視頻雙鑒林火識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別方法，具體為
O圖像處理通過熱成像分析單元和視頻圖像分析單元完成；
2)熱成像分析單元前后間隔采集多幀圖像，并分別提取各幀圖像的異常區(qū)域；
3)通過計(jì)算各幀圖像異常區(qū)域的形狀描述子判斷各幀中主要根據(jù)熱源圖像的形狀變化情況、計(jì)算各幀圖像異常區(qū)域的平均灰度值的變化情況，計(jì)算各幀圖像異常區(qū)域的重心的位置判斷異常熱源的運(yùn)動(dòng)情況；
4)計(jì)算熱成像和視頻圖片的角點(diǎn)，并進(jìn)行匹配，確定熱成像圖像中像素與視頻圖像像素的映射關(guān)系；
5)對(duì)視頻圖像進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)警類型的細(xì)分。步驟3)中，檢測(cè)時(shí)，將各幀異常區(qū)域的面積、前后幀灰度峰值的波動(dòng)值、前后幀異 行分類，判別其是否是火警。步驟4)中，在獲得熱成像圖像中像素與視頻圖像像素的映射關(guān)系后，用戶可在計(jì)算機(jī)上播放圖像時(shí)，表示異常高溫區(qū)域，便于工作人員做出準(zhǔn)確判斷。步驟5)中，對(duì)視頻圖像進(jìn)行分析具體為在獲取熱成像圖像中像素與視頻圖像像素的映射關(guān)系后，對(duì)熱成像中的異常區(qū)域在視頻圖像中對(duì)應(yīng)位置的圖像進(jìn)行分析；如果該區(qū)域的圖像平均亮度值大于設(shè)定的閾值，則為明火報(bào)警；對(duì)區(qū)域上方的圖像進(jìn)行光流分析，如果該區(qū)域上方的圖像的存在光流場(chǎng)，且有光流的區(qū)域圖像對(duì)比度小于鄰近區(qū)域，則為煙火報(bào)警；其他情況為陰燃報(bào)警。該熱成像視頻雙鑒林火識(shí)別系統(tǒng)，在工作時(shí)，設(shè)置云臺(tái)以工作于巡檢的方式，處理單元檢測(cè)熱成像圖像灰度值判斷是否有異常熱源。若發(fā)現(xiàn)異常熱源則停止巡檢，通過對(duì)熱成像圖像、視頻圖像進(jìn)行圖像處理，進(jìn)一步判斷。圖像處理通過熱成像分析單元和視頻圖像分析單元完成。熱成像分析單元主要根據(jù)熱源圖像的形狀變化情況、明暗的節(jié)奏、運(yùn)動(dòng)判斷是林火還是車輛等熱源的干擾。視頻圖像分析單元主要分為兩大類煙霧檢測(cè)單元和火檢測(cè)單元。煙霧檢測(cè)單元主要是根據(jù)煙霧的擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)特征，煙霧的對(duì)比度特征等判斷是否有煙霧的發(fā)生。火檢測(cè)單元主要是根據(jù)亮度、運(yùn)動(dòng)以及明暗的變化節(jié)奏進(jìn)行判斷。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的熱成像視頻雙鑒林火識(shí)別系統(tǒng)及其識(shí)別方法，簡單可行，識(shí)別的準(zhǔn)確度高，漏報(bào)、誤報(bào)率低，可實(shí)現(xiàn)在低速巡航中檢測(cè)林火，而非采用常見的預(yù)置點(diǎn)方式定點(diǎn)檢測(cè)，杜絕檢測(cè)盲區(qū)，具有很好的實(shí)用性，能夠產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)。


圖I是熱成像視頻雙鑒林火識(shí)別系統(tǒng)的原理 圖2是林火識(shí)別主流程 圖3是熱源圖像分析流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。如圖I所示，熱成像視頻雙鑒林火識(shí)別系統(tǒng)，主要部分包括熱成像攝像頭、視頻攝像頭和處理單元，熱成像攝像頭和視頻攝像頭均將圖像傳至處理單元，且熱成像攝像頭和視頻攝像頭均設(shè)在云臺(tái)上。處理單元包括熱成像分析單元和視頻圖像分析單元；熱成像分析單元用于根據(jù)熱源圖像的形狀變化情況、明暗的節(jié)奏以及運(yùn)動(dòng)情況判斷出是林火熱源還是車輛熱源；視頻圖像分析單元包括煙霧檢測(cè)單元和火檢測(cè)單元，煙霧檢測(cè)單元用于根據(jù)煙霧的擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)特征以及煙霧的對(duì)比度特征判斷出否有煙霧的發(fā)生，火檢測(cè)單元用于根據(jù)亮度、運(yùn)動(dòng)以及明暗的變化節(jié)奏判斷出是否有火發(fā)生。熱成像攝像頭的灰度與溫度存在線性關(guān)系，可以事先通過對(duì)熱成像攝像頭的校準(zhǔn)，獲取600攝氏度對(duì)應(yīng)的灰度值；當(dāng)熱成像攝像頭測(cè)定的溫度值大于600攝氏度時(shí)，即判斷為有異常熱源。如圖2所示，系統(tǒng)工作時(shí)，利用監(jiān)控系統(tǒng)的低速巡檢功能對(duì)所能監(jiān)控的林區(qū)進(jìn)行巡檢。該處理單元通過檢測(cè)熱成像圖像的灰度值判斷是否有異常熱源。當(dāng)熱成像圖像中顯示的溫度超過600攝氏度，且區(qū)域面積大于10個(gè)像素時(shí)，退出巡檢模式，在熱成像圖像域?qū)梢蔁嵩催M(jìn)行分析，判斷可疑熱源為火警的概率，在視頻圖像域中對(duì)圖像進(jìn)行分析，判斷火警的類型，如圖3所示，具體為
I)圖像處理通過熱成像分析單元和視頻圖像分析單元完成。 2)熱成像分析單元前后間隔采集多幀圖像，并分別提取各幀圖像的異常區(qū)域。3)通過計(jì)算各幀圖像異常區(qū)域的形狀描述子判斷各幀中主要根據(jù)熱源圖像的形狀變化情況、計(jì)算各幀圖像異常區(qū)域的平均灰度值的變化情況，計(jì)算各幀圖像異常區(qū)域的重心的位置判斷異常熱源的運(yùn)動(dòng)情況?；鸬奶卣魇瞧湫螤钔还潭?、其溫度(熱圖像對(duì)應(yīng)的灰度值)有較明顯的波動(dòng)，異常區(qū)域重心的位置不會(huì)有快速的變化。而車輛發(fā)動(dòng)機(jī)等異常熱源的特征其形狀固定、其溫度不會(huì)有較明顯的波動(dòng)，燃燒期間，熱源區(qū)域的重心位置可能會(huì)發(fā)生大的變化。檢測(cè)時(shí)，將各幀異常區(qū)域的面積、前后幀灰度峰值的波動(dòng)值、前后幀異常區(qū)域重心位置變化的最大距離值等特征數(shù)據(jù)作為一支持向量機(jī)的輸入值，對(duì)異常區(qū)域進(jìn)行分類，判別其是否是火警。4)計(jì)算熱成像和視頻圖片的角點(diǎn)，并進(jìn)行匹配，確定熱成像圖像中像素與視頻圖像像素的映射關(guān)系。5)對(duì)視頻圖像進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)警類型的細(xì)分。在獲取熱成像圖像中像素與視頻圖像像素的映射關(guān)系后，對(duì)熱成像中的異常區(qū)域在視頻圖像中對(duì)應(yīng)位置的圖像進(jìn)行分析。如果該區(qū)域的圖像平均亮度值大于設(shè)定的閾值，則為明火報(bào)警；對(duì)區(qū)域上方的圖像進(jìn)行光流分析，如果該區(qū)域上方的圖像的存在光流場(chǎng)，且有光流的區(qū)域圖像對(duì)比度小于鄰近區(qū)域，則為煙火報(bào)警；其他情況為陰燃報(bào)警。在獲得熱成像圖像中像素與視頻圖像像素的映射關(guān)系后，用戶可以在計(jì)算機(jī)上播放圖像時(shí)，表示異常高溫區(qū)域，便于工作人員做出準(zhǔn)確判斷。
權(quán)利要求
1.一種熱成像視頻雙鑒林火識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于包括熱成像攝像頭、視頻攝像頭和處理單元；所述的熱成像攝像頭和視頻攝像頭均與處理單元進(jìn)行信號(hào)通訊；所述的處理單元通過檢測(cè)熱成像圖像的灰度值判斷是否有異常熱源，包括熱成像分析單元和視頻圖像分析單元；所述的處理單元計(jì)算熱源圖像和視頻圖像的角點(diǎn)，并通過角點(diǎn)匹配并計(jì)算熱成像攝像頭和視頻攝像頭之間的仿射方程，實(shí)現(xiàn)熱成像圖像和視頻圖像之間的映射，可在視頻圖像上標(biāo)識(shí)異常熱源對(duì)應(yīng)的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱成像視頻雙鑒林火識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述的熱成像攝像頭和視頻攝像頭均設(shè)在云臺(tái)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱成像視頻雙鑒林火識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述的熱成像圖像的灰度值的設(shè)定閾值為600攝氏度對(duì)應(yīng)的灰度值。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱成像視頻雙鑒林火識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于所述的熱成像分析單元用于根據(jù)熱源圖像的形狀變化情況、明暗的節(jié)奏以及運(yùn)動(dòng)情況判斷出是林火熱源還是車輛熱源，所述的視頻圖像分析單元包括煙霧檢測(cè)單元和火檢測(cè)單元，煙霧檢測(cè)單元用于根據(jù)煙霧的擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)特征以及煙霧的對(duì)比度特征判斷出否有煙霧的發(fā)生，火檢測(cè)單元用于根據(jù)亮度、運(yùn)動(dòng)以及明暗的變化節(jié)奏判斷出是否有火發(fā)生。
5.權(quán)利要求I所述的熱成像視頻雙鑒林火識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別方法，其特征在于利用云臺(tái)的低速巡檢功能對(duì)所能監(jiān)控的林區(qū)進(jìn)行巡檢；處理單元通過檢測(cè)熱成像圖像的灰度值判斷是否有異常熱源；當(dāng)熱成像圖像中顯示的溫度超過600攝氏度，且區(qū)域面積大于10個(gè)像素時(shí)，退出巡檢模式，在熱成像圖像域?qū)梢蔁嵩催M(jìn)行分析，判斷可疑熱源為火警的概率，在視頻圖像域中對(duì)圖像進(jìn)行分析，判斷火警的類型。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱成像視頻雙鑒林火識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別方法，其特征在于，具體為 O圖像處理通過熱成像分析單元和視頻圖像分析單元完成； 2)熱成像分析單元前后間隔采集多幀圖像，并分別提取各幀圖像的異常區(qū)域； 3)通過計(jì)算各幀圖像異常區(qū)域的形狀描述子判斷各幀中主要根據(jù)熱源圖像的形狀變化情況、計(jì)算各幀圖像異常區(qū)域的平均灰度值的變化情況，計(jì)算各幀圖像異常區(qū)域的重心的位置判斷異常熱源的運(yùn)動(dòng)情況； 4)計(jì)算熱成像和視頻圖片的角點(diǎn)，并進(jìn)行匹配，確定熱成像圖像中像素與視頻圖像像素的映射關(guān)系； 5)對(duì)視頻圖像進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)警類型的細(xì)分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱成像視頻雙鑒林火識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別方法，其特征在于，步驟3)中，檢測(cè)時(shí)，將各幀異常區(qū)域的面積、前后幀灰度峰值的波動(dòng)值、前后幀異常區(qū)域重心位置變化的最大距離值等特征數(shù)據(jù)作為一支持向量機(jī)的輸入值，對(duì)異常區(qū)域進(jìn)行分類，判別其是否是火警。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱成像視頻雙鑒林火識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別方法，其特征在于，步驟4)中，在獲得熱成像圖像中像素與視頻圖像像素的映射關(guān)系后，用戶可在計(jì)算機(jī)上播放圖像時(shí)，表示異常高溫區(qū)域，便于工作人員做出準(zhǔn)確判斷。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱成像視頻雙鑒林火識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別方法，其特征在于，步驟5)中，對(duì)視頻圖像進(jìn)行分析具體為在獲取熱成像圖像中像素與視頻圖像像素的映射關(guān)系后，對(duì)熱成像中的異常區(qū)域在視頻圖像中對(duì)應(yīng)位置的圖像進(jìn)行分析；如果該區(qū)域的圖像平均亮 度值大于設(shè)定的閾值，則為明火報(bào)警；對(duì)區(qū)域上方的圖像進(jìn)行光流分析，如果該區(qū)域上方的圖像的存在光流場(chǎng)，且有光流的區(qū)域圖像對(duì)比度小于鄰近區(qū)域，則為煙火報(bào)警；其他情況為陰燃報(bào)警。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱成像視頻雙鑒林火識(shí)別系統(tǒng)及其識(shí)別方法，識(shí)別系統(tǒng)包括熱成像攝像頭、視頻攝像頭和處理單元；所述的熱成像攝像頭和視頻攝像頭均與處理單元進(jìn)行信號(hào)通訊；所述的處理單元包括熱成像分析單元和視頻圖像分析單元；所述的處理單元計(jì)算熱源圖像和視頻圖像的角點(diǎn)，并通過角點(diǎn)匹配并計(jì)算熱成像攝像頭和視頻攝像頭之間的仿射方程，實(shí)現(xiàn)熱成像圖像和視頻圖像之間的映射，可在視頻圖像上標(biāo)識(shí)異常熱源對(duì)應(yīng)的位置。本發(fā)明的熱成像視頻雙鑒林火識(shí)別系統(tǒng)及其識(shí)別方法，簡單可行，識(shí)別的準(zhǔn)確度高，漏報(bào)、誤報(bào)率低，可實(shí)現(xiàn)在低速巡航中檢測(cè)林火，而非采用常見的預(yù)置點(diǎn)方式定點(diǎn)檢測(cè)，杜絕檢測(cè)盲區(qū)，具有很好的實(shí)用性。
文檔編號(hào)G08B17/00GK102881106SQ20121033154
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者何鐵軍, 封曉強(qiáng) 申請(qǐng)人:南京恩博科技有限公司