一种基于气化炉火灾视频图像检测装置和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109671240A(43)申请公布日2019.04.23(21)申请号201910063473.9(22)申请日2019.01.23(71)申请人中国计量大学地址310018浙江省杭州市下沙学源街258号(72)发明人王强舒俊健谷小红朱凯李海航吴琳琳徐晓萌(51)Int.Cl.G08B17/12(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图4页(54)发明名称一种基于气化炉火灾视频图像检测装置和方法(57)摘要本发明公开了一种基于气化炉火灾视频图像检测装置和方法，包括气化炉、气化炉加热装置、气化炉支撑平台、防护隔离箱、伸缩支架、摄像头、视频采集模块、火灾检测分析模块。提出了一种检测图像火焰和烟雾特征的检测方法，通过构建一种新型颜色判据来提取疑似火焰区域，接着分别提取火焰和烟雾的三个特征进行验证是否发生火灾，通过支持向量机模型来验证是否检测到火焰信号，提高了小型煤气化炉火灾检测的灵敏度和可靠性。CN109671240ACN109671240A权利要求书1/3页1.一种基于气化炉火灾视频图像检测装置和方法，其特征在于，包括气化炉（7）、气化炉支撑平台（6）、防护隔离箱（3）、伸缩支架（8）、外部摄像头（1）、内部摄像头（5）、视频采集模块（9）、火灾检测分析模块（10）。2.根据权利要求1所述的一种基于气化炉火灾视频图像检测装置，其特征在于，所述气化炉支撑平台（6）置于气化炉（7）的最底部，其上放置气化炉（7），气化炉上方有气化烧嘴（11）。所述防护隔离箱（3）安装于气化炉（7）装置的外面，其周围设置有通线和通管道的孔洞，隔离箱（3）采用透明玻璃材料，能从外面观察到内部情况；所述摄像头伸缩支架（8）包括伸缩管（4）、固定装置（2），可以通过调节伸缩管（4）的高度来设置摄像头（1）的高度，支架（8）安装于气化炉（7）的一侧，摄像头（1）通过螺丝固定在支架（8）的前端，支架（8）高度可以根据需求自由调节；所述火灾检测分析模块包括外部摄像头（1）、内部摄像头（5）、视频采集卡（9）和计算机（10），两个外部摄像头（1）安装在两侧伸缩支架（8）上对防护区进行监控，视频信号经视频采集卡（9）采集后进入计算机（10），另一个内部摄像头（5）安装在气化炉上方气化烧嘴处对气化炉（7）内部火焰信号进行检测，计算机（10）安装在隔离箱（3）的外面，线路从隔离箱（3）上的通线孔洞穿过，计算机（10）将采集到的视频信号进行视频图像处理，以图像识别的方法分析监控中是否发生火灾。3.根据权利要求1所述的一种基于气化炉火灾视频图像检测方法，其特征在于，所述火灾视频图像检测方法包括视频图像火焰识别与图像烟雾识别，当两者中有任一种检测到火灾信号时均能触发火灾报警信号。4.根据权利要求3所述的一种基于气化炉火灾视频图像检测方法，其特征在于，所述视频火焰识别分为以下步骤：S1.结合RGB判据和HSI判据，提出一种新的判据方法来提取疑似火焰区域，具体判据如下：式中，为饱和度阈值，；为红色分量阈值，，阈值可根据具体环境进行适当调节。S2.通过上诉色彩空间判据得出疑似火焰区域，接着对疑似火焰区域进行相关特征提取，包括面积增长率、圆形度和火焰尖角，具体通过以下方法提取：(1)面积增长率式中，表示t时刻的面积，表示时刻的面积。(2)B．圆形度2CN109671240A权利要求书2/3页式中，，，分别为第k个单位的圆形度、面积和周长，n为单位个数。若物体外形越接近圆，则越大，。(3)火焰尖角M发生火灾时火焰会有明显的抖动，其上会产生无规律的尖角，通过判断单位时间内采集的火焰尖角数可以当作火灾判别的一个判据。S3.将上诉提取的特征输入到支持向量机进行综合判断，具体如下：(1)选取支持向量机非线性核函数径向基核函数（RBF）:。(2)将上诉提取的面积增长率、圆形度计算、火焰尖角M作为特征向量输入支持向量机。(3)利用训练样本进行支持向量机参数寻优，获得最好的惩罚系数C以及核函数参数g。根据得到的建立支持向量机模型，利用该模型进行图像火焰识别。5.根据权利要求3所述的一种基于气化炉火灾视频图像检测方法，其特征在于，所述视频烟雾识别分为以下步骤：1.根据烟雾图像的相关特性，提取图像边缘不规则性、面积变化率和灰度一致性，具体如下：(1)边缘不规则性式中，L为形状的边长，A为形状的面积，C值越大，表示图像边缘不规则度越大。(2)面积变化率式中表示相邻帧区域面积变化率；表示t时刻区域面积；表示t时刻下一帧区域的面积，一般烟雾样本的面积变化率为0.2~0.5，可以有效判断是否存在烟雾。(3)灰度一致性式中，为区域像素点总数，为第个像素点的灰度值，为所有像素点的平均灰度值。烟雾灰度分布具有一致性，可根据实验环境设置阈值