檢測(cè)火焰的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種檢測(cè)火焰的方法和裝置。該方法包括：確定當(dāng)前幀圖像中的候選火焰區(qū)域；基于網(wǎng)格算法對(duì)該候選火焰區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)光流計(jì)算，獲取該候選火焰區(qū)域的像素點(diǎn)的光流矢量；根據(jù)該候選火焰區(qū)域的像素點(diǎn)的光流矢量在各個(gè)方向上的分布特性，確定是否存在火焰。本發(fā)明實(shí)施例的檢測(cè)火焰的方法和裝置，能夠在各種復(fù)雜或簡(jiǎn)單的環(huán)境中準(zhǔn)確穩(wěn)定地檢測(cè)火焰。
【專利說(shuō)明】檢測(cè)火焰的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信息【技術(shù)領(lǐng)域】，并且更具體地，涉及檢測(cè)火焰的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]火焰是燃料和空氣混合后迅速轉(zhuǎn)變?yōu)槿紵a(chǎn)物的化學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的可見(jiàn)光或其他的物理表現(xiàn)形式。火焰可以給人帶來(lái)許多益處，但使用不慎卻亦可以害人至深，最常見(jiàn)的就是火災(zāi)?；馂?zāi)一直都是人民生命財(cái)產(chǎn)安全的巨大威脅之一，能夠及時(shí)地對(duì)突發(fā)性火災(zāi)進(jìn)行報(bào)警是減小或避免火災(zāi)帶來(lái)的損失的有效方法。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的快速發(fā)展，利用該技術(shù)對(duì)火災(zāi)的預(yù)警成為了可能，并且已有一些現(xiàn)有技術(shù)得到了應(yīng)用。這些技術(shù)在一些室內(nèi)具有穩(wěn)定條件的場(chǎng)合展現(xiàn)出了良好的效果，如工廠、賓館、住宅等。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)主要集中在分析火焰顏色特征和運(yùn)動(dòng)特性上，火焰的顏色特征分析是將監(jiān)控設(shè)備采集到的彩色圖像劃分為紅綠藍(lán)RGB通道，對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)的這三個(gè)通道設(shè)置一些閾值條件，使得滿足這些關(guān)系的像素點(diǎn)被判別為火焰像素點(diǎn)，并組成候選區(qū)域，其中有三基色分量差分法、動(dòng)態(tài)閾值法等。而在分析火焰運(yùn)動(dòng)特性上，通過(guò)目標(biāo)物體運(yùn)動(dòng)特性使其與背景相分離，排除靜止的具有火焰顏色特性的物體，并隨后進(jìn)行幾何外型、不規(guī)則性、閃爍頻率等計(jì)算，對(duì)其中一項(xiàng)或多項(xiàng)特征進(jìn)行綜合判斷，來(lái)達(dá)到視頻中火焰檢測(cè)的目的。但對(duì)于火焰的幾何外型、不規(guī)則性，由于在一些開放性的場(chǎng)景:曠野、森林、街道等地方存在著復(fù)雜的外在環(huán)境(例如，露天場(chǎng)景中出現(xiàn)的大風(fēng))，使得火焰的生長(zhǎng)特性不能僅由二維圖像上的幾何外形、不規(guī)則性等來(lái)判斷。因此，現(xiàn)有的火焰檢測(cè)方法的準(zhǔn)確性不能得到保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實(shí)施例提供了 一種檢測(cè)火焰的方法和裝置，能夠準(zhǔn)確穩(wěn)定地檢測(cè)火焰。
[0005]一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種檢測(cè)火焰的方法，該方法包括:確定當(dāng)前幀圖像中的候選火焰區(qū)域；基于網(wǎng)格算法對(duì)該候選火焰區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)光流計(jì)算，獲取該候選火焰區(qū)域的像素點(diǎn)的光流矢量；根據(jù)該候選火焰區(qū)域的像素點(diǎn)的光流矢量在各個(gè)方向上的分布特性，確定是否存在火焰。
[0006]另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種檢測(cè)火焰的裝置，該裝置包括:確定模塊，用于確定當(dāng)前幀圖像中的候選火焰區(qū)域；處理模塊，用于基于網(wǎng)格算法對(duì)該候選火焰區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)光流計(jì)算，獲取該候選火焰區(qū)域的像素點(diǎn)的光流矢量；識(shí)別模塊，用于根據(jù)該候選火焰區(qū)域的像素點(diǎn)的光流矢量在各個(gè)方向上的分布特性，確定是否存在火焰。
[0007]基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實(shí)施例的檢測(cè)火焰的方法和裝置，通過(guò)基于網(wǎng)格算法的實(shí)時(shí)光流計(jì)算獲取候選火焰區(qū)域的像素點(diǎn)的光流矢量，并根據(jù)光流矢量在各個(gè)方向上的分布特性確定是否存在火焰，能夠在各種復(fù)雜或簡(jiǎn)單的環(huán)境中準(zhǔn)確穩(wěn)定地檢測(cè)火焰。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0009]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的檢測(cè)火焰的方法的示意性流程圖。
[0010]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的矢量劃分的示意圖。
[0011]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的候選火焰區(qū)域的示意圖。
[0012]圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光流計(jì)算的方法的示意性流程圖。
[0013]圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的檢測(cè)火焰的裝置的示意性框圖。
[0014]圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的識(shí)別模塊的示意性框圖。
[0015]圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的20個(gè)火焰檢測(cè)的場(chǎng)景的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0017]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的檢測(cè)火焰的方法100的示意性流程圖。如圖1所示，該方法100包括:
[0018]SI 10，確定當(dāng)前幀圖像中的候選火焰區(qū)域；
[0019]S120，基于網(wǎng)格算法對(duì)該候選火焰區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)光流計(jì)算，獲取該候選火焰區(qū)域的像素點(diǎn)的光流矢量；
[0020]S130，根據(jù)該候選火焰區(qū)域的像素點(diǎn)的光流矢量在各個(gè)方向上的分布特性，確定是否存在火焰。
[0021 ] 在本發(fā)明實(shí)施例中，檢測(cè)火焰的裝置基于實(shí)時(shí)的光流計(jì)算進(jìn)行火焰檢測(cè)。檢測(cè)火焰的裝置首先確定當(dāng)前幀圖像中的候選火焰區(qū)域，然后基于網(wǎng)格算法進(jìn)行實(shí)時(shí)光流計(jì)算，獲取候選火焰區(qū)域的像素點(diǎn)的光流矢量，然后根據(jù)光流矢量在各個(gè)方向上的分布特性，確定是否存在火焰。基于網(wǎng)格算法的光流計(jì)算能夠?qū)崟r(shí)地得到各像素點(diǎn)的光流矢量，而火焰的不穩(wěn)定性及擴(kuò)張膨脹性決定了火焰區(qū)域的光流矢量在各方向上的分布具有不同于其他物體的光流矢量的特性，這樣，通過(guò)統(tǒng)計(jì)光流矢量的方向分布特性，能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)火焰。
[0022]因此，本發(fā)明實(shí)施例的檢測(cè)火焰的方法，通過(guò)基于網(wǎng)格算法的實(shí)時(shí)光流計(jì)算獲取候選火焰區(qū)域的像素點(diǎn)的光流矢量，并根據(jù)光流矢量在各個(gè)方向上的分布特性確定是否存在火焰，能夠在各種復(fù)雜或簡(jiǎn)單的環(huán)境中準(zhǔn)確穩(wěn)定地檢測(cè)火焰。
[0023]在SllO中，檢測(cè)火焰的裝置確定當(dāng)前幀圖像中的候選火焰區(qū)域。
[0024]由于火焰的特殊顏色是區(qū)別于其他物體的重要特征，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行顏色分析獲取候選火焰區(qū)域?？蛇x地，SllO包括:
[0025]S111，對(duì)該當(dāng)前幀圖像進(jìn)行紅綠藍(lán)RGB三通道顏色分離，獲取該當(dāng)前幀圖像的每個(gè)像素點(diǎn)三個(gè)通道的像素值；
[0026]S112，將滿足以下條件的像素點(diǎn)確定為具有火焰顏色特征的像素點(diǎn)，
[0027]R>Rt,[0028]R>G>B,
[0029]S> (255-R) *St/Rt,
[0030]其中，R表示像素點(diǎn)紅色通道像素值，G表示像素點(diǎn)綠色通道像素值，B表示像素點(diǎn)藍(lán)色通道像素值，Rt表示紅色通道閾值，S表示像素點(diǎn)的飽和度，St表示飽和度閾值；
[0031]S113，將包含所有具有火焰顏色特征的像素點(diǎn)的區(qū)域確定為該候選火焰區(qū)域。
[0032]具體而言，在本發(fā)明實(shí)施例中，檢測(cè)火焰的裝置對(duì)監(jiān)控視頻的當(dāng)前幀圖像進(jìn)行RGB三通道顏色分離，若當(dāng)前幀圖像中某一像素點(diǎn)RGB三通道的像素值滿足上述條件，則確定該像素點(diǎn)為具有火焰顏色特性的像素點(diǎn)，然后，將包含所有具有火焰顏色特征的像素點(diǎn)的區(qū)域確定為候選火焰區(qū)域。例如，將包含所有具有火焰顏色特征的像素點(diǎn)的最小矩形區(qū)域確定為候選火焰區(qū)域，以便于進(jìn)行下一步的光流計(jì)算。
[0033]在S120，檢測(cè)火焰的裝置基于網(wǎng)格算法對(duì)該候選火焰區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)光流計(jì)算，獲取該候選火焰區(qū)域的像素點(diǎn)的光流矢量。
[0034]光流矢量(U，v)的u和V分別表示像素點(diǎn)從上一幀圖像移動(dòng)到下一幀圖像的過(guò)程中的水平和豎直速度分量。在本發(fā)明實(shí)施例中，可選地，根據(jù)當(dāng)前幀圖像的候選火焰區(qū)域和上一幀圖像中同一位置的區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，獲取當(dāng)前幀圖像的候選火焰區(qū)域的光流矢量(U，V)。下面詳細(xì)描述如何獲取光流矢量(U，V)。
[0035]首先根據(jù)兩個(gè)假設(shè)來(lái)建立一個(gè)目標(biāo)函數(shù)，當(dāng)光流矢量取值反映真實(shí)情況的時(shí)候，該目標(biāo)函數(shù)理論上應(yīng)該取最小值。那么，求光流矢量就可以轉(zhuǎn)化為最小化目標(biāo)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0036]灰度值一致性假設(shè)，即在dt時(shí)間內(nèi)，像素灰度值變化不大。用數(shù)學(xué)公式描述為:
[0037]I (x, y, t)=I (x, y, t+dt) (I)
[0038]梯度一致性假設(shè)，即在dt時(shí)間內(nèi)，各點(diǎn)的梯度應(yīng)平滑變化，用數(shù)學(xué)公式描述為:
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種檢測(cè)火焰的方法，其特征在于，包括: 確定當(dāng)前幀圖像中的候選火焰區(qū)域； 基于網(wǎng)格算法對(duì)所述候選火焰區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)光流計(jì)算，獲取所述候選火焰區(qū)域的像素點(diǎn)的光流矢量； 根據(jù)所述候選火焰區(qū)域的像素點(diǎn)的光流矢量在各個(gè)方向上的分布特性，確定是否存在火焰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述候選火焰區(qū)域的像素點(diǎn)的光流矢量在各個(gè)方向上的分布特性，確定是否存在火焰，包括: 根據(jù)所述候選火焰區(qū)域的像素點(diǎn)的光流矢量在各個(gè)方向上的分布特性，確定所述候選火焰區(qū)域是否為真實(shí)火焰區(qū)域； 根據(jù)所述候選火焰區(qū)域是否為真實(shí)火焰區(qū)域，確定是否存在火焰。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述候選火焰區(qū)域的像素點(diǎn)的光流矢量在各個(gè)方向上的分布特性，確定所述候選火焰區(qū)域是否為真實(shí)火焰區(qū)域，包括: 若在所述候選火焰區(qū)域的像素點(diǎn)的光流矢量中，
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述候選火焰區(qū)域是否為真實(shí)火焰區(qū)域，確定是否存在火焰，包括: 根據(jù)預(yù)定幀數(shù)L內(nèi)的圖像中，存在真實(shí)火焰區(qū)域的圖像的幀數(shù)1，確定是否存在火焰。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)預(yù)定幀數(shù)L內(nèi)的圖像中，存在真實(shí)火焰區(qū)域的圖像的幀數(shù)1，確定是否存在火焰，包括: 若1/L大于第三預(yù)定閾值，則確定存在火焰。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述候選火焰區(qū)域是否為真實(shí)火焰區(qū)域，確定是否存在火焰，包括: 若所述候選火焰區(qū)域?yàn)檎鎸?shí)火焰區(qū)域，則確定存在火焰。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述確定當(dāng)前幀圖像中的候選火焰區(qū)域，包括: 對(duì)所述當(dāng)前幀圖像進(jìn)行紅綠藍(lán)RGB三通道顏色分離，獲取所述當(dāng)前幀圖像的每個(gè)像素點(diǎn)三個(gè)通道的像素值； 將滿足以下條件的像素點(diǎn)確定為具有火焰顏色特征的像素點(diǎn)，
R>Rt，
R>G>B,S>(255-R)*St/Rt, 其中，R表示像素點(diǎn)紅色通道像素值，G表示像素點(diǎn)綠色通道像素值，B表示像素點(diǎn)藍(lán)色通道像素值，Rt表示紅色通道閾值，S表示像素點(diǎn)的飽和度，St表示飽和度閾值； 將包含所有具有火焰顏色特征的像素點(diǎn)的區(qū)域確定為所述候選火焰區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基于網(wǎng)格算法對(duì)所述候選火焰區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)光流計(jì)算，獲取所述候選火焰區(qū)域的像素點(diǎn)的光流矢量，包括: 將所述候選火焰區(qū)域的每一個(gè)像素點(diǎn)作為網(wǎng)格上的一個(gè)點(diǎn)； 通過(guò)粗網(wǎng)格與細(xì)網(wǎng)格的轉(zhuǎn)換迭代，獲取所述候選火焰區(qū)域的每一個(gè)像素點(diǎn)的光流矢量。
9.一種檢測(cè)火焰的裝置，其特征在于，包括: 確定模塊，用于確定當(dāng)前幀圖像中的候選火焰區(qū)域； 處理模塊，用于基于網(wǎng)格算法對(duì)所述候選火焰區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)光流計(jì)算，獲取所述候選火焰區(qū)域的像素點(diǎn)的光流矢量； 識(shí)別模塊，用于根據(jù)所述候選火焰區(qū)域的像素點(diǎn)的光流矢量在各個(gè)方向上的分布特性，確定是否存在火焰。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述識(shí)別模塊包括: 確定單元，用于根據(jù)所述候選火焰區(qū)域的像素點(diǎn)的光流矢量在各個(gè)方向上的分布特性，確定所述候選火焰區(qū)域是否為真實(shí)火焰區(qū)域； 識(shí)別單元，用于根據(jù)所述候選火焰區(qū)域是否為真實(shí)火焰區(qū)域，確定是否存在火焰。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述確定單元包括: 第一確定子單元，用于若在所述候選火焰區(qū)域的像素點(diǎn)的光流矢量中，
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的裝置，其特征在于，所述識(shí)別單元包括: 第一識(shí)別子單元，用于根據(jù)預(yù)定幀數(shù)L內(nèi)的圖像中，存在真實(shí)火焰區(qū)域的圖像的幀數(shù)I，確定是否存在火焰。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述第一識(shí)別子單元具體用于，若1/L大于第三預(yù)定閾值，則確定存在火焰。
14.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的裝置，其特征在于，所述識(shí)別單元包括: 第二識(shí)別子單元，用于若所述候選火焰區(qū)域?yàn)檎鎸?shí)火焰區(qū)域，則確定存在火焰。
15.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的裝置，其特征在于，所述確定模塊包括: 顏色分離單元，用于對(duì)所述當(dāng)前幀圖像進(jìn)行紅綠藍(lán)RGB三通道顏色分離，獲取所述當(dāng)前幀圖像的每個(gè)像素點(diǎn)三個(gè)通道的像素值； 特征像素點(diǎn)確定單元，用于將滿足以下條件的像素點(diǎn)確定為具有火焰顏色特征的像素點(diǎn)，
R>Rt，
R>G>B,
S>(255-R)*St/Rt, 其中，R表示像素點(diǎn)紅色通道像素值，G表示像素點(diǎn)綠色通道像素值，B表示像素點(diǎn)藍(lán)色通道像素值，Rt表示紅色通道閾值，S表示像素點(diǎn)的飽和度，St表示飽和度閾值； 候選火焰區(qū)域確定單元，用于將包含所有具有火焰顏色特征的像素點(diǎn)的區(qū)域確定為所述候選火焰區(qū)域。
16.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的裝置，其特征在于，所述處理模塊具體用于，將所述候選火焰區(qū)域的每一個(gè)像素點(diǎn)作為網(wǎng)格上的一個(gè)點(diǎn)，通過(guò)粗網(wǎng)格與細(xì)網(wǎng)格的轉(zhuǎn)換迭代，獲取所述候選火焰區(qū)域的每一個(gè)像素點(diǎn)的光流矢量。
【文檔編號(hào)】G06K9/00GK103514430SQ201210219956
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】占偉鵬, 張翼, 葉茂, 龐鋒 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司