基于圖像處理的火災(zāi)火焰閃爍頻率識別方法研究.pdf

1、火的出現(xiàn)和應(yīng)用，推動了人類社會的發(fā)展。但是一旦發(fā)生火災(zāi)，又會給人類帶來巨大的災(zāi)難。因此，研究火災(zāi)發(fā)生的機理和規(guī)律、實現(xiàn)主動探測和預(yù)防，是火災(zāi)科學(xué)研究領(lǐng)域內(nèi)最為關(guān)鍵的問題。 火焰是火災(zāi)發(fā)生時的主要現(xiàn)象之一，是主要的探測參量?？梢暬馂?zāi)探測技術(shù)就是利用CCD傳感器感知火焰信號，結(jié)合圖像處理和模式識別知識，從而探測火災(zāi)的發(fā)生，達到報警的目的。然而現(xiàn)有的可視化火災(zāi)探測器很難排除諸如舞廳內(nèi)復(fù)雜光線的干擾，經(jīng)常發(fā)生誤報、漏飽。因此研究火焰與

2、剛性發(fā)光物體在計算機視覺方面的區(qū)別，對減少可視化探測器誤報、漏報具有重要的意義。 火焰受氣流和自身輻射的影響，呈現(xiàn)不停的振蕩特性。雖然剛性發(fā)光物體發(fā)出的光也不停的閃爍，但人可以很容易通過先驗知識判斷出這種閃爍是由火災(zāi)引起的還是剛性發(fā)光物體發(fā)出的，因此振蕩閃爍特性是火焰區(qū)別其它剛性發(fā)光物體的重要特征。而現(xiàn)有的火焰閃爍頻率研究方法很難有效地應(yīng)用到火災(zāi)探測中，因此研究火焰閃爍頻率在實際中能夠有效地被利用的方法就具有重要的意義。

3、 利用高速攝影儀和普通CCD攝像機，采集火災(zāi)火焰的視頻圖像。對于采集到的火焰視頻圖像首先使用中值濾波法濾除圖像的系統(tǒng)噪聲和隨機噪聲，然后應(yīng)用預(yù)混合背景和消減法檢測視頻圖像中的運動區(qū)域，最后運用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)中的腐蝕法剔除存在的孤立點，提取運動區(qū)域的輪廓等方法對視頻圖像進行預(yù)處理。 在對火焰視頻圖像預(yù)處理的基礎(chǔ)上，提取運動區(qū)域的面積、質(zhì)心距、周長、面積周長比等視覺特征，并利用快速傅立葉變換對這些特征進行頻率分析，得到火焰的閃爍頻譜。分

4、析火焰閃爍頻率與油盤尺寸、油盤形狀、燃料種類及燃料重量(液面高度)之間的關(guān)系，研究火焰閃爍頻譜自身的特性，并與剛性發(fā)光物體、受控燃燒的閃爍頻譜作對比，探求兩者之間的異同。 研究結(jié)果表明：實驗所用油盤的形狀、燃料種類及燃料深度(液面高度)對火焰的閃爍頻率影響不大，只與油盤的底面積有關(guān)。本文提出的方法得到的火焰閃爍頻率與Pagni總結(jié)經(jīng)驗頻率值的相對誤差低于5％，重復(fù)性很好?；鹧骈W爍頻譜顯示其能量集中于1-10 Hz，在該頻率范圍內(nèi)