技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煙火檢測裝置，用于實現(xiàn)遠距離煙與火的檢測與報警。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的視頻煙火檢測方法大都是基于前景特征判別的方法，典型步驟為：1)在視頻圖像中分提取動態(tài)區(qū)域，即前景區(qū)域。2)利用煙火的色度學(xué)特征從前景中獲取煙火區(qū)域。3)跟蹤前景煙火團塊，計算煙火團塊的運動參數(shù)，如形狀、紋理、特征點位置等參數(shù)的變化。4)如前景煙火團塊的運動各參數(shù)滿足預(yù)先設(shè)定的條件則產(chǎn)生煙火報警。

這種基于前景檢測的方法在應(yīng)用中常出現(xiàn)以下問題：

1)易誤報

視頻中煙和火焰的運動速度是由環(huán)境中氣流的運動速度和拍攝景物距離決定的，當(dāng)氣流運動很快或物距很小時，煙和火焰在視頻中的團塊運動狀態(tài)很不穩(wěn)定，這使煙火團塊的跟蹤時間縮短，即需要在較短的時間內(nèi)基于一個較小的樣本數(shù)對煙火產(chǎn)生判別。而在復(fù)雜環(huán)境下一些干擾物短時也能產(chǎn)生與煙火相近的特征，因而會產(chǎn)生誤報。

2)易漏報

為了降低誤報率，一般須設(shè)定更嚴(yán)格的煙火判別條件。但如前面所述，視頻中的煙與火焰的特征除顏色以外大部分是由風(fēng)速、拍攝距離等外部因素決定的，當(dāng)外部因素出變化很大時，視頻中煙火的特征也變化很大，如煙火判別條件沒有覆蓋特征量變化范圍時就可能產(chǎn)生漏報。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有低漏報率和低誤報率的煙火檢測裝置。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：基于視頻分析的煙火檢測裝置，包括：

圖像采集單元U1，獲取彩色圖像幀序列，彩色圖像素數(shù)值以RGB色空間表示；

背景建模及前景提取單元U2，提取幀序列圖像中的前景圖像，并且使背景模型參數(shù)反應(yīng)煙火目標(biāo)的顏色及紋理信息；

前景目標(biāo)跟蹤單元U3，跟蹤前景圖像序列中的各前景目標(biāo)，并計算各前景目標(biāo)的運動參數(shù)，其中運動參數(shù)包含中心位置、大小、速度、剛性度、剛性度變化率和跳躍指數(shù)；記錄目標(biāo)出現(xiàn)時的位置和大小以及目標(biāo)消失前的位置和大小；

前景目標(biāo)非煙火判別單元U4，根據(jù)各前景目標(biāo)的運動參數(shù)判別前景目標(biāo)是否為非煙火，令非煙火目標(biāo)所在區(qū)域停止背景模型參數(shù)更新；

背景模型煙火特征提取單元U5，間隔數(shù)幀為一周期，讀取背景模型參數(shù)，從中提取出滿足顏色及紋理條件的可疑煙火區(qū)域；

可疑煙火目標(biāo)跟蹤單元U6，跟蹤可疑煙火區(qū)域時間序列中的可疑煙火目標(biāo)；

火焰形狀動態(tài)屬性檢測單元U7，計算可疑火目標(biāo)的火焰占空比、火焰跳躍指數(shù)和火焰分裂指數(shù)；

煙火判別單元U8，通過關(guān)聯(lián)前景目標(biāo)參數(shù)和可疑煙火目標(biāo)參數(shù)，對煙火進行最終判別。

進一步地，所述背景建模及前景提取單元U2采用改進的混合高斯模型提取幀序列圖像中的前景圖像，并且使背景模型參數(shù)反應(yīng)煙火目標(biāo)的顏色及紋理信息；具體包括：

圖像中每個像素建立3到5個高斯模型(3≤K≤5)，每個高斯模型(Gauss(i)，1≤i≤K)包含RGB三通道的均值(Mean_i，R、Mean_i，G、Mean_i，B)、方差(Var_i，R、Var_i，G、Var_i，B)、權(quán)重(W_i)和匹配數(shù)(MatchCnt_i)；

判斷圖像中一個像素與某一高斯模型匹配的方法為像素RGB矢量與此高斯模型均值矢量的2-范數(shù)的平方大于此高斯模型方差矢量的1-范數(shù)的γ倍，即

(R-Mean_i，R)²+(G-Mean_i，G)²+(B-Mean_i，B)²＜γ×(var_i，R+var_i，G+var_i，B)；

若一個像素至少與一個權(quán)重大于規(guī)定閾值的高斯模型匹配，則此像素為背景，否則為前景；

在存儲器中有一個背景更新掩膜，掩膜中的值代表圖像對應(yīng)像素位置是否允許背景模型參數(shù)更新；

允許參數(shù)更新時，若像素與高斯模型匹配，則對高斯模型RGB均值和方差以及高斯模型的權(quán)重進行動態(tài)更新；即

Mean_i，C(t+1)＝(1-α)×Mean_i，C(t)+α×C×Match_i×Update