基于视频的火灾探测技术研究

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1、华北电力大学（北京）硕士学位论文基于视频的火灾探测技术研究姓名：时婧婧申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：孙凤杰20080110华北电力大学硕士学位论文p士=l明叫本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于视频监控的火灾图像识别研究》，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。，-厶．参t学位论文作

2、者签名：斟鱼蚕翌盏日期：丛：三：丛关于学位论文使用授权的说明本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。(涉密的学位论文在解密后遵守此规定)作者签名：华北电力人学硕十学位论文第一章前言火灾是最常见的灾害之一，是一种在时空上失去控制的燃烧所引发的灾害。它直接危及人类的生命财产，造成环境污染，甚奎生态平衡‘11。

3、尤其是一些特殊场所，如物流仓库、运动场、电力调度中心等，一旦发生火灾，不仅造成巨大经济损失，更严重的是可能波及整个系统的运行。因此，对其进行实时有效监控，把火灾造成的损失减小到最小程度是火灾防治技术领域的重点研究内容。1．1火灾探测技术的研究及开发现状传统的火灾报警系统多采用检测浓度法，误报率高、检测时间较长，对某些情况无法预报。现有的图像处理方法，因为设备昂贵(利用光谱分析)、对环境或摄像机等要求很高而无法广泛应用。近年来出现的图像处理方法由于考虑到了火灾的～些特点，取得了一定进展。然而，日趋严格的火灾安全要求和高科技的迅速发展，使火灾探测和预警方式正向着图像化和智能化发展，而基于图像

4、的火灾探测方法则是根据火灾中火焰、烟雾等特征的探测方法。因此世界各国都在致力于研究和开发能早期预报火灾的探测方法和设备。数字图像处理和模式识别技术实现的火灾预报与传统的预报方法相比可以有效地提高预报精度、大大缩短预报时间、提供更丰富的火灾信息等【2】。1．1．1早期火灾探测的方法1847年美国牙科医生Charming和缅因大学教授Farmer研究出了世界上第一台用于城镇火灾报警的发送装置【31，1890年英国研制成功了第一个感温式火灾探测器，从此，人类开创了火灾自动探测报警技术的新纪元。一百五十多年来，在世界科学技术迅猛发展的浪潮中，火灾探测技术也得到相应的发展，基于各种火灾识别模式的火

5、灾探测器相继问世，并日臻完善。从1．9世纪40年代至20世纪40年代，感温探测器一直处于主导地位，其灵敏度比较低，探测火灾的速度比较慢。最初，这样的感温火灾探测系统主要被应用于军事用途，由于当时国际环境的影响，军事上的应用是刺激火灾探测技术发展的一个很自然的原因。到了20世纪50年代，瑞士物理学家EmstMeili制造出现代离子感烟探测器的雏形【3】，感烟探测技术使人类早期火灾探测技术向前迈进了一大步。离子感烟探测器出现之后，感温探测器被排挤到了次要地位。到1970年，离l华北电力大学硕十学位论文子感烟探测器己经在欧洲安装了近百万只，迄今仍然占已经安装火灾探测器的90％。离子感烟探测器以

6、绝对的优势统治了30年之久，在此期间入们也在研究光电感烟技术，只是苦于种种工艺技术原因不能得到实际应用。20世纪70年代木，高寿命的光电元件技术取得突破，光电感烟探测器应运而生。离子感烟和光电感烟各有千秋，且有～定的互补性，如离子感烟对阴燃(没有火焰的燃烧)的响应较慢，而光电感烟却对粒径小于0．4um的不可见烟不响应。国外一直致力于研究发展光电感烟探测器，并取得长足进步。在日本，光电感烟探测器的销售量己经占到90％，欧洲也在大幅度减少离子感烟探测器，在我国也是呈现这种趋势。1．1．2人工神经网络火灾探测的发展现状20世纪80年代后，火灾探测技术与其他技术丌始更广泛的交叉和结合。探测智能、

7、监控智能和抗干扰算法在火灾探测技术中的应用，使火灾探测技术进入了一个全新的发展时期；与信号处理技术，人工智能技术和自动控制技术紧密的联系在一起，火灾探测算法在改进探测系统性能上的作用日益突出。人工神经网络(ArtificialNeuralNetwork，简称A．N．N．)是在对人脑组织结构和运行机制的认识理解基础之上，模拟其结构和智能行为的一种工程系统。早在上世纪40年代初期，心理学家McCulloch、数学家Pitts就提出了人工