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1、第14卷第4期火灾科学Vol.14,No.42005年10月FIRESAFETYSCIENCEOct.2005文章编号:100425309(2005)20239207图像型火灾火焰探测原理程鑫,王大川,尹东良(南京消防集团有限公司)摘要:根据火灾火焰的颜色特性、闪烁频率特性、形态变化特性及其发生发展在图像上所表现出来的趋势特征,设计分析了图像型火灾火焰的序列帧识别原理,并结合工程应用的分类特性,论述了图像型火灾火焰的干扰及其使用图像的小块分割算法和外形判断的干扰排除方法。关键词:图像型火灾火焰、探测技术、闪烁频率中图分类号:TP751
2、文献标识码:A的图像像素颜色分布统计仿真分析,还发现火灾火焰1概述的颜色呈现指数分布规律的分布特性,及火灾火焰的早在1996年,美国弗洛丽达大学的西蒙·弗教颜色分布的周界可以用指数函数加以拟合,正是抓住授就开始利用飞机引擎和升压仓火灾的红外成像视了这种颜色分布规律,我们比较“干净”地区分出了图[1]频信息进行此类特殊火灾探测的研究。1997年像中的“火焰”信息和背景噪声信息。始,中国科技大学火灾科学国家重点实验室也进行了其次,火灾火焰的燃烧遵循一定的规律,通过探此类研究,并发表了题为《视频火灾探测系统的原理》究其从根部开始,向上膨胀直
3、至消失的过程,可以发[2]的文章。2000年1月,英国《防火安全工程》介绍现,火灾火焰都是“活”的,具有跳动的规律性特性。了一种VSD-8视频烟雾探测系统,宣称具有广谱检于是,我们设计了特殊的低通滤波器,并成功地得到测性,能够可靠、迅速的探测烟雾火灾,这种由英国智了火灾火焰的跳动频率,我们把它叫做火灾火焰的闪能保安公司开发的产品,达到了很高的水平。2002烁频率,而且我们把这种闪烁频率作为火灾火焰的基年,弗洛丽达中心大学的沃尔特教授等人在火焰的视本特性,用于判断火灾火焰在图像中的表现,从而能频图像识别方面进行专题研究,根据火焰的颜色特
4、性够把火灾火焰从众多噪声信息中加以区分。[3]进行火焰识别算法的简化,并获得了成功。除开上述两种火灾火焰的特性之外,我们还试图本文主要就图像型火灾火焰的算法原理进行研归纳出火灾火焰的发展趋势及其在图像上所表现出究,以为图像型火灾火焰探测报警系统的样机研制和来的外形变化特征,还有基本固定的着火点等综合信该系统的系列化、市场化奠定理论基础。息,用于火灾火焰在序列视频图像帧中是否准确存在的判断依据。2原理介绍3火灾火焰的颜色火灾火焰一般具有较为明显的视觉特性:阴燃亮[1][4][5]光、火焰颜色、闪烁和外形变化等。由于火灾图像中的颜色可以用
5、R(红色)、G(绿色)、B(蓝火焰的颜色与温度具有相关关系,随着火焰由焰心到色)三色分量加以表示,图像中任意像点n的颜色可火焰外表面温度的升高,其颜色依次为暗红色,红色,以表示为Cn(Rn,Gn,Bn)。橙色,黄色,蓝白色和白色。我们通过实际火灾火焰如果定义图像中火灾火焰像点的集合为FC,则收稿日期:2005207206;修改日期:2005209213©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net
6、240火灾科学FIRESAFETYSCIENCE第14卷第4期火灾火焰的颜色空间可以表示为FC(Rspace,Gspace,现方面遇到困难。Bspace)。我们说当Cn(Rn,Gn,Bn)∈FC(Rspace,Gspace,由此,我们定义了一个相对颜色的二维空间,如Bspace)时,表明像点n具有火灾火焰像点的颜色特性,图1所示,使用X坐标值表示火灾火焰像点Cn∈FC并以Cn∈FC(Rn,Gn,Bn)对像点n的颜色加以表示。(Rn,Gn,Bn)的Gn分量数值,使用Y坐标值表示Rn由于颜色可以由RGB分量定义,所以火灾火焰分量和Bn分量
7、的数值。X-Y坐标的范围都是0至的每一种颜色Cn∈FC(Rn,Gn,Bn)对应于颜色三维空255的整数。为了能够在一张图上直观的显示Cn∈FC间内的一个点,RGB分量是该三维空间的三个坐标(Rn,Gn,Bn)三色分量的相互关系,我们在Y坐标值值。使用这种方式表述,意义明确,并与传统颜色空为Gn处标一个绿点,所有绿点都位于从零点出发,斜间的表述一致,但是如果用它进行火灾火焰的颜色分率为1的直线上。在这种二维空间的颜色表示中,每布统计,则可以看到火灾火焰在三维空间内的分布区个Cn(Rn,Gn,Bn)都对应二维图上的三个点,其中绿域FC(R
8、space,Gspace,Bspace)的边界是三维曲面,一般来色分量总是处于斜率为1的直线上,而红色分量和绿说,这些曲面难以拟合,并用数学函数加以表示。即色分量也各有自己的位置。使我们历经艰辛找到了这种分布函数,将来也
