希德威烟火检测分析系统应用

一、视频分析烟火检测预警系统概述
基于视频分析的室内、室外烟火自动检测预警系统的目的是能够实现无人值守的不间断工作，自动发现监控区域内的异常烟雾和火灾苗头，以最快、最佳的方式进行告警和协助消防人员处理火灾危机，并最大限度的降低误报和漏报现象；同时还可查看现场实时图像，根据直观的画面直接指挥调度救火。
 该系统利用计算机视觉、人工智能以及闭路电视监控技术，通过视频图像来检测烟火。系统自动分析、识别视频图像内的火焰、烟雾，产生告警信息，在数秒内完成火灾探测及报警，大大缩短了火灾告警时间。该系统具有非接触式探测的特点，不受空间高度、热障、易爆/有毒等环境条件的限制，使得该系统为室内大空间、室外以及传统探测手段失效的特殊场所火灾探测提供了一种有效的解决途径。

二：火焰检测的应用地点：

森林防火、煤矿、化工、石油加工厂、水利及核电站、型客轮、轮渡、仓库、大型存储、集散中心、商场、飞机机库、体育场馆、隧道、地铁等。

三：火焰检测的实现原理：

火焰有着与众不同的特征，他的颜色、温度、形状以及跳动的形式都可以作为识别的依据。下面，我们将从火焰的静态特征和动态特征两方面入手进行火焰识别。

静态特征（颜色与形状）
首先，火焰有着与众不同的颜色特征。描述其颜色的模型有很多，图7就是其中一种，它可以由RGB空间经过简单比较计算得到。

      火焰颜色分布图（图7）

首先，火焰有着与众不同的颜色特征。描述其颜色的模型有很多，图7就是其中一种，它可以由RGB空间经过简单比较计算得到。
由上图，任何RGB图像中只要满足R>=G且G>B的颜色都可以看作是火焰。图8中显示了由该模型对各种火焰的检测结果。虽然这种模型的误报会很多，但可以作为最初始的筛选手段排除掉最不可能是火焰的物体。

     图8 火焰图片（上行）及相应颜色检测结果（下行）

火焰的外形也是用来识别的重要特征。一种模型是采用嵌套式轮廓模型。它默认火焰存在一个或几个燃烧点，火焰从这些燃烧点一层层的向外扩散。越到外层的地方其形状的可边度越大，而且是连续的。图9展示了一个燃烧点的火焰模型，它由三层火焰轮廓组成，对于其右侧图10中的火焰经过该模型捕捉得到图11结果。

                    图9 火焰模型   图10 火焰图片   图 11 符合模型的火焰

动态特征（频率）
火焰是跳跃着的，或者说是移动变化着的。初看起来没有什么规律，其实，经研究发现，火焰的外焰部分的运动存在一定频率。从图12中红色标出的火焰外焰部分来看，这些像素点在经历着有火焰和无火焰两种状态的切换，这个切换的频率经过计算是10HZ。这样，我们通过捕捉这个10赫兹的特征可以进一步确认是否有火焰的存在。

                        图12 火焰外焰部分      图13 外焰运动存在一定频率

除此之外，火焰的运动是有能量变化的。燃烧的物理变化和化学变化造成了火焰能量的不均衡分布。这点可以作为区分火焰与其他颜色相似运动物体的特征。图14中红色衣服上被黑色边框划出的区域能量变化在其右侧显示，可见衣服的能量分布是均匀的（显示为均一灰色，没有亮暗变化）。与之对比，火焰的能量变化就显得非常不均匀，在能量分布图上看得到明显的亮暗变化。

              图14 与火焰颜色接近图案的能量分布               图15火焰的能量分布

四：火焰检测的系统拓扑图：