【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)設(shè)計(jì)火災(zāi)探測(cè)或報(bào)警技術(shù)，特別是涉及一種智能圖像煙霧、火災(zāi)探 測(cè)數(shù)字信息系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
隨著全球模式識(shí)別技術(shù)的不斷發(fā)展，以及近百年來(lái)消防、安全系統(tǒng)發(fā)展中的視覺(jué)化需求，尤其是美國(guó)911之后對(duì)安全監(jiān)控需求的增大，基于視頻圖像的 智能探測(cè)系統(tǒng)層出不窮。由于監(jiān)控目標(biāo)的不同，又劃分為不同的研究和應(yīng)用方 向。本專利技術(shù)涉及火災(zāi)探測(cè)報(bào)警領(lǐng)域。多年以來(lái)大型空間(會(huì)展中心、體育場(chǎng)館、飛機(jī)庫(kù)、大型倉(cāng)庫(kù)、大型廠房 等)、特殊建筑物(交通隧道、石油石化生產(chǎn)區(qū)、爆炸性儲(chǔ)物區(qū)、博物館、地 鐵、列車站、醫(yī)院等)和室外大型場(chǎng)地(森林、公園等公共社區(qū)等)的火災(zāi)探 測(cè)器一直是消防界不斷探索研究的問(wèn)題。大型空間的特征是空間較大， 一般會(huì)高達(dá)20m以上，單體建筑地面面積 較大；早期探測(cè)火災(zāi)困難，由于空間較大，目前的一些常規(guī)探測(cè)器對(duì)火災(zāi)初期 的特征參量如燃燒氣體含量、煙霧濃度、溫度等很難快速反應(yīng)，如煙要到達(dá)一 定高度并產(chǎn)生使對(duì)射式感煙探測(cè)器動(dòng)作報(bào)警的煙濃度需要較長(zhǎng)的時(shí)間；目前基 于非圖像原理的探測(cè)器無(wú)法給出火災(zāi)的位置，無(wú)法控制滅火系統(tǒng)進(jìn)行有效滅火。特殊建筑物的特征情況會(huì)較復(fù)雜，他們的共同特征是常規(guī)探測(cè)技術(shù)都存 在一些缺陷，很難達(dá)到快速探測(cè)的目的；環(huán)境條件復(fù)雜，有的情況是環(huán)境很差, 面臨著爆炸性等特殊環(huán)境問(wèn)題；要求快速探測(cè)，早期預(yù)報(bào)，并實(shí)現(xiàn)火災(zāi)安全監(jiān) 控一體化。室外大型場(chǎng)地的特征是室外，面積大，環(huán)境隨自然天氣變化而變化，條 件復(fù)雜；火災(zāi)發(fā)生存在位置不確定性，隨機(jī)性大，目前沒(méi)有合適的探測(cè)手段； 外部環(huán)境干擾大，受光、霧、水氣、雨、雪、閃電等的影響大；需要形成大面 積、廣泛區(qū)域的監(jiān)控。正因?yàn)?span style='display:none'>這些特殊性，目前的常規(guī)探測(cè)技術(shù)難以達(dá)到預(yù)期的目的，尤其是早 期探測(cè)火災(zāi)、早期控制處理的目的。中國(guó)專利95100519.7提出了一種利用彩色影像三基色差分進(jìn)行火災(zāi)探測(cè)與 定位的方法，該方法存在的問(wèn)題是第一，有很多人工或自然光源的三基色特 性與火焰的特性相似，僅基于三基色差分法，誤報(bào)率極高；第二，該演算法只 針對(duì)火焰探測(cè)，不具備煙霧探測(cè)能力，因此不具備大空間、特殊建筑物早期探 測(cè)報(bào)警的能力。中國(guó)專利00805204.2 (國(guó)際公開(kāi)號(hào)WO00/63863,公開(kāi)曰 2000.10.26)提出了一種光截面圖像感煙探測(cè)方法，其存在的問(wèn)題是與線型光 束感煙探測(cè)器原理基本類似，不適用于高度較高的場(chǎng)所，對(duì)火災(zāi)初期產(chǎn)生的升 騰中的煙霧探測(cè)困難，且紅外發(fā)光陣列安裝很不方便。以上兩類系統(tǒng)均是采用 工業(yè)控制電腦作為處理平臺(tái)，不具備對(duì)探測(cè)前端的調(diào)整控制功能。外國(guó)專利WO01/57819, US7002478"Smoke and Flame Detection，，提出了一些 火災(zāi)探測(cè)的演算法，其存在的主要問(wèn)題是第一，該方法是用了相關(guān)分析、 Bayesian統(tǒng)計(jì)方法等復(fù)雜演算法，大量使用n次方、開(kāi)方等運(yùn)算，加之一幀圖 像點(diǎn)數(shù)在104點(diǎn)以上，因此運(yùn)算量很大，不可能在DSP的處理器中移植使用， 只能釆用高性能的電腦分析；第二，系統(tǒng)沒(méi)有對(duì)攝像頭及配套光源的控制機(jī)制， 很難在夜晚使用，這是其使用的最大障礙；第三，由于其需要采用包括鍵盤等 在內(nèi)的工控機(jī)，其很難通過(guò)關(guān)于火災(zāi)探測(cè)器的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的檢驗(yàn)，這也是其至今 不能獲得國(guó)際認(rèn)證的原因。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)目的在于提出一種基于DSP核心處理電路的智能圖像煙霧、火焰探 測(cè)器，以實(shí)現(xiàn)攝像系統(tǒng)、背景光源、中央處理系統(tǒng)、輸入輸出控制系統(tǒng)的一體 化，從而滿足火災(zāi)探測(cè)器各類國(guó)際、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的要求。本專利技術(shù)的第二目的是提出一種復(fù)合型的智能圖像煙霧、火焰探測(cè)器，用已 有的一些火災(zāi)探測(cè)手段輔助圖像火災(zāi)識(shí)別演算法，以避免視頻無(wú)法區(qū)分的假火。本專利技術(shù)的第三目的是提出 一種基于特征匹配的統(tǒng)計(jì)和概率融合計(jì)算法，以 簡(jiǎn)單的計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)智能火災(zāi)探測(cè)，通過(guò)兩級(jí)概率數(shù)據(jù)融合，獲得最佳的火災(zāi) 概率數(shù)據(jù)。本專利技術(shù)的再一 目的是提出 一種具有自學(xué)習(xí)機(jī)制的智能圖像火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)， 當(dāng)發(fā)生誤報(bào)警或漏報(bào)警時(shí)，可以啟動(dòng)系統(tǒng)回圈學(xué)習(xí)機(jī)制，改善系統(tǒng)的識(shí)別能力，以更好地適應(yīng)所保護(hù)的區(qū)域。本專利技術(shù)的目的主要由下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種智能圖像煙霧、火焰探測(cè)器，其特征在于由攝像頭1或成像CCD部件、DSP核心處理電路2、輸入、輸出電路3、紅外燈及濾光鏡部件6、金屬或其他材料封裝的外殼5、視窗鏡片7和前、后蓋8、 4組成。一種復(fù)合型智能圖像煙霧、火焰探測(cè)器，其特征在于由攝像頭l或成像CCD部件、DSP核心處理電路2、輸入、輸出電路3、紅外燈及濾光鏡部件6、金屬或其他封裝5、視窗鏡片7和前、后蓋8、 4,以及紫外、紅外等不同類型的火災(zāi)感測(cè)器10和不同類型火災(zāi)感測(cè)器的信號(hào)處理電路9組成。 一種智能圖像煙霧、火焰探測(cè)系統(tǒng)，由智能圖像煙霧和火焰探測(cè)器11、信息管理與數(shù)字刻錄系統(tǒng)13、輔助學(xué)習(xí)設(shè)定調(diào)試系統(tǒng)14、顯示與操作盤12組成，其特征在于所述智能圖像煙霧、火焰探測(cè)器由上述的探測(cè)器組成。 一種基于PC或其他中央處理系統(tǒng)的智能圖像煙霧、火焰探測(cè)器，其特征在于由探測(cè)前端43和信號(hào)處理系統(tǒng)46組成。所述探測(cè)前端43由CCD成像裝置或攝像頭44、紅外燈或其他背景光源50及感光感測(cè)器電路51組成。所述信號(hào)處理系統(tǒng)46由圖像采集器45、電腦或其他計(jì)算處理系統(tǒng)47、攝像機(jī)及光源控制輸出電路49、報(bào)警及圖像信號(hào)輸出48組成。以上智能圖像煙霧、火焰探測(cè)器的DSP核心處理電路的核心處理演算法是基于t時(shí)刻序列幀圖像特征匹配的統(tǒng)計(jì)和概率融合計(jì)算法。具體流程如下第一 ，系統(tǒng)在t時(shí)刻獲取長(zhǎng)度L的序列幀圖像；第二，自學(xué)習(xí)確定固定背景的特征、周期為1Y的長(zhǎng)周期背景、周期為Ts的短周期背景；第三，對(duì)t時(shí)刻獲取長(zhǎng)度m的序列幀圖像進(jìn)行分析，提取這一序列圖像的每?jī)蓭g的每一幀與短周期背景圖像及與長(zhǎng)周期背景圖像的差異和動(dòng)態(tài)變化特征；第四，對(duì)計(jì)算出各種特征參數(shù)同火焰或煙霧特征進(jìn)行匹配，當(dāng)序列幀圖^^匹配成功的圖像達(dá)到百分比Ratio時(shí)，特征標(biāo)志FCi和SCj置1,否則置-l;第五，根據(jù)不同特征的權(quán)重，進(jìn)行第一級(jí)數(shù)據(jù)融合，得到火焰和煙霧概率增量APF(t)和APs(t);第六，將火焰、煙霧的概率增量進(jìn)行第二級(jí)數(shù)據(jù)融合，得出t時(shí)刻的火災(zāi)概率P(t)。復(fù)合型探測(cè)器中的常規(guī)火災(zāi)探測(cè)裝置的計(jì)算概率將作為DSP核心處理電路的演算法概率融合的 一 個(gè)輸入?yún)?shù)。以上智能圖像煙霧、火焰探測(cè)器劃分出不同的概率區(qū)間，警示概率Pa!〈P(t)<Pah,預(yù)警概率Ppi〈P(t) <Pph，報(bào)警概率Pn〈P(t)《PFh。探測(cè)器根據(jù)t時(shí)刻的火災(zāi)概率P(t),給出不同級(jí)別的報(bào)警信息。當(dāng)探測(cè)器發(fā)生誤報(bào)警或漏報(bào)警時(shí)，將輔助學(xué)習(xí)設(shè)定調(diào)試系統(tǒng)14與智能圖像煙霧和火焰探測(cè)器11連接，再同信息管理與數(shù)字刻錄系統(tǒng)13構(gòu)成回圈自學(xué)習(xí)系統(tǒng)，自學(xué)習(xí)機(jī)制產(chǎn)生更新后的系統(tǒng)決策參數(shù)。與已有技術(shù)相比，本專利技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)1. 演算法簡(jiǎn)單，易于形成一體化系統(tǒng)，可以廣泛適應(yīng)各種使用需求；2. 可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)火焰和煙霧的探測(cè)報(bào)警，尤其針對(duì)火災(zāi)初期的煙霧，具有很好的識(shí)別能力，具有早期報(bào)警功能；3. 系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)功能，可以不斷適應(yīng)所處的環(huán)境，大大提高系統(tǒng)防誤報(bào)警和漏報(bào)警的能力。附圖說(shuō)明圖l為本專利技術(shù)圖像煙霧、火焰探測(cè)器的一種實(shí)施例示意圖2為本專利技術(shù)圖像煙霧、火焰探測(cè)器的第二種實(shí)施例示意圖3為本專利技術(shù)的智能圖像火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)；圖4為本專利技術(shù)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種智能圖像煙霧、火焰探測(cè)器，其特征在于：包括攝像頭、ＤＳＰ核心處理電路、輸入、輸出電路、紅外燈及濾光片部件、外殼、視窗鏡片和前、后蓋。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：侯榮琴，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：侯榮琴，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：71[]
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