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《中国科学技术大学》 2009年
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基于多特征融合的视频火焰探测方法研究

陈娟  
【摘要】: 针对传统火灾探测器在某些特殊场合失效的问题,开发基于安防监控系统和计算机视觉方法的视频火灾探测技术展现出广阔前景。然而,现有的视频火灾探测技术不能有效去除复杂场景中的干扰,容易造成严重的误报漏报现象。本文在分析火焰视觉特征的基础上,深入探讨火焰的运动特征、颜色特征,以及频闪特征的数学建模和图像识别算法设计,提出一种基于多特征融合的视频火焰探测方法。 首先,为获取高质量的实时视频序列以便给火焰目标的准确识别提供基础,研究了视频图像的实时采集和预处理方法。 其次,基于已有的高斯模型,提出快速高斯混合法对视频序列进行背景建模,以提取复杂场景信息中的运动前景目标,滤除与火焰颜色相近的静止目标干扰。我们根据像素的空间冗余性,以位置交错方式将图像像素分为主动像素和非主动像素,对主动像素建立由多个高斯分布组成的混合模型判定其为前景还是背景,对非主动像素则依据其四邻域的主动像素状态判定,有效降低了算法的空间复杂度;并根据像素的时间冗余性,优化了自适应模型更新方法。 再次,进行火焰颜色决策,滤除运动目标中的非火焰颜色干扰物,经形态滤波和区域标记获取候选的火焰区域。在收集大量的火焰图像基础上建立了火焰像素样本数据库,通过采用分离火焰图像颜色通道的方法,重构火焰像素的二维和三维分布特征,结合理论推导及经验公式拟合等方法,在RGB和HSI颜色空间设计了有效的火焰像素颜色模型,建立了新的火焰颜色判据。 最后,研究火焰频闪特性,建立基于统计分析的实时频闪模型,最终判定候选区域是否为火焰区。提取了燃烧实验的图像特征量,并进行离散时间傅里叶分析,获得了与Pagni经验公式计算值相一致的图像特征量主频率,验证了火焰的主频范围在10Hz以内,并在此基础上提出了基于相邻像素亮度变化的统计规律描述火焰频闪行为的频闪模型。 以探测方法的实际运用为目的,本文构建了基于多特征融合的视频火焰探测系统原型,提出了系统的硬件设计方案,并基于VC6.0开发了软件平台Firedetect。为测试系统的性能,利用多种不同场景的视频录像和西藏多组实验重点分析了探测速度,探测率和处理速度。结果表明,本文提出方法对多种火灾和非火灾场景具有较好的适应性,探测率高,基于AMD 2.04GHz及1G内存的计算机,对320×240视频序列的处理速度达到每秒24帧。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP391.41

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 梁俊山;王慧琴;胡燕;邹婷;吴萌;;基于模糊聚类的图像型火灾检测[J];计算机工程;2012年04期
2 王雨;陈淑荣;;基于LVQ神经网络的视频监控图像火焰检测与识别算法[J];微型机与应用;2012年06期
3 王媛彬;马宪民;;基于图像型的煤矿早期外因火灾预测及识别方法研究[J];西安科技大学学报;2012年03期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 胡小康;高海拔地区油池火燃烧和烟气特性研究[D];中国科学技术大学;2012年
2 杨满江;高原环境下压力影响气体燃烧特征和烟气特性的实验与模拟研究[D];中国科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 李雪;非结构化道路路边融合算法研究[D];南京理工大学;2011年
2 朱蕾;基于视频监控的火灾特征检测系统[D];吉林大学;2010年
3 江熹;基于数字图像处理的大空间早期火灾自动检测与识别技术研究[D];华东交通大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 陈涛,袁宏永,苏国锋,刘炳海;基于CCD图像的火灾空间定位方法[J];光学技术;2003年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 吕普轶;基于普通CCD摄像机的火灾探测技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
2 米锐;火灾图像自动监测技术的研究与开发[D];四川大学;2003年
3 陈磊;运动人体检测与跟踪方法研究[D];西安电子科技大学;2005年
4 吴柯;动态视频图像捕获的应用研究[D];武汉理工大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡克旭,李金宝;室内火灾轰燃研究的动态述评[J];四川建筑科学研究;2004年01期
2 朱佳君;陈龙珠;史健勇;;基于GIS的校园火灾应急系统设计[J];四川建筑科学研究;2009年05期
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4 孙纲;王蔚;金建军;王艳;;焦作“天堂”影视厅火灾分析[J];安防科技;2006年06期
5 徐凡;袁杰;;基于视频的嵌入式森林火灾预警系统[J];安防科技;2008年01期
6 武宇;刘颖军;;火灾自动报警系统可靠性分析[J];安防科技;2008年01期
7 柳毅;胡忠日;;火灾视频探测在地铁中的应用研究[J];安防科技;2008年12期
8 黄敏;范恩强;赵明;;建筑火灾风险评价方法的探析[J];安防科技;2008年12期
9 王宇;;火灾探测系统可靠性评价[J];安防科技;2009年10期
10 蒋亚龙;谭启;陈鲜展;;火灾探测技术及方法[J];安防科技;2009年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谈龙妹;吴京峰;丁德武;邹兵;马明;李明哲;;汽油火焰释放温度的实验研究[A];中国职业安全健康协会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 杨韬;;浅谈公众聚集场所火灾扑救途径和方法[A];2011安徽省科协年会——海湾杯“社会消防安全管理创新”专题年会论文集[C];2011年
3 苏操文;王庭文;;芜湖“11.15”小商品市场大火分析[A];2011安徽省科协年会——海湾杯“社会消防安全管理创新”专题年会论文集[C];2011年
4 刘志斌;金连文;;候选字静态生成技术及其在两级LDA汉字识别中的应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 张彬;金连文;;基于AdaBoost的手写体汉字相似字符识别[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 吕蓬;柳亦兵;马强;魏于凡;;支持向量机在齿轮智能故障诊断中的应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 梁禹;王义刚;王娜;;基于支持向量机的电力电子电路故障诊断[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 刘华;张建华;王娆芬;王行愚;;人机系统操作员功能状态的模糊聚类方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 董雪;费建军;白娇杨;;基于FPGA的智能火灾报警系统的设计与研究[A];天津市电视技术研究会2012年年会论文集[C];2012年
10 陆扬;李嘉军;苏骏;;基于BIM的性能化分析手段在建筑防火设计中的研究与实践[A];BIM与工程建设信息化——第三届工程建设计算机应用创新论坛论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄希发;大型场馆人员疏散仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 任桢;图像分类任务的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 乔小燕;基于生物形态学的赤潮藻显微图像分割与特征提取研究[D];中国海洋大学;2010年
7 陆嘉;细水雾抑制熄灭气体射流火焰的实验研究[D];中国科学技术大学;2010年
8 陈国庆;航空煤油火焰蔓延特性研究[D];中国科学技术大学;2010年
9 陈志国;基于群体智能的机器视觉的关键技术研究[D];江南大学;2010年
10 王晓明;基于统计学习的模式识别几个问题及其应用研究[D];江南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杜二玲;拟概率空间上等均值噪声下统计学习理论的理论基础[D];河北大学;2007年
2 朱杰;一种基于聚类的支持向量机反问题求解算法[D];河北大学;2007年
3 廖甜甜;白细胞图像语义识别分类的研究[D];南昌航空大学;2010年
4 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
5 王云;视频火灾安全监控系统在大空间建筑中的设计及应用[D];山东科技大学;2010年
6 刘棉;人机划拳系统的实现[D];山东科技大学;2010年
7 刘桂珍;颅骨三维重建与信息提取[D];山东科技大学;2010年
8 张海峰;空间三维信息重构与飞行器路径规划[D];山东科技大学;2010年
9 田文娟;基于支持向量机的人民币序列号识别方法的研究[D];山东科技大学;2010年
10 陈楠楠;互动音乐桌[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 任平生;图像型智能探测报警技术在预防大空间建筑早期火灾中的应用[J];安防科技;2003年01期
2 张王佳;王强;;基于图像型监测技术的剧院火灾实时探测系统[J];安全;2009年06期
3 沈诗林;于春雨;袁非牛;陈志斌;张永明;;一种基于视频图像相关性的火灾火焰识别方法[J];安全与环境学报;2007年06期
4 赵占杰;林小竹;张金燕;;基于背景重建的运动目标检测算法[J];北京石油化工学院学报;2008年02期
5 张丽杰;陈抗生;;基于遗传算法优化的模糊神经网络在智能楼宇火灾探测中的应用[J];长春理工大学学报(自然科学版);2008年02期
6 王娜;徐凤荣;郑德忠;;基于模糊神经网络火灾探测信号处理方法[J];传感技术学报;2007年07期
7 王娜;吴希军;徐凤荣;郑德忠;;火灾探测的模糊神经网络数据融合算法研究[J];燕山大学学报;2008年02期
8 杨俊;王润生;;基于视频图像分析的火燃检测及其应用[J];电视技术;2006年08期
9 陈莹;吴爱国;;基于图像处理的火灾监测系统软件设计[J];低压电器;2006年01期
10 卢瑞祥,牟轩沁,纪震;一种基于红外图像识别的自动消防监控系统[J];电子技术应用;1998年02期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 王亚飞;热解气体流动特性对炭化可燃物热解着火特性影响规律研究[D];中国科学技术大学;2011年
2 项志宇;基于激光雷达的移动机器人障碍检测和自定位[D];浙江大学;2002年
3 顾柏园;基于单目视觉的安全车距预警系统研究[D];吉林大学;2006年
4 刘华军;面向智能车辆的道路环境理解技术研究[D];南京理工大学;2007年
5 李振华;西藏高原低压低氧条件下可燃物燃烧特性和烟气特性研究[D];中国科学技术大学;2009年
6 蔡昕;高海拔低气压条件对细水雾灭火性能影响的实验研究[D];中国科学技术大学;2009年
7 刘大学;用于越野自主导航车的激光雷达与视觉融合方法研究[D];国防科学技术大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郄军芳;辐射方向和海拔高度对固体可燃物热解及着火特性影响的实验研究[D];中国科学技术大学;2011年
2 张蔚蔚;基于模糊神经网络的智能火灾自动探测技术[D];北京工业大学;2000年
3 吕普轶;基于普通CCD摄像机的火灾探测技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
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6 凌智辉;基于模糊神经网络的火灾探测信息处理[D];四川大学;2004年
7 王本西;基于图像处理的火灾探测技术的研究[D];东华大学;2006年
8 史海山;基于红外图像的火灾探测与图像信息处理系统研究[D];重庆大学;2006年
9 文颖;考虑置信度的告警信息融合技术的研究[D];上海交通大学;2007年
10 张庆磊;基于图像处理的大空间火灾探测技术研究[D];西华大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 梁鹏;黄欢;杨晓娜;徐晓煜;;基于视频的火灾监控关键技术研究[J];贵州大学学报(自然科学版);2011年05期
2 王媛彬;马宪民;;基于特征融合的图像型火灾探测方法[J];计算机工程;2011年19期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘培勋;基于视频监控的全天候火灾检测系统[D];吉林大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周孝宽,周付根,朱晓宇;彩色图象光斑的识别及分割[J];北京航空航天大学学报;1996年04期
2 尤佳,王绍纯,李希胜,韩艺萍;通过转炉炉口火焰纹理分析判断氧气顶吹转炉吹炼终点[J];北京科技大学学报;2000年06期
3 冉海潮,孙丽华,郭英军;基于BP网络的智能火灾探测系统[J];传感技术学报;2000年02期
4 冉海潮,孙丽华;基于烟气湍流效应的火灾判据[J];传感技术学报;2001年01期
5 冉海潮;火灾烟气特征的实验研究[J];传感技术学报;2002年01期
6 李国昌,常太华,李国光;光纤火焰检测系统算法的改进[J];电力情报;2002年01期
7 赵铁成,张银桥,徐伟勇;火焰图像检测器着火判据的设计与实验研究[J];动力工程;2001年01期
8 卢瑞祥,牟轩沁,纪震;一种基于红外图像识别的自动消防监控系统[J];电子技术应用;1998年02期
9 蒋刚毅,郁伯康,郁梅,郑义;彩色形态滤波器分析[J];电子学报;1999年11期
10 赵耀,王红星,袁保宗;分形图像编码研究的进展[J];电子学报;2000年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 吕普轶;基于普通CCD摄像机的火灾探测技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
2 米锐;火灾图像自动监测技术的研究与开发[D];四川大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 潘锦辉,廖庆敏,林行刚;视频序列中运动目标的自动提取[J];清华大学学报(自然科学版);2001年Z1期
2 易国华;灰度图像序列中运动目标提取方法的研究[J];鄂州大学学报;2003年04期
3 张志付;付宇卓;;一种基于背景减法的运动检测算法评价方法[J];信息技术;2008年12期
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5 祝利勇;张永瑞;;视频运动检测系统的FPGA实现[J];电子科技;2007年06期
6 于若飞;;背景提取和水平集相结合的运动目标轮廓提取方法[J];计算机与现代化;2011年07期
7 郑以湖;低信噪比下运动目标提取的软件实现[J];计算机与现代化;1998年01期
8 朱莉,朱音,黄贤武;基于主动轮廓模型提取运动目标的图像分割技术[J];微电子学与计算机;2004年01期
9 赵晓丽,韩焱;复杂背景下运动目标的检测[J];中北大学学报;2005年02期
10 杨丽娟;刘教民;王震洲;赵艳;;基于分块帧差的视频图像运动检测[J];河北科技大学学报;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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4 欧阳宁;刘钊;;基于ICA的运动目标轨迹生成方法[A];第十二届全国信号处理学术年会(CCSP-2005)论文集[C];2005年
5 金黎明;周晓光;苏志远;;一种基于帧间差分背景重建的动目标检测算法[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
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7 李国;张心珂;杨国庆;高庆吉;;一种自适应的运动目标实时跟踪算法[A];2006年首届ICT大会信息、知识、智能及其转换理论第一次高峰论坛会议论文集[C];2006年
8 林佳乙;于哲舟;张健;马安娜;楚叶峰;;基于背景差分法和帧间差分法的视频运动检测[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅲ)[C];2008年
9 韩若飞;张金城;范启雄;;海洋地球物理探测技术应用研究[A];国家安全地球物理丛书(五)——地球物理与海洋安全[C];2009年
10 范启雄;张金城;刘菲;;军事空间环境探测技术及其设备研究[A];国家安全地球物理丛书(五)——地球物理与海洋安全[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 杨子庆 张婉;管窥生物探测技术新发展[N];解放军报;2008年
2 徐嘉新 王向阳;槽波地震探测技术效果好[N];中华合作时报;2003年
3 高富丽;地调局携手矿联培训瞬变电磁法探测技术[N];地质勘查导报;2007年
4 记者 操秀英;我地壳探测技术体系基本成熟[N];科技日报;2011年
5 张军;具有复杂系统特征的运动目标多模多尺度自适应估计与辨识 获2006年国家自然科学基金重点项目[N];科技日报;2007年
6 通讯员 李巍;内蒙古区局联合成信院共育探测技术保障人才[N];中国气象报;2010年
7 梁钢华;可燃冰深海探测技术获新突破[N];中国矿业报;2009年
8 韩拉军;采空区积水情况探测技术达国际水平[N];中煤地质报;2010年
9 张丽华;人类探测太空正盛时中国启动“入地”计划[N];中国矿业报;2009年
10 王雯;我国将向煤火发起总攻[N];中国煤炭报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 田纲;基于多特征融合的Mean shift目标跟踪技术研究[D];武汉大学;2011年
2 尹宏鹏;基于计算机视觉的运动目标跟踪算法研究[D];重庆大学;2009年
3 李先锋;基于特征优化和多特征融合的杂草识别方法研究[D];江苏大学;2010年
4 陈功;鲁棒的智能视频监控方法研究[D];中国科学技术大学;2008年
5 李宏友;基于视频的目标检测与跟踪方法研究[D];重庆大学;2009年
6 钟必能;复杂动态场景中运动目标检测与跟踪算法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 王暕来;红外多光谱弱小运动目标的探测与识别技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
8 马奔;图象检测与行为理解研究[D];西北工业大学;2006年
9 齐美彬;多摄像机协作分布式智能视觉监控中若干问题研究[D];合肥工业大学;2007年
10 桑永胜;空间数据分析的神经计算方法[D];电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈娟;基于多特征融合的视频火焰探测方法研究[D];中国科学技术大学;2009年
2 张遵伟;基于视频的细胞跟踪研究[D];西华大学;2010年
3 郭曦;基于视觉的运动检测与手部动作识别[D];上海交通大学;2010年
4 陈敏;智能监控系统中运动检测与跟踪方法的研究[D];武汉科技大学;2008年
5 陆秋菊;基于视网膜生理机制的运动目标轮廓提取神经计算模型研究[D];南华大学;2011年
6 洪广宁;室内环境下的多运动人体跟踪方法研究[D];中北大学;2006年
7 楼晓燕;智能监控系统若干关键技术的研究和实现[D];浙江工业大学;2005年
8 张德才;视频流中多人体跟踪算法研究[D];吉林大学;2011年
9 杨文凯;序列图像中运动目标的检测[D];西北工业大学;2004年
10 鲁立;基于运动检测的图像监控系统研究与实现[D];国防科学技术大学;2007年
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