CN104036611A - 一种火灾探测报警的方法及其探测报警器 - Google Patents

Abstract

一种火灾探测报警的方法，包括如下步骤：对彩色摄像机采集的彩色图像和红外摄像机视频进行图像采集，得到彩色图像和红外图像；对所述彩色图像和所述红外图像进行分析，得到彩色图像分析结果和红外图像分析结果；判断所述彩色图像分析结果和所述红外图像分析结果是否符合预设的火灾特征数据；若所述彩色图像分析结果和所述红外图像分析结果均符合所述火灾特征数据时，发出报警信号。本发明在进行火灾的分析判断过程中，结合了彩色摄像机和近红外摄像机两种探测方式，只有当两种探测方式均得出发生火灾的结论时，探测报警系统才进入火灾报警处理程序，发出报警信号，从而提高了报警的可靠性。

Description

一种火灾探测报警的方法及其探测报警器

技术领域

本发明涉及火灾探测的技术领域，尤其是涉及一种火灾探测报警的方法及其探测报警器。

背景技术

目前，图像型火灾探测器分为单镜头图像型火灾探测器和双镜头图像型火灾探测器。

对于单镜头图像型火灾探测器，是一个监控摄像机镜头后面仅可以安装一个彩色摄像机或者仅安装一个红外摄像机，单独安装一个彩色摄像机的产品，由于彩色摄像机主要工作于可见光波段，视频信号没有明显的热量信号，所以在视频识别方面主要依赖于运动方式来识别火焰，误报率很高。而安装一个红外摄像机的图像型火灾探测器由于只能捕获和输出红外信号，使得视频信号主要是黑白图像或者温度谱图像的方式显示到客户端，用户的视觉效果不佳，影响客户对于起火点位置的判断。

基于以上产品的缺陷，有的厂家开发出双镜头双摄像机的图像型火灾探测器产品，以求在满足火灾报警准确率的同时，并能给用户提供良好视觉效果。但是由于两个摄像机分别具有独立的监控镜头，且由于两个摄像机安装位置一定存在差异，使得两个摄像机的监控区域会存在有明显的位移差别，明显影响到火灾定位的准确性，且现有技术中没有一种有效的采用双镜头双摄像机进行火灾探测的方法，造成火灾的探测区域不准确或产生探测盲区。

发明内容

本发明的目的在于设计一种火灾探测报警的方法及其探测报警器，解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种火灾探测报警的方法，包括如下步骤：

步骤101，对彩色摄像机采集的彩色图像和红外摄像机视频进行图像采集，得到彩色图像和红外图像；

步骤102，对所述彩色图像和所述红外图像进行分析，得到彩色图像分析结果和红外图像分析结果；

步骤102，判断所述彩色图像分析结果和所述红外图像分析结果是否符合预设的火灾特征数据；

步骤102.1，若所述彩色图像分析结果不符合所述火灾特征数据时和/或所述红外图像分析结果不符合所述火灾特征数据时，则返回步骤101；

步骤102.2，若所述彩色图像分析结果和所述红外图像分析结果均符合所述火灾特征数据时，发出报警信号。

优选的，步骤102中，对所述彩色图像进行分析，得到彩色图像分析结果的具体方法为基于烟雾的运动特征和火焰的闪烁特征对所述视频图像进行分析。

更加优选的，基于烟雾的运动特征对所述彩色图像进行分析的具体方法为：

步骤301，获取不同时刻的所述彩色图像；

步骤302，对不同时刻的所述彩色图像进行二值化处理，得到不同时刻的二值图视频图像；

步骤303，屏蔽不同时刻的所述二值图视频图像的相同点；

步骤304，根据不同时刻的所述二值图视频图像的不同点，实现烟雾的运动分析。

更加优选的，基于火焰的闪烁特征对所述视频图像进行分析的方法为：

步骤401，获取不同时刻的所述彩色图像；

步骤402，对不同时刻的所述彩色图像进行二值化处理，得到不同时刻的二值图视频图像；

步骤403，屏蔽不同时刻的所述二值图视频图像的相同点,得到屏蔽图像；

步骤404，对不同时刻的所述屏蔽图像进行图像点分析；所述图像点分析包括图像点的变化幅度和图像点的闪烁频率分析；

当所述变化幅度小于等于预设的阈值时或所述闪烁频率不在预设的频率区间内时，不做处理；

当所述变化幅度大于预设的阈值时，且所述闪烁频率在预设的频率区间内时；则判定为火焰的闪烁特征；

步骤405，将不同时刻的所述闪烁特征进行区域化连线，形成区域图像，当所述区域图像符合预设的运动特征时，则得到彩色图像分析结果。

更加优选的，步骤102中，对所述红外图像进行分析，得到红外图像分析结果的具体方法为：

步骤501，采集所述红外图像；

步骤502，判断与所述区域图像相同的所述红外图像区域中，是否大于等于预设的热量特征；

若小于所述热量特征时，则不进行处理；

若大于等于所述热量特征时，则生成红外图像分析结果。

一种火灾探测报警器，包括分光棱镜、监控摄像机镜头、彩色摄像机、近红外摄像机和双视频处理设备；所述分光棱镜的入口处设有所述监控摄像机镜头；所述分光棱镜的出口包括第一出口和第二出口；所述第一出口处设有所述彩色摄像机；所述第二出口处设有所述近红外摄像机；所述彩色摄像机和所述近红外摄像机均与所述双视频处理设备连接。

优选的，所述双视频处理设备上连接有电源接口板、报警装置、存储器、通信模块、指示灯、电源管理器、温度传感器和加热器中的一种或多种。

更加优选的，所述通信模块包括以太网收发器和/或RS485收发器；所述DSP双路视频信号处理板为TMS320DM642处理板；所述分光棱镜为光学玻璃材质。

更加优选的，所述彩色摄像机为彩色单板摄像机；所述近红外摄像机为近红外单板摄像机；所述双视频处理设备为DSP双路视频信号处理板。

更加优选的，所述红外单板摄像机采用950nm的红外高通滤光片。

本发明的有益效果可以总结如下：

本发明提供的两个摄像机复用一个监控镜头实现彩色和红外图像复合探测火灾的探测器，并在进行火灾的分析判断过程中，结合了彩色摄像机和近红外摄像机两种探测方式，只有当两种探测方式均得出发生火灾的结论时，探测报警系统才进入火灾报警处理程序，发出报警信号，从而提高了报警的可靠性；并且，在对视频图像进行分析的过程中，还可以分析出是否产生烟雾及火光，实现了预警的功能；本发明结合了彩色摄像机和近红外摄像机两种探测方式，提高了火灾定位的准确性，提高了报警的可靠性，填补了国内外同类产品的空白。

附图说明

图1为本发明实现火灾探测报警的流程示意图；

图2为本发明的图像点的正常闪烁频率示意图；

图3为本发明中图像点符合火焰闪烁频率的示意图；

图4为本发明中火灾探测报警器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示的一种火灾探测报警的方法，包括如下步骤：

步骤101，对彩色摄像机和红外摄像机进行图像采集，得到彩色图像和红外图像；

步骤102，对彩色图像和红外图像进行分析，得到彩色图像分析结果和红外图像分析结果；

步骤102，判断彩色图像分析结果和红外图像分析结果是否符合预设的火灾特征数据；

步骤102.1，若彩色图像分析结果不符合火灾特征数据时和/或红外图像分析结果不符合火灾特征数据时，则返回步骤101；

步骤102.2，若彩色图像分析结果和红外图像分析结果均符合火灾特征数据时，发出报警信号。

其步骤102中，对彩色图像进行分析，得到彩色图像分析结果的具体方法为基于烟雾的运动特征和火焰的闪烁特征对视频图像进行分析。

基于烟雾的运动特征对彩色图像进行分析的具体方法为：

步骤301，获取不同时刻的彩色图像；

步骤302，对不同时刻的彩色图像进行二值化处理，得到不同时刻的二值图视频图像；

步骤303，屏蔽不同时刻的二值图视频图像的相同点；

步骤304，根据不同时刻的二值图视频图像的不同点，实现烟雾的运动分析。

基于火焰的闪烁特征对视频图像进行分析的方法为：

步骤401，获取不同时刻的彩色图像；

步骤402，对不同时刻的彩色图像进行二值化处理，得到不同时刻的二值图视频图像；

步骤403，屏蔽不同时刻的二值图视频图像的相同点,得到屏蔽图像；

步骤404，对不同时刻的屏蔽图像进行图像点分析；图像点分析包括图像点的变化幅度和图像点的闪烁频率分析；

当变化幅度小于等于预设的阈值时或闪烁频率不在预设的频率区间内时，不做处理；

当变化幅度大于预设的阈值时，且闪烁频率在预设的频率区间内时；则判定为火焰的闪烁特征；

步骤405，将不同时刻的闪烁特征进行区域化连线，形成区域图像，当区域图像符合预设的运动特征时，则得到彩色图像分析结果。

步骤102中，对红外图像进行分析，得到红外图像分析结果的具体方法为：

步骤501，采集红外图像；

步骤502，判断与区域图像相同的红外图像区域中，是否大于等于预设的热量特征；

若小于热量特征时，则不进行处理；

若大于等于热量特征时，则生成红外图像分析结果。

其中，双视频处理设备对彩色摄像机采集的彩色图像进行分析，分析是基于烟雾的运动特征和火焰的闪烁特征对视频图像进行分析的。基于烟雾的运动特征对彩色图像进行分析具体包括：双视频处理设备获取处于不同时刻的被监控区域的彩色图像；

对每一张彩色图像，进行二值化处理，得到二值图视频图像；进行二值化处理可以采用以下方式：设定下列公式：

f(x)＝{x≥A，f(x)＝1；x＜A，f(x)＝0} 公式1

公式(1)中，A为一个固定的常数，x为一个像素点的灰度值，f(x)为返回值。将整张彩色图像逐点按公式(1)的算法进行运算，例如，可以设定A＝200；因此，灰度值小于200的图像点的数值为0，即为黑色；而灰度值大于等于200的图像点的数值为1，即为白色；因此，通过上述处理，将整张彩色图像转化为黑白色的对照图。由于只进行了二值化处理，因此，整张彩色图像中亮色的区域较多，烟雾的特性并不明显。所以，还需要比较各张位于不同时刻的二值图视频图像，将各张二值图视频图像的相同点进行屏蔽处理，从而非常明显的在视频图像中显示出烟雾的变化区域。重复上述分析过程，便可识别出烟雾的产生、发展和运动的过程，从而实现对烟雾的火灾探测，实现了火灾的预警。

基于火焰的闪烁特征对彩色图像分析的过程与上述烟雾识别过程相似，具体包括：

双视频处理设备获取处于不同时刻的被监控区域的彩色图像；

对于每一张彩色图像，进行二值化处理，得到二值图视频图像；

比较各张位于不同时刻的二值图视频图像，将各张二值图视频图像的相同点进行屏蔽处理，得到屏蔽处理后的视频图像；

分析屏蔽处理后的视频图像的各个图像点在不同时刻的运动状态，运动状态包括图像点的变化幅度和图像点的闪烁频率；只有当图像点的运动状态符合下述运动特性时，则将图像点进行标注；运动特性为图像点的变化幅度超过预设阈值，并且，图像点的闪烁频率在预设频率区间内；具体的，在没有火焰产生时，一个图像点的正常闪烁频率如图2所示，不同时刻的闪烁频率间的相对变化幅度较小，闪烁频率在一定的范围内随机变化，没有规律性，因此，这样的点在数据过滤过程中会被忽略。但是，如果某个图像点的变化幅度比较大，并且，图像点的闪烁频率为特征频率，例如：8Hz-12Hz之间，则这样的图像点是符合火焰闪烁频率要求的，如图3所示，因此，这样的图像点会被标注。

将标注的所有图像点进行膨胀处理，各个标注的图像点连成一个区域；对区域进行关注计算，当区域内的图像点符合运动特性时，并且，区域的亮度和/或颜色也分别符合预设值时，则得出被监控区域有火焰发生的结论。

双视频处理设备对红外视频信号进行分析，分析具体指分析彩色图像复合火灾特征的闪烁区域，在红外图像中的相同区域是否有明显的热量特征，由于使用950nm的红外高通滤光片，使得开可见光波段的多种干扰源信号被滤除，提高了火灾分析的准确信。如果两种视频信号的分析得出的结论都复合火灾特征库里面的火灾特征数据，则可以准确判断此处发生火灾。

因此，本发明中，在进行火灾的分析判断过程中，结合了彩色视频信号和红外视频信号两种探测方式，只有当两种探测方式均得出发生火灾的结论时，探测报警系统才进入火灾报警处理程序，发出报警信号，从而提高了报警的可靠性；并且，在对视频图像进行分析的过程中，还可以分析出是否产生烟雾，实现了预警的功能。

如图4所示的一种火灾探测报警器，包括分光棱镜、监控摄像机镜头、彩色摄像机、近红外摄像机和双视频处理设备；分光棱镜为光学玻璃材质；分光棱镜的入口处设有监控摄像机镜头；分光棱镜的出口包括第一出口和第二出口；第一出口处设有彩色摄像机；第二出口处设有近红外摄像机；使用分光棱镜将一个监控摄像机镜头的光信号分成两路分别输出到彩色摄像机和近红外摄像机，使得两路摄像机的监视空间完全相同，不存在位移方面的误差；彩色摄像机和近红外摄像机均与双视频处理设备连接。

双视频处理设备上连接有电源接口板和报警装置；双视频处理设备上还连接有存储器、通信模块、指示灯、电源管理器、温度传感器和加热器中的一种或多种。通信模块包括以太网收发器和/或RS485收发器。彩色摄像机为彩色单板摄像机；近红外摄像机为近红外单板摄像机；红外单板摄像机采用950nm的红外高通滤光片；监控摄像机镜头可以为6mm或者12mm定焦IR红外镜头；分光棱镜使用光学玻璃材质设计，具有良好的红外透过性；双视频处理设备为DSP双路视频信号处理板。DSP双路视频信号处理板为TMS320DM642处理板；DSP(英文Digital Signal Processor的缩写，中文译为数字信号处理器)。

本装置还设有外壳，外壳设计为防爆结构，可以满足危险爆炸气体或粉尘存在的工业场所的产品需求。本发明提供的两个摄像机复用一个监控镜头实现彩色和红外图像复合探测火灾的探测器，采用监控镜头取景，使用分光棱镜将一路光信号分成两路分别送给两个摄像机的光学结构，解决了两个摄像机的监控区域会存在有明显的位移差别的缺陷，并在人工进行火灾的分析判断过程中，结合了彩色摄像机和近红外摄像机两种探测方式，提高了火灾定位的准确性，提高了报警的可靠性，填补了国内外同类产品的空白。

以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种火灾探测报警的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤101，采用彩色摄像机和红外摄像机进行图像采集，得到彩色图像和红外图像；

步骤102，对所述彩色图像和所述红外图像进行分析，得到彩色图像分析结果和红外图像分析结果；

步骤102，判断所述彩色图像分析结果和所述红外图像分析结果是否符合预设的火灾特征数据；

步骤102.1，若所述彩色图像分析结果不符合所述火灾特征数据时和/或所述红外图像分析结果不符合所述火灾特征数据时，则返回步骤101；

步骤102.2，若所述彩色图像分析结果和所述红外图像分析结果均符合所述火灾特征数据时，发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的火灾探测报警的方法，其特征在于，步骤102中，对所述彩色图像进行分析，得到彩色图像分析结果的具体方法为基于烟雾的运动特征和火焰的闪烁特征对所述视频图像进行分析。

3.根据权利要求2所述的火灾探测报警的方法，其特征在于，基于烟雾的运动特征对所述彩色图像进行分析的具体方法为：

步骤301，获取不同时刻的所述彩色图像；

步骤302，对不同时刻的所述彩色图像进行二值化处理，得到不同时刻的二值图视频图像；

步骤303，屏蔽不同时刻的所述二值图视频图像的相同点；

步骤304，根据不同时刻的所述二值图视频图像的不同点，实现烟雾的运动分析。

4.根据权利要求2所述的火灾探测报警的方法，其特征在于，基于火焰的闪烁特征对所述视频图像进行分析的方法为：

步骤401，获取不同时刻的所述彩色图像；

步骤402，对不同时刻的所述彩色图像进行二值化处理，得到不同时刻的二值图视频图像；

步骤403，屏蔽不同时刻的所述二值图视频图像的相同点,得到屏蔽图像；

步骤404，对不同时刻的所述屏蔽图像进行图像点分析；所述图像点分析包括图像点的变化幅度和图像点的闪烁频率分析；

当所述变化幅度小于等于预设的阈值时或所述闪烁频率不在预设的频率区间内时，不做处理；

当所述变化幅度大于预设的阈值时，且所述闪烁频率在预设的频率区间内时；则判定为火焰的闪烁特征；

步骤405，将不同时刻的所述闪烁特征进行区域化连线，形成区域图像，当所述区域图像符合预设的运动特征时，则得到彩色图像分析结果。

5.根据权利要求4所述的火灾探测报警的方法，其特征在于，步骤102中，对所述红外图像进行分析，得到红外图像分析结果的具体方法为：

步骤501，采集所述红外图像；

步骤502，判断与所述区域图像相同的所述红外图像区域中，是否大于等于预设的热量特征；

若小于所述热量特征时，则不进行处理；

若大于等于所述热量特征时，则生成红外图像分析结果。

6.一种火灾探测报警器，其特征在于：包括分光棱镜、监控摄像机镜头、彩色摄像机、近红外摄像机和双视频处理设备；所述分光棱镜的入口处设有所述监控摄像机镜头；所述分光棱镜的出口包括第一出口和第二出口；所述第一出口处设有所述彩色摄像机；所述第二出口处设有所述近红外摄像机；所述彩色摄像机和所述近红外摄像机均与所述双视频处理设备连接。

7.根据权利要求6所述火灾探测报警器，其特征在于：所述双视频处理设备上连接有电源接口板、报警装置、存储器、通信模块、指示灯、电源管理器、温度传感器和加热器中的一种或多种。

8.根据权利要求7所述火灾探测报警器，其特征在于：所述通信模块包括以太网收发器和/或RS485收发器；所述DSP双路视频信号处理板为TMS320DM642处理板；所述分光棱镜为光学玻璃材质。

9.根据权利要求6所述火灾探测报警器，其特征在于：所述彩色摄像机为彩色单板摄像机；所述近红外摄像机为近红外单板摄像机；所述双视频处理设备为DSP双路视频信号处理板。

10.根据权利要求9所述火灾探测报警器，其特征在于：所述红外单板摄像机采用950nm的红外高通滤光片。