CN109637073A - 一种基于光流法的火灾烟雾识别系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及火灾烟雾识别系统技术领域，尤其是一种基于光流法的火灾烟雾识别系统，包括火灾烟雾图像采集单元、火灾烟雾图像识别单元、信号输出单元和报警单元，所述火灾烟雾图像采集单元与火灾烟雾图像识别单元电性连接，所述火灾烟雾图像识别单元与信号输出单元电性连接，信号输出单元接收火灾烟雾图像识别单元中图像对比模块传递来的对比结果，信号输出单元对图像对比模块传递来的对比结果进行判断，所述信号输出单元与报警单元电性连接，报警单元可进行声音和灯光同时报警，同时还能实现远程报警。本发明对火灾烟雾的识别是基于光流法对烟雾本身进行对照识别，该系统识别能力强可应用到各个领域的火灾预防中去。
Description
技术领域
本发明涉及火灾烟雾识别系统技术领域，尤其涉及一种基于光流法的火灾烟雾识别系统。
背景技术
光流是关于视域中的物体运动检测中的概念，用来描述相对于观察者的运动所造成的观测目标、表面或边缘的运动。光流法在样型识别、计算机视觉以及其他影像处理领域中非常有用，可用于运动检测、物件切割、碰撞时间与物体膨胀的计算、运动补偿编码，或者通过物体表面与边缘进行立体的测量等等，光流法的优点在于光流不仅携带了运动物体的运动信息，而且还携带了有关景物三维结构的丰富信息，它能够在不知道场景的任何信息的情况下，检测出运动对象，就现在对于火灾烟雾识别主要是对场景对照物的变化来进行火灾识别报警的，如此检测火灾烟雾的准确性较差，不能准确判断是否出现火灾烟雾，通用性也较差。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在火灾烟雾识别不准确的缺点，而提出的一种基于光流法的火灾烟雾识别系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
设计一种基于光流法的火灾烟雾识别系统，包括火灾烟雾图像采集单元、火灾烟雾图像识别单元、信号输出单元和报警单元，所述火灾烟雾图像采集单元与火灾烟雾图像识别单元电性连接，火灾烟雾图像采集单元对所处空间的视频图像进行采集，再对采集的视频图像进行转换后存储到主存储器存储模块中待用，所述火灾烟雾图像识别单元可提取火灾烟雾图像采集单元中主存储器存储模块中的图像信息，将主存储器存储模块中的图像信息传递至光流场计算模块中进行计算，再将计算的结果传递至图像对比模块，图像对比模块将其传递来的运动特征与由第二图像提取模块从原视频图像存储模块中提取的未出现烟雾时的图像特征进行对比，再将对比结果传递出去，所述火灾烟雾图像识别单元与信号输出单元电性连接，信号输出单元接收火灾烟雾图像识别单元中图像对比模块传递来的对比结果，信号输出单元对图像对比模块传递来的对比结果进行判断，若对比图像特征相同，则直接删除传递来的图像对比信息，反之，则先向传递出报警信号再删除传递来的图像对比信息，所述信号输出单元与报警单元电性连接，报警单元可进行声音和灯光同时报警，同时还能通过无线信号将报警信息传递至PC端或手机端，实现远程报警。
优选的，所述火灾烟雾图像采集单元包括图像传感器，所述图像传感器电性连接有A/D转换器且其设置在旋转底座上，所述A/D转换器电性连接有主存储器存储模块。
优选的，所述火灾烟雾图像识别单元包括第一图像提取模块，所述第一图像提取模块分别电性连接有主存储器存储模块和光流场计算模块，所述光流场计算模块电性连接有图像对比模块，所述图像对比模块电性连接有第二图像提取模块，所述第二图像提取模块电性连接有与A/D转换器电性连接的原视频图像存储模块。
优选的，所述信号输出单元包括第一中央处理器模块，所述第一中央处理器模块电性连接有信息删除模块且其也与图像对比模块电性连接。
优选的，所述报警单元包括无线传输模块、声音报警装置和灯光报警装置，所述无线传输模块、声音报警装置和灯光报警装置均与第一中央处理器单元电性连接。
优选的，所述旋转底座包括伺服电机，所述伺服电机的输出轴固定连接在图像传感器底部，伺服电机分别电性连接有第二中央处理器模块和电源模块。
优选的，所述图像传感器为CCD摄像头。
本发明提出的一种基于光流法的火灾烟雾识别系统，有益效果在于：
1、通过在旋转底座中设置伺服电机、第二中央处理器模块和电源模块，利用预先设好程序的第二中央处理器模块控制伺服电机规律性正反转，可使CCD摄像头实现规律性正反转，从而使CCD摄像头采集图像的范围更加广泛，使该系统的烟雾识别范围更加广，预防火灾效果更佳；
2、通过在火灾烟雾图像识别单元中设置光流场计算模块，可对采集的图像中是否含有烟雾图像利用光流算法中的HS光流法进行光流计算，结合图像传感器采集的图像信息最后得出火灾烟雾相对于地面的速度矢量信息，从而与预存的未产生烟雾的图像进行对比，从而可准确判断出是否有烟雾产生，从而根据情况选择是否报警，上述是对烟雾本身进行识别，识别准确，且通用性强，适用于各个场景中的火灾烟雾识别。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于光流法的火灾烟雾识别系统的结构框图；
图2为本发明提出的一种基于光流法的火灾烟雾识别系统中火灾烟雾图像采集单元的电路框图；
图3为本发明提出的一种基于光流法的火灾烟雾识别系统中火灾烟雾图像识别单元的电路框图；
图4为本发明提出的一种基于光流法的火灾烟雾识别系统中信号输出单元的电路框图；
图5为本发明提出的一种基于光流法的火灾烟雾识别系统中报警单元的结构框图；
图6为本发明提出的一种基于光流法的火灾烟雾识别系统中旋转底座的电路框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-6，一种基于光流法的火灾烟雾识别系统，包括火灾烟雾图像采集单元、火灾烟雾图像识别单元、信号输出单元和报警单元，火灾烟雾图像采集单元包括图像传感器，图像传感器为CCD摄像头，图像传感器电性连接有A/D转换器且其设置在旋转底座上，旋转底座包括伺服电机，伺服电机的输出轴固定连接在图像传感器底部，伺服电机分别电性连接有第二中央处理器模块和电源模块。在图像传感器对监测空间进行图像采集时，电源模块为伺服电机供电使其工作，伺服电机在第二中央处理器模块的控制下实现规律性的正反转，使得固定在伺服电机的输出轴上的图像传感器的亦可实现规律性的正反转，从而使得图像传感器图像采集的范围更广，对火灾产生烟雾识别的更加及时。
A/D转换器电性连接有主存储器存储模块，火灾烟雾图像识别单元包括第一图像提取模块，第一图像提取模块分别电性连接有主存储器存储模块和光流场计算模块，光流场计算模块电性连接有图像对比模块，图像对比模块电性连接有第二图像提取模块，第二图像提取模块电性连接有与A/D转换器电性连接的原视频图像存储模块。图像传感器在对检测区域进行图像采集时，与之电性连接的A/D转换器将其采集的图像进行处理，被处理后的图像会被传递至与其电性连接的主存储器存储模块进行储存，之后火灾烟雾图像识别单元中的第一图像提取模块会从主存储器存储模块中提取图像传感器采集的图像信息，然后将提取的图像信息输送至光流场计算模块中，光流场计算模块利用光流算法中的HS光流法进行光流计算，结合图像传感器采集的图像信息最后得出火灾烟雾相对于地面的速度矢量信息并将此信息传递至图像对比模块中，而原视频图像存储模块与A/D转换器电性连接，使原视频图像存储模块在基于光流法的火灾烟雾识别系统使用前存储了检测区域未发生火灾时的视频图像，在图像对比模块接收到光流场计算模块传递来的信息时，第二图像提取模块就将从原视频图像存储模块中提取的视频特征传递至图像对比模块中，使其与光流场计算模块传递来的图像特征进行比对，看其是否存在差异，再将比对结果传出。
信号输出单元包括第一中央处理器模块，第一中央处理器模块电性连接有信息删除模块且其也与图像对比模块电性连接。信号输出单元中的第一中央处理器模块接收到图像对比模块的对比信息，对图像对比模块的对比信息做出判断，当图像对比模块的对比信息一致时，图像对比模块的对比信息会被传递至信息删除模块进行删除，当图像对比模块的对比信息不一致时，第一中央处理器模块会发出开启报警的信号。
报警单元包括无线传输模块、声音报警装置和灯光报警装置，无线传输模块、声音报警装置和灯光报警装置均与第一中央处理器单元电性连接。报警单元中的无线传输模块、声音报警装置和灯光报警装置在接收到第一中央处理器模块会发出开启报警的信号后，声音报警装置和灯光报警装置分别开启，进行声音和灯光双重报警，无线传输模块再将接收到的报警信息传送至PC端或手机端，以便最快传递出火灾出现的预警，避免出现重大火灾，造成重大损失。
火灾烟雾图像采集单元与火灾烟雾图像识别单元电性连接，火灾烟雾图像采集单元对处空间的视频图像进行采集，再对采集的视频图像进行转换后存储到主存储器存储模块中待用，火灾烟雾图像识别单元可提取火灾烟雾图像采集单元中主存储器存储模块中的图像信息，将主存储器存储模块中的图像信息传递至光流场计算模块中进行计算，再将计算的结果传递至图像对比模块，图像对比模块将其传递来的运动特征与由第二图像提取模块从原视频图像存储模块中提取的未出现烟雾时的图像特征进行对比，再将对比结果传递出去，火灾烟雾图像识别单元与信号输出单元电性连接，信号输出单元接收火灾烟雾图像识别单元中图像对比模块传递来的对比结果，信号输出单元对图像对比模块传递来的对比结果进行判断，若对比图像特征相同，则直接删除传递来的图像对比信息，反之，则先向传递出报警信号再删除传递来的图像对比信息，信号输出单元与报警单元电性连接，报警单元可进行声音和灯光同时报警，同时还能通过无线信号将报警信息传递至PC端或手机端，实现远程报警。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于光流法的火灾烟雾识别系统，包括火灾烟雾图像采集单元、火灾烟雾图像识别单元、信号输出单元和报警单元，其特征在于：所述火灾烟雾图像采集单元与火灾烟雾图像识别单元电性连接，火灾烟雾图像采集单元对所处空间的视频图像进行采集，再对采集的视频图像进行转换后存储到主存储器存储模块中待用，所述火灾烟雾图像识别单元可提取火灾烟雾图像采集单元中主存储器存储模块中的图像信息，将主存储器存储模块中的图像信息传递至光流场计算模块中进行计算，再将计算的结果传递至图像对比模块，图像对比模块将其传递来的运动特征与由第二图像提取模块从原视频图像存储模块中提取的未出现烟雾时的图像特征进行对比，再将对比结果传递出去，所述火灾烟雾图像识别单元与信号输出单元电性连接，信号输出单元接收火灾烟雾图像识别单元中图像对比模块传递来的对比结果，信号输出单元对图像对比模块传递来的对比结果进行判断，若对比图像特征相同，则直接删除传递来的图像对比信息，反之，则先向传递出报警信号再删除传递来的图像对比信息，所述信号输出单元与报警单元电性连接，报警单元可进行声音和灯光同时报警，同时还能通过无线信号将报警信息传递至PC端或手机端，实现远程报警。
2.根据权利要求1所述的一种基于光流法的火灾烟雾识别系统，其特征在于：所述火灾烟雾图像采集单元包括图像传感器，所述图像传感器电性连接有A/D转换器且其设置在旋转底座上，所述A/D转换器电性连接有主存储器存储模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于光流法的火灾烟雾识别系统，其特征在于：所述火灾烟雾图像识别单元包括第一图像提取模块，所述第一图像提取模块分别电性连接有主存储器存储模块和光流场计算模块，所述光流场计算模块电性连接有图像对比模块，所述图像对比模块电性连接有第二图像提取模块，所述第二图像提取模块电性连接有与A/D转换器电性连接的原视频图像存储模块。
4.根据权利要求1所述的一种基于光流法的火灾烟雾识别系统，其特征在于：所述信号输出单元包括第一中央处理器模块，所述第一中央处理器模块电性连接有信息删除模块且其也与图像对比模块电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于光流法的火灾烟雾识别系统，其特征在于：所述报警单元包括无线传输模块、声音报警装置和灯光报警装置，所述无线传输模块、声音报警装置和灯光报警装置均与第一中央处理器单元电性连接。
6.根据权利要求2所述的一种基于光流法的火灾烟雾识别系统，其特征在于：所述旋转底座包括伺服电机，所述伺服电机的输出轴固定连接在图像传感器底部，伺服电机分别电性连接有第二中央处理器模块和电源模块。
7.根据权利要求2所述的一种基于光流法的火灾烟雾识别系统，其特征在于：所述图像传感器为CCD摄像头。
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