CN113112739A

CN113112739A - 一种远程火警监控管理系统及其方法

Info

Publication number: CN113112739A
Application number: CN202110373183.1A
Authority: CN
Inventors: 熊俊杰; 吴海腾; 杨克己; 黎勇跃
Original assignee: Hangzhou Shenhao Technology Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Shenhao Technology Co Ltd
Priority date: 2021-04-07
Filing date: 2021-04-07
Publication date: 2021-07-13

Abstract

本发明提供了一种远程火警监控管理系统及其方法，主要是先判断监视视频中是否具有变动的区域得到一候选区域影像，接着再判断所述候选区域影像的RGB值是否落入火焰颜色的高斯混合模型、若是则利用时间轴小波分析对所述监视视频进行分析，得到第一高频小波子讯号、及第二高频小波子讯号，当二者差值超过第一门槛值时，再根据空间域变化运算求得一变异数，当所述变异数超过第二门槛值时，确定所述监视视频具有火焰成分，所以空间内发生火警。

Description

一种远程火警监控管理系统及其方法

技术领域

本发明涉及监控管理技术领域，具体而言，涉及一种远程火警监控管理系统及其方法。

背景技术

变电站事故的发生原因，不外乎是控制室的人员待忽职守或是无人值班，又或者是调控中心未设置消防控制室、值班人员将自动报警系统调整为手动等，若是透过大量使用值班人员来降低无人值班等状况发生时，又会造成人事成本大幅度的提高，对企业来说是一项沉重的负担。

火警的监控十分讲究准确度，尤其当火警监控系统同时兼具自动消防功能时，如果火警的判断失误，导致自动洒水设备启动时，容易造成厂房内设备损毁，也因此，本发明认为应有一种提升火警判断的系统。

发明内容

本发明解决的问题是提升监控系统对于火警发生的辨识能力。

为解决上述问题，本发明提供一种远程火警监控管理系统及方法，其特征在于：

本发明主要先针对连续的二影像进行候选区域影像辨识，以判断连续二影像中像素具有变化的区域，首先利用背景更新方法侦测出连续二影像中变动前的前景，再利用背景相减法来取出像素具有变化的区域，得到一第一候选区域影像。

接着再利用火警颜色高斯混合模型判断所述第一候选区域影像内是否具有火焰颜色的成分，如果没有，表示没有火警发生，如果有，再来则是进行时间轴小波变化分析，而得到一第一高频小波子讯号及一第二高频小波子讯号，当判断所述第一高频小波子讯号及所述第二高频小波子讯号具有复数峰(spike)，且所述第二高频小波子讯号的值高于一第一门坎值时，表示所述第一候选区域影像内可能有火焰像素，接着再进行空间域变化分析，所述空间域变化分析则是根据公式算出一变异数，当所述变异数超过一第二门坎值时，可确定空间内发生火警。此时，所述中控单元便会控制警报器工作，以提醒相关管理人员、现场工作人员须注意进行火警的扑灭、或逃难。

本发明发明的优点在于透过远程监控的方式，来监测室内是否有发生火警，一旦判断所述监视视频内具有火焰成分时，则会立即启动警报器工作，以提醒管理人员、现场工作人员注意。同时，管理人员也可透过所述屏幕来观看所述监视单元所传来的监视视频，藉此来同时观看不同区域的火警安全等状况，或是提前在最短时间内疏散室内人群，以降低生命财产的损失。

附图说明

图1为本发明各组件链接示意图；

图2为本发明的火焰判断流程图；

图3为本发明的烟雾判断流程图。

附图标记说明：

1-屏幕；2-监视单元；3-中控单元；4-警报器；5-洒水设备；6-排烟设备；7-电源供应系统；8-控制单元；9-防误单元。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

以下请参阅图1、图2、图3所示，本发明是关于一种远程火警监控管理系统及其方法，其特征在于，包括：

一屏幕1、一监视单元2、一中控单元3、一警报器4、一洒水设备5、一排烟设备6、一电源供应系统7、一控制单元8、一防误单元9。

所述监视单元2可供设置于一空间内，所述监视单元2可供拍摄所述空间内部状况而得到一监视视频，并将所述监视视频远程传送至所述中控单元3，所述监视视频包括时间轴连续的一第一影像及一第二影像。

所述屏幕1、所述警报器4及所述中控单元3可供设置于一中控室内，且所述中控单元3透过所述屏幕1呈现所述监视视频，使所述中控室内的管理人员可以透过所述屏幕1远程观看所述空间内的状况。

接着，介绍所述中控单元3如何判断火警发生，以本说明书为例，主要是透过判断影像中是否具有火焰影像，或是具有烟雾影像，藉此来判断所述空间内是否发生火警。其中，火焰影像判断方式如下：

请看图1及图2，由于传统影像差值运算法是利用连续二影像之间的像素灰阶差异来判断连续二影像中具有变动的区域，但是此方式容易受到光影变动影响造成判断准确率不高。为改善传统影像差值运算法的不足，本发明的中控单元3先利用背景更新法，而根据公式：

得到所述第二影像的背景更新灰阶影像f_n+1(x,y)，其中f_n(x,y)为所述第一影像的背景灰阶影像，α为趋近于1的更新参数；接着再以所述背景更新灰阶影像为基础进行影像差值运算，而根据接着根据公式：

得到第一候选区域影像d(x,y)；其中，B_n+1(x,y)为所述第二影像的灰阶影像。如此一来，所述第一候选区域影像则是取出所述第一影像与所述第二影像之间具有像素变化的区域。

当区分出连续二影像中具有像素变化的部分之后，接下来则是判断所述第一候选区域影像中是否具有火焰成分，由于火焰有明显的颜色特征，当温度升逐渐高时，火焰的颜色会由红色逐渐变为橘红色然后再变为黄色，最后会逐渐变为白色，也因此，所述中控单元3利用火焰颜色的特性，根据火焰颜色高斯混合模型判断所述第一候选区域影像内是否具有火焰，如果所述第一候选区域影像内像素的RGB值落入所述火焰颜色高斯混合模型时，则初步认定所述第一候选区域影像可能具有火焰。反之，则可直接判断所述第一候选区域影像中没有火警发生。

当所述中控单元3初步认定所述第一候选区域影像可能具有火焰时，接下来进行时间轴小波变化分析，先将所述第一影像及所述第二影像经过系数为{-0.25,0.5,-0.25}的高通滤波器进行高频分析计算及降频取样后，得到一第一高频小波讯号d_n[x,y]，再将所述第一影像及所述第二影像经过系数为{0.25,0.5,0.25}的低通滤波器进行低频分析计算及降频取样后，得到一低频小波讯号，再将所述低频小波讯号进行高频分析计算及降频取样后，得到一第二高频小波子讯号e_n[x,y]。由于二连续影像中固定不动时，则所述第一高频小波子讯号及所述第二高频小波子讯号的值会等于0或趋近于0，若二连续影像中具有火焰时，所述第一高频小波子讯号及所述第二高频小波子讯号则会产生许多峰(spike)，而当二连续影像中具有火焰颜色的移动物时，则所述第一高频小波子讯号及所述第二高频小波子讯号只会产生一个峰。当所述中控单元3判断所述第一高频小波子讯号及所述第二高频小波子讯号具有复数峰(spike)，且所述第二高频小波子讯号的值高于一第一门坎值时，可进一步确认所述监视视频中有很高的机率发生火警。

火焰的另外一项特色是影像的空间域变化，当影像中具有火焰时，则空间域的变化会相当剧烈，因此，本发明利用此特色，所述中控单元3根据公式：

进行运算得到一变异数SV，当所述变异数超过一第二门坎值时，则所述中控单元3判断所述空间内确实发生火警，并控制所述警报器4开始工作，其中Pi为所述第一候选区域影像内各像素的像素值，n为所述第一候选区域影像内像素点数量。

本发明透过上述几项火焰的特色来判断监视视频中是否发生火警，藉此来提升火警判断的准确度，如此一来，当本发明结合智能消防系统时，不易因火警误判造成洒水设备5对所述空间内电器产品造成损坏。

再来介绍以烟雾影像判断所述空间内是否发生火警，其判断方式如下：

请看图1及图3，烟雾的特色在于物品燃烧时，会随着物品的不同而产生不同颜色的差异，且烟雾的产生会使得影像的清晰度下降，造成边缘的细节消失，因此，本发明利用这些特色来判断监视视频中是否产生烟雾。首先所述中控单元3利用前述提到的背景更新法，及影像差值运算法，将所述监视视频中连续的第一影像、第二影像，及第三影像，求出第一影像与第二影像之间的所述第一候选区域影像，以及求出所述第二影像与第三影像之间的第二候选区域影像。

接着，由于烟雾具有透明的特性，造成监视视频中影像的清晰度下降而变得模糊，因此造成空间域的高频信息降低，因此本发明利用小波分析可有效去除与烟雾颜色相似的非烟雾移动物。其分析方式是：所述中控单元3将所述第一候选区域影像进行空间域小波分解，先进行横向小波分解，得到一横向高频信息及一横向低频信息，再将所述横向高频信息及所述横向低频信息进行纵向小波分解，得到一横向低频纵向低频信息LL(x,y)、一横向高频纵向低频信息HL(x,y)、一横向低频纵向高频信息LH(x,y)，及一横向高频纵向高频信息HH(x,y)。由于所述横向高频纵向低频信息HL、所述横向低频纵向高频信息LH，及所述横向高频纵向高频信息HH主要是用来描述影像细节特征的信息，因此当影像出现烟雾时，这些属于高频的信息会逐渐减少，本发明利用此特性，接着根据公式：E(I_n)＝∑_(x,y)∈ROI[HH(x,y)²+HL(x,y)²+LH(x,y)²]，得到所述第一候选区域影像的第一小波高频能量E(I_n)；同理再求出所述第二候选区域影像的第二小波高频能量，当所述第一小波高频能量与所述第二小波高频能量的差值超出一默认值时，所述中控单元3判断所述空间内发生火警，并控制所述警报器4开始工作。

由于大多数火警发生时会先产生烟雾，因此本发明透过烟雾的判断，可在火警发生初期发挥早期发现早期处理的优点，可有效将火警影响范围压制到最低。

本发明在判断火警发生后可透过自动或手动的方式来进行处理，首先先介绍手动控制的部分，其实施方式为：当火警发生时，所述中控室内的管理人员可供透过所述控制单元8输入指令，例如按压开关按钮，让所述中控单元3根据所述指令分别控制所述洒水设备5、所述排烟设备6，及所述电源供应系统7。举凡可透过操作使所述控制单元8发出一讯号，让所述中控单元3根据所述指令分别控制所述洒水设备5、所述排烟设备6，及所述电源供应系统7者，均为本说明书所指之指令。此外，为防止所述管理人员误触所述控制单元8，本发明更设有所述防误单元8，所述管理人员在操作所述控制单元8前，必须先完成所述防误单元8所设定的操作程序，所述管理人员才可以透过所述控制单元8才可供输入所述指令。

为了防止所述警报器4作动时，所述管理人员未发现或未及时透过所述控制单元8进行紧急处理，本发明会在所述警报器4开始工作后一段时间内，若所述控制单元8未输入所述指令时，所述中控单元3会启动智能控制处理，而自动控制所述洒水设备5，及所述排烟设备6开始工作，并控制所述电源供应系统7停止工作。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种远程火警监控管理系统，其特征在于，包括：

一屏幕、一监视单元、一中控单元、一警报器；

所述屏幕、所述警报器及所述中控单元可供设置于一中控室内；

所述监视单元可供设置于一空间内，所述监视单元可供拍摄所述空间内部状况而得到一监视视频，并将所述监视视频远程传送至所述中控单元，且所述中控单元透过所述屏幕呈现所述监视视频；

所述监视视频包括连续的一第一影像及一第二影像，所述中控单元可供对所述第一影像及所述第二影像进行候选区域判断，而根据公式：

得到所述第二影像的背景更新灰阶影像f_n+1(x,y)，其中f_n(x,y)为所述第一影像的背景更新灰阶影像，α为趋近于1的更新参数；接着根据公式：

得到第一候选区域影像d(x,y)；其中，B_n+1(x,y)为所述第二影像的灰阶影像；

所述中控单元根据火警颜色高斯混合模型判断所述第一候选区域影像内是否具有火警，如果有则将所述第一影像及所述第二影像进行时间轴小波变化分析，先将所述第一影像及所述第二影像进行高频分析计算及降频取样后，得到一第一高频小波子讯号d_n[x,y]，再将所述所述第一影像及所述第二影像进行低频分析计算及降频取样后，得到一低频小波讯号，再将所述低频小波讯号进行高频分析计算及降频取样后，得到一第二高频小波子讯号e_n[x,y]；当所述中控单元判断所述第一高频小波子讯号及所述第二高频小波子讯号具有复数峰(spike)，且所述第二高频小波子讯号的值高于一第一门坎值时，接着再依序根据公式：

进行运算得到一变异数SV，当所述变异数超过一第二门坎值时，则所述中控单元判断所述空间内发生火警，并控制所述警报器开始工作，其中Pi为所述第一候选区域影像内各像素的像素值，n为所述第一候选区域影像内像素点数量。

2.根据权利要求1所述的一种远程火警监控管理系统，其特征在于，所述中控单元将所述第一候选区域影像进行空间域小波分解，先进行横向小波分解，得到一横向高频信息及一横向低频信息，再将所述横向高频信息及所述横向低频信息进行纵向小波分解，得到一横向低频纵向低频信息LL(x,y)、一横向高频纵向低频信息HL(x,y)、一横向低频纵向高频信息LH(x,y)，及一横向高频纵向高频信息HH(x,y)，接着再根据公式：E(I_n)＝∑_(x,y)∈ROI[HH(x,y)²+HL(x,y)²+LH(x,y)²]，得到所述第一候选区域影像的第一小波高频能量E(I_n)；所述监视视频包括连续的所述第一影像、所述第二影像，及一第三影像，所述中控单元取所述第二影像及所述第三影像进行所述候选区域判断，得到一第二候选区域影像，再将所述第二候选区域影像进行所述空间域小波分解得到一第二小波高频能量，当所述第一小波高频能量与所述第二小波高频能量的差值超出一默认值时，则所述中控单元判断所述空间内发生火警，并控制所述警报器开始工作。

3.根据权利要求2所述的一种远程火警监控管理系统，其特征在于，于所述空间内设有一洒水设备、一排烟设备、及一电源供应系统，所述中控单元电性连接一控制单元，所述控制单元可供输入指令，以供所述中控单元根据所述指令分别控制所述洒水设备、所述排烟设备，及所述电源供应系统。

4.根据权利要求3所述的一种远程火警监控管理系统，其特征在于，当所述中控单元控制所述警报器开始工作后一段时间内，若所述控制单元未输入所述指令时，则所述中控单元自动控制所述洒水设备，及所述排烟设备开始工作，并控制所述电源供应系统停止工作。

5.根据权利要求4所述的一种远程火警监控管理系统，其特征在于，所述中控单元设有一防误单元，所述防误单元可供当所述管理人员完成操作程序后，所述控制单元才可供输入所述指令。

6.一种远程火警监控管理方法，其特征在于，包括：

(A)取一监视视频，所述监视视频包括连续的一第一影像及一第二影像；

(B)将所述第一影像及第二影像根据公式：

进行运算，得到所述第二影像的背景更新灰阶影像f_n+1(x,y)，其中f_n(x,y)为所述第一影像的背景更新灰阶影像，α为趋近于1的更新参数；接着根据公式：

(C)判断所述第一候选区域影像是否落入火警颜色高斯混合模型，如果是则执行步骤(D)；

(D)将所述第一影像及所述第二影像进行时间轴小波变化分析，先将所述第一影像及所述第二影像进行高频分析计算及降频取样后，得到一第一高频小波子讯号d_n[x,y]，再将所述所述第一影像及所述第二影像进行低频分析计算及降频取样后，得到一低频小波讯号，再将所述低频小波讯号进行高频分析计算及降频取样后，得到一第二高频小波子讯号e_n[x,y]；当中控单元判断所述第一高频小波子讯号及所述第二高频小波子讯号具有复数峰(spike)，且所述第二高频小波子讯号的值高于一第一门坎值时，则执行步骤(E)；

(E)依序根据公式：

进行运算得到一变异数SV，当所述变异数超过一第二门坎值时确定火警发生，其中Pi为所述第一候选区域影像内各像素的像素值，n为所述第一候选区域影像内像素点数量。

7.根据权利要求6所述的一种远程火警监控管理方法，其特征在于，步骤(A)中所述监视视频包括连续的所述第一影像、所述第二影像，及一第三影像；步骤(F)：将所述第一候选区域影像进行空间域小波分解，先进行横向小波分解，得到一横向高频信息及一横向低频信息，再将所述横向高频信息及所述横向低频信息进行纵向小波分解，得到一横向低频纵向低频信息LL(x,y)、一横向高频纵向低频信息HL(x,y)、一横向低频纵向高频信息LH(x,y)，及一横向高频纵向高频信息HH(x,y)，接着再根据公式：

E(I_n)＝∑_(x,y)∈ROI[HH(x,y)²+HL(x,y)²+LH(x,y)²]，得到所述第一候选区域影像的第一小波高频能量E(I_n)；步骤(G)：将所述第二影像与所述第三影像进行步骤(B)的运算，得到一第二候选区域影像，再将所述第二候选区域影像进行步骤(F)运算，得到一第二小波高频能量；步骤(H)当所述第一小波高频能量与所述第二小波高频能量的差值超出一默认值时确定火警发生。