KR101490769B1 - Method and apparatus of detecting fire using brightness and area variation - Google Patents

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배성호
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Abstract

Disclosed are a method and an apparatus of detecting fire using brightness and area variation. The method of detecting fire comprises: a conversion step converting an input image to a YCbCr image; a step of generating a brightness variation accumulation image by accumulating brightness variations for the frames of the YCbCr image; a step of generating a primary flame candidate binary image configured only with the pixels corresponding to a flame candidate among the pixels in the brightness variation accumulation image by considering an average brightness of the brightness variation accumulation image; a step of generating a secondary flame candidate binary image by removing non-flame pixels from the primary flame candidate binary image by considering a difference among chrominance components of the primary flame candidate binary image; and a final flame area determining step determining a flame candidate area, whose area included in a block of the secondary flame candidate binary image increases in time, as a final flame area. According to the present invention, an erroneous fire detection rate is reduced, and the fire areas can accurately and quickly be detected.

Description

휘도 및 면적 변화를 이용한 화재 감지 방법 및 장치{Method and apparatus of detecting fire using brightness and area variation}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a method and apparatus for detecting fire using brightness and area change,

본 발명은 비전 기반 화재 감지 시스템에 사용되는 화염 검출 알고리즘에 관한 것으로, 특히 실시간으로 영상에서의 휘도 변화 누적 영상과 화염의 색깔 특징을 이용해 화염 후보 영역을 분리해내고, 분할된 영상 블록 내에 포함된 화염 후보 영역의 면적 변화가 지속적으로 발생된 블록을 화염 영역으로 결정하는 기술에 대한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a flame detection algorithm used in a vision-based fire detection system, and more particularly, to a flame detection algorithm using a luminance change accumulation image and a color feature of a flame in real- And a technique for determining a block in which a change in the area of the flame candidate area continuously occurs as a flame region.

화재는 한번 발생하면 피해를 입히는 범위나 피해의 정도가 매우 크며, 이러한 피해에는 재산적 피해는 물론이고 인명 피해도 포함된다. 또한, 지난 2005년에 발생한 낙산사 화재로 인해 우리나라 보물 제479호였던 조선 초기 동종이 소실된 것과 같이, 화재로 인하여 발생된 손실은 복구하거나 보상하기가 불가능한 경우도 많다. 구체적으로 살펴보면, 최근 5년간 우리나라에서 발생한 화재 건수는 약 22만 건이며, 이로 인한 사망자와 부상자 수는 약 10,000여명이 넘고, 1조 5천억원 정도의 재산상 손실을 가져왔다. Once a fire occurs, the extent of the damage or the extent of the damage is very large, including damage to property as well as property damage. In addition, the losses caused by the fire can not be recovered or compensated in many cases, such as the disappearance of the same kind in the early Joseon period, which was the treasure No. 479 in Korea due to the fire of Noksansa in 2005. Specifically, the number of fires in Korea in the last five years is about 220,000, and the number of fatalities and injuries has exceeded about 10,000, resulting in property loss of about 1.5 trillion won.

그러므로 화재로 인한 인명과 재산 피해를 줄이기 위하여 조기에 화재를 감지하는 시스템의 개발이 매우 중요하다. 종래의 화재 감지 시스템은 주로 화재 감지 센서(연기 감지, 불꽃 감지, 온도 감지 센서)와 화재 감시 카메라로 구성되어 있다. Therefore, it is very important to develop a fire detection system to reduce fire and damage to property. Conventional fire detection systems consist mainly of fire detection sensors (smoke detection, flame detection, temperature detection sensors) and fire surveillance cameras.

그런데, 화재 감지 센서를 이용하여 화재를 감지할 경우, 주변 환경에 따라서 화재 오감지의 가능성이 크다. 예를 들어, 연기 감지 센서를 사용하는 경우, 공기의 확산으로 인해 연기가 센서에 감지되지 않을 수도 있다. 또한, 열 감지 센서를 사용한다면, 주변 온도가 이미 높아진 상태에서는 정확한 화재의 발생 위치를 신속하게 감지할 수 없게 된다. 또한, 넓은 지역에 대한 화재 감지를 수행하기 위해서는 이와 같은 센서들을 일정한 간격으로 여러 대를 설치해야한다. 그러므로, 감지 대상 영역의 면적이 커질수록 화재 감지 시스템을 구축하는데 필요한 비용이 기하급수적으로 증가하고, 시스템을 구축한 이후에도 유지 관리 비용이 커진다. However, when a fire is detected by using a fire detection sensor, there is a high possibility of fire detection depending on the surrounding environment. For example, when using a smoke sensor, smoke may not be detected by the sensor due to the diffusion of air. Also, if a thermal sensor is used, it is not possible to quickly detect the exact location of the fire when the ambient temperature is already high. In order to perform fire detection for a wide area, it is necessary to install such sensors at regular intervals. Therefore, the larger the area of the area to be sensed, the exponential increase in the cost of constructing the fire detection system, and the maintenance cost after the system is built up.

이러한 문제점들을 해결하기 위하여, 넓은 감시 대상 지역을 촬영할 수 있는 카메라를 설치하고, 카메라에 의하여 촬영된 영상을 이용한 시각적 화재 감지 기술이 개발되었다. 영상 화재 감지 기술은 화재 감지 센서들을 사용하는 경우에 발생되는 문제점들을 극복할 수 있으며, 기존에 설치되어 있는 CCTV 장치를 이용해 큰 비용 없이 화재 감지에 적용할 수 있다는 장점을 가진다. 이런 이유들 때문에 최근 영상 처리를 이용한 화재 감지 시스템의 활용이 많아지고 있으며 이에 필요한 화재 검출 방법이 개발된다. In order to solve these problems, a camera capable of photographing a wide area to be monitored has been installed, and a visual fire detection technique using a camera image has been developed. The video fire detection technology can overcome the problems that occur when using the fire detection sensors and has an advantage that it can be applied to the fire detection without using a large cost by using the existing CCTV device. For these reasons, the use of fire detection system using image processing has been increasing recently, and a fire detection method is developed.

발명의 명칭이 "비전 기반 화재 감지 시스템 및 방법"인 대한민국 특허 출원 번호 제 10-2007-0121221 호(이하 참조 문헌 [1])는 영상에서 움직임을 감지하기 위하여 현재 프레임에서 x위치에 대한 그레이 영상에서 현재 프레임에서의 배경을 감산하여 특정 임계치 T n (x) 값 보다 큰 값을 움직임이 있는 픽셀 값으로 설정하고, 휘도 맵의 시간적인 변화량을 분석해 화재 후보 영역과 나머지 영역을 구분한다. 그러나, 참조 문헌 [1]은 순간적으로 휘도가 변화에 생긴 영상도 화재로 오감지하는 비율이 높다.Korean Patent Application No. 10-2007-0121221 (hereinafter referred to as reference [1]), entitled " Vision-based Fire Detection System and Method ", discloses a method for detecting motion in a gray- Subtracts the background in the current frame, sets a value larger than a specific threshold value T n (x) as a motion pixel value, and analyzes the temporal variation amount of the luminance map to distinguish the fire candidate region from the remaining region. However, Reference [1] has a high ratio of the images that are instantly changed in brightness due to changes in the fire.

발명의 명칭이 "화재 감지장치 및 그 방법"인 대한민국 특허 출원 번호 제 10-2008-0091720 호(이하 참조 문헌 [2])는 다수의 CCD 카메라로부터 입력되는 영상의 프레임 차이를 이용해 움직임 화소를 검출하고, 움직임이 있는 화소 중 불꽃화소들을 검출한다. 그러나, 참조 문헌 [2]는 다수의 카메라를 이용해 움직임을 판단하기 때문에 비용적인 면에서 불리하며, RGB 칼라 공간을 사용하기 때문에 조도에 따른 잡음 변화에 약하다. Korean Patent Application No. 10-2008-0091720 (hereinafter referred to as Reference [2]), entitled " Fire Detection Apparatus and Method ", is used to detect motion pixels using frame differences of images input from a plurality of CCD cameras And detects flame pixels among the pixels having motion. However, reference [2] is disadvantageous in terms of cost because it determines motion using a plurality of cameras, and is weak in noise variation due to illumination because RGB color space is used.

발명의 명칭이 "영상 기반 화재 감지 방법 및 이를 적용한 방법 및 방재 시스템"인 대한민국 특허 출원 번호 제 10-2009-0014799 호(이하 참조 문헌 [3])는 화염의 특성을 칼라 정보로 표현하고, 관심 영역에 포함되고 화재의 색상 분포 특성에 부합하는 픽셀의 개수들의 비율을 이용하여 화재를 검출한다. 그러나, 참조 문헌 [3]은 일시적 화염 픽셀 개수를 사용하여 화염 검출을 하기 때문에 영상의 연속적 특성을 고려하지 못하며, 색상 분포 특성을 분석하는 데에 많은 계산 자원이 필요하다. Korean Patent Application No. 10-2009-0014799 (hereinafter referred to as Reference Document [3]), entitled " Image-Based Fire Detection Method and Method and Disaster Prevention System Using the Method ", expresses the characteristics of the flame by color information, The fire is detected using the ratio of the number of pixels included in the area and matching the color distribution characteristic of the fire. However, reference [3] does not consider the continuous characteristics of the image because flame detection is performed using the number of temporary flame pixels, and a lot of calculation resources are required to analyze the color distribution characteristics.

따라서, 영상 처리의 부담이 적으면서도, 카메라의 조도나 주변 환경에 강인하고, 견실하게 화재를 감지할 수 있는 영상 처리 기술이 절실히 요구된다. Accordingly, there is a desperate need for an image processing technology that is robust to the illuminance of the camera and the surrounding environment and capable of detecting a fire with a small burden on image processing.

[1] 대한민국 특허 출원 번호 제 10-2007-0121221 호 : "비전 기반 화재 감지 시스템 및 방법"[1] Korean Patent Application No. 10-2007-0121221: "Vision-based Fire Detection System and Method" [2] 대한민국 특허 출원 번호 제 10-2008-0091720 호 : "화재 감지장치 및 그 방법"[2] Korean Patent Application No. 10-2008-0091720: "Fire Detection Device and Method Thereof" [3] 대한민국 특허 출원 번호 제 10-2009-0014799 호 : "영상 기반 화재 감지 방법 및 이를 적용한 방법 및 방재 시스템"[3] Korean Patent Application No. 10-2009-0014799: "Image-Based Fire Detection Method, and Method and Disaster Prevention System Applying the Method"

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 촬영 영상의 조도나 주변 환경의 변화에 강인하면서도, 많은 영상 처리 부담이 없이 신속하게 화재를 감지할 수 있는 화재 감지 방법을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a fire detection method capable of quickly detecting a fire without being burdened with a large amount of image processing, .

본 발명의 다른 목적은, 순간적인 촬영 영상만 사용하는 것이 아니라 순차적으로 변동하는 영상 프레임의 특징을 모두 고려함으로써, 화재의 오검출률을 낮추고, 화재 지역만을 정확하고 신속하게 검출할 수 있는 화재 감지 장치를 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a fire detection device capable of accurately detecting only a fire area while reducing the false detection rate of fire by considering all the features of sequentially changing image frames, .

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일면은, 휘도 및 면적 변화를 이용한 화재 감지 방법에 대한 것이다. 본 발명에 의한 화재 감지 방법은 입력 영상을 YCbCr 영상으로 변환하는 변환 단계, 상기 YCbCr 영상의 프레임 별 휘도 변화량을 누적하여 휘도 변화 누적 영상을 생성하는 단계, 상기 휘도 변화 누적 영상의 평균 휘도를 고려하여, 상기 휘도 변화 누적 영상의 화소 중 화염 후보에 대응하는 화소만으로 구성된 1차 화염 후보 이진 영상을 생성하는 단계, 상기 1차 화염 후보 이진 영상의 화소의 색차 성분들의 차를 고려하여, 상기 1차 화염 후보 이진 영상 중 비화염 화소를 제거하여 2차 화염 후보 이진 영상을 생성하는 단계, 및 상기 2차 화염 후보 이진 영상의 블록 내에 포함된 화염 후보 영역의 면적이 시간에 따라 증가하는 화염 후보 영역을 최종 화염 영역으로 결정하는 최종 화염 영역 결정 단계를 포함한다. 특히, 상기 변환 단계는, RGB 영상을 수신하는 단계 및 다음 수학식

Figure 112013104041873-pat00001
을 사용하여 상기 RGB 영상을 상기 YCbCr 영상으로 변환하는 단계를 포함하고, R, G, B는 각각 상기 입력 영상의 적색, 녹색, 및 청색 성분을 나타내고, Y는 상기 입력 영상의 휘도를, 그리고 Cb 및 Cr 각각 상기 입력 영상의 색차를 나타낸다. 또한, 상기 휘도 변화 누적 영상을 생성하는 단계는, 시간 t-1t에서의 상기 YCbCr 영상의 화소 (m, n)의 휘도 Y(m,n) t-1 Y(m,n) t 를 각각 획득하는 단계 및 다음 수학식 C(m,n) = C(m,n) + |Y(m,n) t - Y(m,n) t-1 | 을 사용하여, 시간 t-1t 사이의 상기 YCbCr 영상의 화소별 휘도 변화량을 계산하여 상기 휘도 변화 누적 영상 C(m,n)을 생성하는 단계를 포함한다. 더 나아가, 상기 1차 화염 후보 이진 영상을 생성하는 단계는, 상기 휘도 변화 누적 영상 C(m,n)의 전체 화소의 평균 휘도 Y mean 을 연산하는 단계, 화소 (m, n)C(m,n) 값이 상기 평균 휘도 Y mean 보다 적다면, 해당 화소 (m, n)C(m,n)을 0으로 초기화하는 단계, 및 화소 (m, n)에서의 C(m,n) 값을 소정 임계와 비교하고, 다음 수학식
Figure 112013104041873-pat00002
을 사용하여 1차 화염 후보 이진 영상 F 1 을 생성하는 단계를 포함한다. 뿐만 아니라, 상기 2차 화염 후보 이진 영상을 생성하는 단계는, 화소 (m, n)에서의 상기 YCbCr 영상의 색차 성분들인 C b (m,n)C r (m,n)을 획득하는 단계, 상기 색차 성분들의 차분 |C b (m,n) - C r (m,n)|을 연산하는 단계, 및 화소 (m, n)에서의 상기 차분을 소정 임계와 비교하고, 다음 수학식
Figure 112013104041873-pat00003
을 사용하여 2차 화염 후보 이진 영상 F 2 를 생성하는 단계를 포함한다. 특히, 상기 최종 화염 영역 결정 단계는, 상기 2차 화염 후보 이진 영상을 소정 개수의 블록으로 분할하는 단계, i 번째 블록에 포함된 화염 후보 영역의 면적 A i 를 계산하고, 프레임별 A i 를 누적하여 i 번째 블록의 누적 면적값 D i 를 연산하는 단계, 시간 t-1 및 t에서의 상기 누적 면적값 D i 의 차분인 화염 후보 영역 면적 변화량 AV i 를 다음 수학식 AV i =|D i (t) - D i (t-1)| 을 사용하여 연산하는 단계, 및 상기 화염 후보 영역 면적 변화량 AV i 가 소정 개수의 프레임 동안 연속적으로 증가하는 블록을 최종 화염 영역으로 결정하는 단계를 포함한다. 더 나아가, 상기 누적 면적값 D i 를 연산하는 단계는, i 번째 블록에 포함된 화염 후보 영역의 k 번째 중심점 G k 를 연산하는 단계, 및 상기 k 번째 중심점 G k 가 상기 i 번째 블록에 포함되는 경우에만 상기 화염 후보 영역의 면적 A i 에 가산하는 단계를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a fire detection method using brightness and area change. A method for detecting a fire according to the present invention includes a conversion step of converting an input image into a YCbCr image, a step of generating a luminance change accumulation image by accumulating a luminance change amount per frame of the YCbCr image, Generating a first flame candidate binary image composed only of pixels corresponding to flame candidates among the pixels of the luminance change accumulation image, calculating a difference between the first flame candidate binary image and the first flame candidate binary image, Generating a second flame candidate binary image by removing non-flame pixels from the candidate binary image, and generating a second flame candidate binary image by subtracting the non-flame candidate binary image from the second candidate flame candidate image And a final flame area determination step of determining the flame area. In particular, the converting step comprises the steps of: receiving an RGB image;
Figure 112013104041873-pat00001
Wherein R, G and B represent the red, green, and blue components of the input image, Y represents the luminance of the input image, and Cb And Cr represent chrominance of the input image. Further, the step of generating the luminance change accumulated image, the time t-1 and the luminance of the pixel (m, n) of the YCbCr image at t Y (m, n) t-1, and Y (m, n) t (M, n) = C (m, n) + < RTI ID = 0.0 & Y (m, n) t - Y (m, n) t-1 | The use includes the step of generating the luminance change in the cumulative image C (m, n) by calculating the pixel by the brightness changing amount of the YCbCr image between time t-1 and t. Further, the step of generating the primary flame candidate binary image may include calculating an average luminance Y mean of all the pixels of the luminance change accumulation image C (m, n), calculating C (m , n) , n) if the value is less than the average luminance Y mean, the pixel (initializing a C (m, n) of the m, n) to 0, and the pixel (m, n) C (m, n) in the Value is compared with a predetermined threshold, and the following equation
Figure 112013104041873-pat00002
To generate a first-flame candidate binary image F 1 . In addition, the step of generating the second flame candidate binary image, the method comprising: obtaining a pixel (m, n) C b ( m, n) and C r (m, n), which are chrominance components of the YCbCr image in , The difference of the color difference components | B C (m, n) - C r (m, n) | comparing the difference in computing a, and the pixel (m, n) with a predetermined threshold, and the following equation
Figure 112013104041873-pat00003
And generating a second- flame candidate binary image F 2 using the second-flame candidate binary image F 2 . In particular, the final flame area determining step, the secondary flame candidates to a predetermined binary image divided into blocks of the number, and calculates the area A i of the flame candidate region included in the i-th block, accumulate A i per frame Calculating the cumulative area value D i of the i- th block, calculating the flame candidate area change amount AV i , which is a difference between the cumulative area value D i at times t-1 and t, by the following equation: AV i = D i (t) - D i (t-1) | , And determining a block in which the flame candidate area change amount AV i continuously increases for a predetermined number of frames as a final flame area. Moreover, the step of calculating the cumulative area value D i is, i calculating the k-th center point G k of the flame candidate region included in the second block, and wherein the k-th center point G k included in the i-th block To the area A i of the flame candidate area.

또한, 상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 면은, 휘도 및 면적 변화를 이용한 화재 감지 장치에 대한 것이다. 본 발명에 의한 화재 감지 장치는 감시 대상의 영상 정보를 촬영하는 카메라, 상기 카메라로부터 수신한 입력 영상을 YCbCr 영상으로 변환하는 영상 변환부, 상기 YCbCr 영상의 프레임 별 휘도 변화량을 누적하여 휘도 변화 누적 영상을 생성하는 휘도 변화 누적 영상 생성부, 상기 휘도 변화 누적 영상의 평균 휘도를 고려하여, 상기 휘도 변화 누적 영상의 화소 중 화염 후보에 대응하는 화소만으로 구성된 1차 화염 후보 이진 영상을 생성하는 1차 화염 후보 이진 영상 생성부, 상기 1차 화염 후보 이진 영상의 화소의 색차 성분들의 차를 고려하여, 상기 1차 화염 후보 이진 영상 중 비화염 화소를 제거하여 2차 화염 후보 이진 영상을 생성하는 2차 화염 후보 이진 영상 생성부, 및 상기 2차 화염 후보 이진 영상의 블록 내에 포함된 화염 후보 영역의 면적이 시간에 따라 증가하는 화염 후보 영역을 최종 화염 영역으로 결정하는 최종 화염 영역 결정부를 포함한다. 특히, 상기 영상 변환부는, RGB 영상을 수신하고, 그리고 다음 수학식

Figure 112013104041873-pat00004
을 사용하여 상기 RGB 영상을 상기 YCbCr 영상으로 변환하도록 구성되며, 여기에서 R, G, B는 각각 상기 입력 영상의 적색, 녹색, 및 청색 성분을 나타내고, Y는 상기 입력 영상의 휘도를, 그리고 Cb 및 Cr 각각 상기 입력 영상의 색차를 나타낸다. 또한, 상기 휘도 변화 누적 영상 생성부는, 시간 t-1t에서의 상기 YCbCr 영상의 화소 (m, n)의 휘도 Y(m,n) t-1 Y(m,n) t 를 각각 획득하고, 그리고 다음 수학식 C(m,n) = C(m,n) + |Y(m,n) t - Y(m,n) t-1 | 을 사용하여, 시간 t-1t 사이의 상기 YCbCr 영상의 화소별 휘도 변화량을 계산하여 상기 휘도 변화 누적 영상 C(m,n)을 생성하도록 구성된다. 더 나아가, 상기 1차 화염 후보 이진 영상 생성부는, 상기 휘도 변화 누적 영상 C(m,n)의 전체 화소의 평균 휘도 Y mean 을 연산하고, 화소 (m, n)C(m,n) 값이 상기 평균 휘도 Y mean 보다 적다면, 해당 화소 (m, n)C(m,n)을 0으로 초기화하며, 그리고, 화소 (m, n)에서의 C(m,n) 값을 소정 임계와 비교하고, 다음 수학식
Figure 112013104041873-pat00005
을 사용하여 1차 화염 후보 이진 영상 F 1 을 생성하도록 구성된다. 특히, 상기 2차 화염 후보 이진 영상 생성부는, 화소 (m, n)에서의 상기 YCbCr 영상의 색차 성분들인 C b (m,n)C r (m,n)을 획득하고, 상기 색차 성분들의 차분 |C b (m,n) - C r (m,n)|을 연산하며, 그리고 화소 (m, n)에서의 상기 차분을 소정 임계와 비교하고, 다음 수학식
Figure 112013104041873-pat00006
을 사용하여 2차 화염 후보 이진 영상 F 2 를 생성하도록 구성된다. 특히, 상기 최종 화염 영역 결정부는, 상기 2차 화염 후보 이진 영상을 소정 개수의 블록으로 분할하고, i 번째 블록에 포함된 화염 후보 영역의 면적 A i 를 계산하고, 프레임별 A i 를 누적하여 i 번째 블록의 누적 면적값 D i 를 연산하며, 시간 t-1 및 t에서의 상기 누적 면적값 D i 의 차분인 화염 후보 영역 면적 변화량 AV i 를 다음 수학식 AV i =|D i (t) - D i (t-1)| 을 사용하여 연산하고, 그리고 상기 화염 후보 영역 면적 변화량 AV i 가 소정 개수의 프레임 동안 연속적으로 증가하는 블록을 최종 화염 영역으로 결정하도록 구성된다. 바람직하게는, 상기 최종 화염 영역 결정부는, 상기 누적 면적값 D i 를 연산하기 위하여, i 번째 블록에 포함된 화염 후보 영역의 k 번째 중심점 G k 를 연산하고, 그리고 상기 k 번째 중심점 G k 가 상기 i 번째 블록에 포함되는 경우에만 상기 화염 후보 영역의 면적 A i 에 가산하도록 구성된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a fire detection apparatus using brightness and area change. A fire detection apparatus according to the present invention includes a camera for capturing image information of a monitoring object, an image conversion unit for converting an input image received from the camera into a YCbCr image, a cumulative luminance change accumulation unit for accumulating the luminance change amount per frame of the YCbCr image, A first flame generating unit configured to generate a first flame candidate binary image composed of only pixels corresponding to a flame candidate among the pixels of the luminance change accumulation image in consideration of the average luminance of the cumulative luminance change image, A second flame candidate generating unit for generating a second flame candidate binary image by removing a non-flame pixel from the first flame candidate binary image in consideration of a difference between chrominance components of pixels of the first flame candidate binary image, And the area of the flame candidate region included in the block of the second flame candidate binary image is represented by The increased flame candidate region in accordance with the end-parts comprises a flame zone determination unit determining the final flame region. In particular, the image conversion unit receives the RGB image,
Figure 112013104041873-pat00004
Wherein R, G, and B represent the red, green, and blue components of the input image, Y represents the luminance of the input image, and Cb And Cr represent chrominance of the input image. (M, n) t-1 and Y (m, n) t of the pixel (m, n) of the YCbCr image at times t-1 and t (M, n) = C (m, n) + | Y (m, n) t - Y (m, n) t-1 | (M, n) by calculating the luminance variation of each pixel of the YCbCr image between times t-1 and t . Further, the primary flame candidate binary image generating unit, wherein the luminance change in the cumulative image C (m, n) C (m, n) for calculating the average luminance Y mean of all the pixels, and the pixel (m, n) value of If less than the average luminance Y mean, a C (m, n) value in the pixels to initialize the C (m, n) of the (m, n) to zero, and, to a pixel (m, n) a predetermined threshold And the following equation
Figure 112013104041873-pat00005
To generate a first-order flame candidate binary image F 1 . In particular, the secondary flame candidate binary image generating unit obtains C b (m, n) and C r (m, n) , which are chrominance components of the YCbCr image in the pixel (m, n) Difference | B C (m, n) - C r (m, n) |, and the calculation, and compares the difference in the pixel (m, n) with a predetermined threshold, the following equation
Figure 112013104041873-pat00006
To generate a secondary flame candidate binary image F 2 . In particular, the final flame area determination section, wherein said secondary flame candidate binary images the predetermined divided into blocks of the number, and calculates the area A i of the flame candidate region included in the i-th block, and accumulating the A i per frame i the cumulative area value of the i-th block D calculated, and the time t-1 and the cumulative area value difference D i is the amount of change in the flame area of the candidate region in the AV t i the following equation: AV i = | D i (t) - D i (t-1) | And a block in which the flame candidate area change amount AV i continuously increases for a predetermined number of frames is determined as a final flame area. Preferably, the final flame area determination section, wherein the cumulative area value D i a to operation, i computing a k-th center point G k of the flame candidate region included in the second block, and wherein the k-th center point G k the only if contained in the i-th block is configured to be added to the area a i of the flame candidate region.

본 발명에 의하여, 영상의 휘도 변화 누적 영상과 칼라 정보를 이용해 화염을 검출하기 화염 후보 이진 영상을 생성하고 화염 후보 이진 영상에 라벨링을 수행하여 각 영역으로 분리한 후, 각 블록에 포함된 화염 후보 영역의 면적 변화가 지속적으로 발생한 블록을 화염 블록으로 판단하기 때문에 촬영 영상의 조도나 주변 환경의 변화에 강인하면서도, 많은 영상 처리 부담이 없이 신속하게 화재를 감지할 수 있는 화재 감지 방법이 제공된다. According to the present invention, a flame candidate binary image is generated to detect a flame using the luminance change accumulation image and color information of an image, and the flame candidate binary image is labeled to separate into flame candidates. Then, Since the block in which the area change of the area continuously occurs is determined as a flame block, a fire detection method capable of quickly detecting a fire without being burdened with many image processing robust to changes in the illuminance of the shot image or the surrounding environment is provided.

또한, 본 발명에 의하여, 인접 영상들 간의 휘도의 차를 누적하여 화염의 움직임 영역을 검출하고, 화염의 색상을 이용하여 화염 후보 영역을 생성하며, 최종적으로, 화염 후보 영역의 면적에 대한 시간적 변화를 이용하여 화염 영역을 결정하기 때문에 화재 지역만을 정확하고 신속하게 검출할 수 있는 화재 감지 장치가 제공된다.In addition, according to the present invention, a flame motion region is detected by accumulating luminance differences between adjacent images, a flame candidate region is generated using the color of the flame, and finally, a temporal change The fire area is determined by using the fire detection device. Therefore, a fire detection device capable of detecting only the fire area accurately and quickly is provided.

도 1 은 본 발명의 일면에 의한 화재 감지 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 2 는 본 발명에 의한 화재 감지 방법을 상세하게 나타내는 흐름도이다.
도 3 은 본 발명에 의한 화재 감지 방법에서 화염 후보 영역의 중심점과 면적을 결정하는 프로세스를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 는 본 발명에 의한 화재 감지 방법에서 누적 면적 변화량을 화염 영역 및 비화염 영역 각각에 대해서 표시한 그래프이다.
도 5 는 본 발명의 다른 면에 의한 화재 감지 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 6 은 본 발명을 사용하여 측정된 화염 감지 결과를 예시하는 영상이다.
1 is a flowchart schematically illustrating a fire detection method according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a fire detection method according to the present invention in detail.
3 is a view for explaining a process of determining a center point and an area of a flame candidate region in the fire detection method according to the present invention.
FIG. 4 is a graph showing cumulative area change amounts for the flame region and the non-flame region in the fire detection method according to the present invention.
5 is a block diagram schematically showing a fire detection apparatus according to another aspect of the present invention.
Figure 6 is an image illustrating the result of the flame detection measured using the present invention.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention can be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described. In order to clearly describe the present invention, parts that are not related to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings denote the same members.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. Throughout the specification, when an element is referred to as "including" an element, it does not exclude other elements unless specifically stated to the contrary. The terms "part", "unit", "module", "block", and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, And a combination of software.

도 1 은 본 발명의 일면에 의한 화재 감지 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.1 is a flowchart schematically illustrating a fire detection method according to an embodiment of the present invention.

우선, 본 발명에 의한 화재 감지 방법(100)은 입력 영상을 YCbCr 영상으로 변환한다(S110). 본 발명에서 입력 영상을 YCbCr 영상으로 변환하는 이유는, 화염의 경우 주변 화소에 비해 휘도 변화량이 큰 특징을 가지기 때문이다. 따라서, 영상의 휘도 성분을 추출해 냄으로써 화염을 용이하게 검출할 수 있다. 더 나아가, 후술하는 바와 같이, 본 발명에 의한 화재 감지 방법(100)에서는 휘도 뿐만 아니라 화염의 색차 성분들을 고려하여 화염 후보군을 분리하기 때문에 RGB 영상을 YCbCr 영상으로 변환하는 것이 유리하다. First, the fire detection method 100 according to the present invention converts an input image into a YCbCr image (S110). The reason for converting the input image into the YCbCr image in the present invention is that the luminance variation is larger in the case of the flame than in the surrounding pixels. Therefore, the flame can be easily detected by extracting the luminance component of the image. Furthermore, as will be described later, in the fire detection method 100 according to the present invention, it is advantageous to convert the RGB image into the YCbCr image because the flame candidates are separated in consideration of not only the luminance but also chrominance components of the flame.

YCbCr 영상이 획득되면, YCbCr 영상의 프레임 별 휘도 변화량을 누적하여 휘도 변화 누적 영상을 생성한다(S130). 획득된 영상의 한 프레임 자체에서 화염을 검출하는 것보다는, 이전 프레임과의 휘도 변화량을 기초로 화염을 검출하는 것이 정확하다. 본 발명에서는 더 나아가, 이전 프레임과의 휘도 변화량을 누적하기 때문에 화염을 더욱 정확하게 검출할 수 있다. 즉, 화재는 확산 속도가 일정하지 않다. 만일 화재의 진행 속도가 느리다면, 일반적으로 화염의 이미지 크기는 이전 프레임과 현재 프레임 차이가 크지 않다. 이런 화재 영상일 경우 종래의 기술로는 좋은 성능을 얻기가 어렵지만, 본 발명은 화염의 진행 면적 변화량을 계속해서 누적하기 때문에 신뢰성이 높아진다.When the YCbCr image is acquired, the luminance variation of each frame of the YCbCr image is accumulated to generate an accumulated luminance change image (S130). It is accurate to detect the flame based on the luminance change amount with the previous frame rather than detecting the flame in one frame of the acquired image itself. Further, according to the present invention, since the luminance change amount with respect to the previous frame is accumulated, the flame can be detected more accurately. That is, the spreading rate of fire is not constant. If the progress of the fire is slow, the image size of the flame generally does not differ greatly between the previous frame and the current frame. In the case of such a fire image, it is difficult to obtain a good performance with the conventional technology, but the reliability of the present invention increases because the amount of change in the progress area of the flame continues to accumulate.

휘도 변화 누적 영상이 생성되면, 생성된 휘도 변화 누적 영상의 평균 휘도를 고려하여, 상기 휘도 변화 누적 영상의 화소 중 화염 후보에 대응하는 화소만으로 구성된 1차 화염 후보 이진 영상을 생성한다(S150). 본 발명에서는 화염을 측정하기 위해서 휘도 변화 누적 영상을 바로 이용하는 것이 아니라, 평균 휘도 보다 작은 휘도를 가지는 화소를 초기화하여 화재 검출 정밀도를 향상시킨다. 1차 화염 후보 이진 영상을 생성하는 과정은 도 2 를 이용하여 상세히 후술된다. When the luminance change accumulation image is generated, a first-order flame candidate binary image composed of only pixels corresponding to the flame candidates among the pixels of the luminance change accumulation image is generated in step S150 in consideration of the average luminance of the generated cumulative luminance change accumulation image. In the present invention, instead of directly using the luminance change accumulation image to measure the flame, a pixel having a luminance lower than the average luminance is initialized to improve the fire detection precision. The process of generating the first flame candidate binary image will be described in detail below with reference to FIG.

1차 화염 후보 이진 영상이 생성되면, 생성된 1차 화염 후보 이진 영상의 화소의 색차 성분들의 차를 고려하여, 1차 화염 후보 이진 영상 중 비화염 화소를 제거함으로써 2차 화염 후보 이진 영상을 생성한다(S170). 이와 같이 생성된 2차 화염 후보 이진 영상은 화염 후보 영역을 가지는데, 이러한 화염 후보 영역의 면적 변화가 지속적으로 발생하는 경우를 최종적인 화염 영역으로 결정한다(S190). When the first flame candidate binary image is generated, the second flame candidate binary image is generated by removing the non-flame pixel among the first flame candidate binary image considering the difference of chrominance components of the pixel of the generated first flame candidate binary image (S170). The secondary flame candidate binary image thus generated has a flame candidate region. If the area of the flame candidate region continuously changes, the final flame region is determined (S190).

이와 같이, 본 발명에 의한 화재 감지 방법(100)은 영상의 휘도 변화 누적 영상과 칼라 정보를 이용해 화염을 검출한다. 좀 더 구체적으로는 생성된 화염후보 이진 영상에 라벨링을 수행하여 블록으로 분할한 후, 각 블록에 포함된 화염 후보 영역의 면적 변화가 지속적으로 발생한 블록을 화염 블록으로 판단한다. 그러므로, 복잡한 영상 처리를 수행할 필요 없이, 주위 조도나 환경 변화에 강인하게 화재 영역만을 정확하게 검출할 수 있다. As described above, the fire detection method 100 according to the present invention detects a flame using the luminance change accumulation image and the color information of the image. More specifically, the generated flame candidate binary image is labeled and divided into blocks, and a block in which the area of the flame candidates included in each block continuously changes is determined as a flame block. Therefore, it is possible to accurately detect only the fire area without being required to perform complicated image processing, which is robust against ambient illumination and environmental changes.

도 2 는 본 발명에 의한 화재 감지 방법을 상세하게 나타내는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a fire detection method according to the present invention in detail.

CCTV 영상이 입력되면(S205), 입력되는 RGB 영상을 휘도 Y와 색차성분 Cb 및 Cr로 분리하기 위해 YCbCr 칼라 공간으로 변환한다(S210). 이 때 사용될 수 있는 변환식은 다음 수학식 1과 같다. When a CCTV image is input (S205), the input RGB image is converted into a YCbCr color space to be separated into luminance Y and chrominance components Cb and Cr (S210). The conversion equation that can be used at this time is as shown in the following equation (1).

Figure 112013104041873-pat00007
Figure 112013104041873-pat00007

YCbCr 영상이 획득되면, YCbCr 영상의 화소 (m, n)의 휘도 Y(m,n) t-1 Y(m,n) t 에 대하여 다음 수학식 2 를 이용하여 화소별 휘도 변화량을 누적한다. (M, n) t-1 and Y (m, n) t of the pixel (m, n) of the YCbCr image are obtained by using the following equation (2) .

Figure 112013104041873-pat00008
Figure 112013104041873-pat00008

수학식 2에서, 좌변의 C(m,n)은 화소 (m, n)의 시간 t 에서의 휘도 변화량 누적값을 나타내고, 우변의 C(m,n)은 화소 (m, n)의 시간 t-1 에서의 휘도 변화량 누적값을 나타낸다. 또한, |Y(m,n) t - Y(m,n) t-1 | 은 현재 영상의 휘도인 Y(m,n) t 와 이전 영상의 휘도인 Y(m,n) t-1 과의 화소별 휘도 차에 대한 절대값을 나타낸다. 즉, 시간 t-1 에서의 휘도 변화량 누적값에 시간 t t-1 사이의 화소별 휘도 변화량을 합산한 것이 시간 t 에서의 휘도 변화량 누적값이 된다. In Equation 2, the left side of C (m, n) is the time t of the pixel (m, n) C (m, n) of intensity variation represents the accumulated value, the right side at time t of the pixel (m, n) -1 . ≪ / RTI > Also, | Y (m, n) t - Y (m, n) t-1 | Represents the absolute value for the pixel by the luminance difference between the current brightness of the image Y (m, n) and t before the luminance of the image Y (m, n) t- 1. That is, it is a sum of the pixel by the brightness changing amount between time t and t-1 to the luminance change amount an accumulated value of the time t-1 is the luminance change amount an accumulated value of the time t.

획득된 휘도 변화 누적 영상이 획득되면, 획득된 휘도 변화 누적 영상 C(m,n) 은 비화염 영역과 화염 영역을 분리하는데 사용된다. 이것은 화재 동영상에서 화염 영역의 시간적 휘도 변화량이 다른 영역에 비해 큰 특징을 이용한 것이다. When the obtained luminance change accumulation image is obtained, the obtained luminance change accumulation image C (m, n) is used to separate the non-flame area and the flame area. This is because the variation of the temporal luminance of the flame region is larger than that of the other regions in the fire video.

다시 말하면, 조도 변화 또는 주위 환경의 급격한 변화에 따른 잡음이나 사물의 움직임으로 인한 C(m,n)의 증가는 화염의 오검출률을 높인다. 그러므로 화염 영역은 지속적으로 휘도 변화량이 증가하는 특성을 이용해 휘도 변화 누적 영상의 전체 휘도 평균값 Y mean 보다 작은 C(m,n) 은 0으로 초기화하여 잡음을 제거한다(S220). 이 과정을 수학식으로 표현하면 수학식 3과 같다. In other words, an increase in C (m, n) due to noise or movement of objects due to changes in illumination or a sudden change in the surrounding environment increases the false detection rate of the flame. Therefore , C (m, n), which is smaller than the average luminance mean value Y mean of the luminance change accumulation image, is initialized to 0 by using the property that the luminance change amount continuously increases in the flame region (S220). This process can be expressed by the following equation (3).

Figure 112013104041873-pat00009
Figure 112013104041873-pat00009

잡음이 제거된 C(m,n) 은 1차 화염 후보 이진 영상을 생성하기 위하여 사용될 수 있다. 즉, 다음 수학식 4를 사용하여 휘도 변화량이 소정 임계치 δ 이상인 화소만을 남겨두고 다른 화소의 값은 모두 0 으로 초기화하여 1차 화염 후보 이진 영상 F 1 을 생성한다.The noise-canceled C (m, n) can be used to generate a first-flame candidate binary image. That is, the first flame candidate binary image F 1 is generated by leaving only the pixels whose luminance change amounts are equal to or greater than the predetermined threshold value δ by using the following equation (4), and initializing all the values of other pixels to zero.

Figure 112013104041873-pat00010
Figure 112013104041873-pat00010

1차 화염 후보 이진 영상이 생성되면, 1차 화염 후보 이진 영상의 화소들 중에서 색차 성분인 C b C r 의 차가 임계치 이상이 아닐 경우를 비화염 영역으로 판단하여 추가로 초기화하여 2차 화염 후보 이진 영상 F 2 를 생성한다. 이를 위하여, 우선 색차 성분인 C b C r 의 차가 임계치 이상인지 여부를 판단하고(S230), 그렇지 않을 경우 1차 화염 후보 이진 영상의 해당 화소의 값을 0 으로 초기화한다(S235). 초기화된 영상은 다시 영상 입력 단계(S205)로 되돌아가서 다음 프레임에 대한 영상 처리 프로세스에서 사용된다. When the first flame candidate binary image is generated, the case where the difference between the chrominance components C b and C r among the pixels of the first flame candidate binary image is not equal to or greater than the threshold value is determined as the non-flame region, And generates a binary image F 2 . To do this, it is first determined whether the difference between the chrominance components C b and C r is equal to or greater than a threshold value (S230). Otherwise, the value of the corresponding pixel of the primary flame candidate binary image is initialized to 0 (S235). The initialized image is returned to the image inputting step (S205) and used in the image processing process for the next frame.

만일, C b C r 의 차가 임계치 이상이고, 해당 화소의 1차 화염 후보 이진 영상의 값이 1 이라면, 다음 수학식 5와 같이 화소의 값을 1로 하여 2차 화염 후보 이진 영상을 생성한다(S240). If the difference between C b and C r is equal to or greater than the threshold value and the value of the first flame candidate binary image of the pixel is 1, a binary flame candidate binary image is generated by setting the pixel value to 1 as shown in the following Equation 5 (S240).

Figure 112013104041873-pat00011
Figure 112013104041873-pat00011

즉, 본 발명에서는 2차 화염 후보 이진 영상을 생성하기 위하여 1차 화염 후보 이진 영상의 색차값과, 해당 1차 화염 후보 이진 영상의 휘도를 모두 고려한다. 그러므로, 비화염 화소를 더 정확하게 제거할 수 있기 때문에 화재의 오검출률이 감소된다. That is, in the present invention, both the chrominance value of the first flame candidate binary image and the luminance of the first flame candidate binary image are considered to generate the second flame candidate binary image. Therefore, since the non-flame pixels can be removed more accurately, the false detection rate of fire is reduced.

2차 화염 후보 이진 영상이 생성되면, 2차 화염 후보 이진 영상을 소정 개수의 블록들로 분할하고, 각 블록 내에 화재 후보 영역의 면적 변화량을 고려하여 최종적으로 화염 영역을 검출한다. 예를 들어, 영상을 32x32 크기의 블록으로 분할하고, 블록내 화염 후보 영역의 면적 변화의 지속성을 최종 화염 판단 기준으로 정한다. When the second flame candidate binary image is generated, the second flame candidate binary image is divided into a predetermined number of blocks, and the flame region is finally detected in consideration of the area change amount of the fire candidate region in each block. For example, the image is divided into 32x32 blocks, and the continuity of the area change of the flame candidates in the block is determined as the final flame judgment reference.

도 3 은 본 발명에 의한 화재 감지 방법에서 화염 후보 영역의 중심점과 면적을 결정하는 프로세스를 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining a process of determining a center point and an area of a flame candidate region in the fire detection method according to the present invention.

도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 2차 화염후보 이진 영상 F 2 에서 라벨링을 수행하고, 분할된 블록에 포함된 k번째 라벨을 가진 영역들의 중심점 G k 와 면적 A k 를 계산한다. 그리고 다음 수학식 6과 같이 i번째 블록에 포함된 화염후보 영역의 면적을 블록별 누적 면적값 D i 에 저장한다. 즉, 분할된 i 번째 블록에 포함된 화염 후보 영역의 면적 A i 를 계산하고, 프레임별 A i 를 누적하여 다음 수학식 6을 사용하여 i 번째 블록의 누적 면적값 D i 를 연산한다. As can be seen from FIG. 3, the labeling is performed on the secondary flame candidate binary image F 2 , and the center point G k and the area A k of the regions having the kth label included in the divided block are calculated. Then, the area of the flame candidate area included in the i- th block is stored in the block-by-block cumulative area value D i as shown in Equation (6). That is, the area A i of the flame candidate area included in the divided i- th block is calculated, and the cumulative area value D i of the i- th block is calculated using the following equation 6 by accumulating A i for each frame.

Figure 112013104041873-pat00012
Figure 112013104041873-pat00012

도 3의 예를 살펴보면, 두 블록 중 G 2 를 가진 영역의 일부분이 두 개의 블록에 걸쳐서 존재하는 것을 알 수 있다. 이런 경우에, G 2 를 가진 영역의 면적은 2번째 블록의 누적 면적에 포함시키지 않고, 중심점을 포함하고 있는 1번째 블록의 누적 면적으로 계산한다.Referring to the example of FIG. 3, it can be seen that a portion of the area having G 2 of the two blocks exists over the two blocks. In this case, the area of the area having G 2 is not included in the cumulative area of the second block, but is calculated as the cumulative area of the first block including the center point.

다시 도 2 로 돌아오면, 시간 t-1t에서의 누적 면적값 D i 의 차분인 화염 후보 영역 면적 변화량 AV i 를 다음 수학식 7을 사용하여 계산한다(S250).2, the flame candidate area change amount AV i , which is a difference between the cumulative area value D i at time t-1 and t , is calculated using the following equation (7) (S250).

Figure 112013104041873-pat00013
Figure 112013104041873-pat00013

즉, i 번째 블록에서의 화염후보 영역 면적 변화량인 AV i 는 시간 t-1 에서의 누적 면적값 D i 및 시간 t에서의 누적 면적값 D i 의 차분의 절대값으로 정의된다.That is, the AV i flame candidate area from the area change amount of the i-th block is defined as the absolute value of the difference between the cumulative area value D i of the cumulative area value D i and the time t at the time t-1.

그러면, 계산된 화염 후보 영역 면적 변화량 AV i 가 0 보다 큰지 여부를 판단한다(S260). 만일 화염 후보 영역 면적 변화량 AV i 가 0 보다 크지 않다면, 해당 블록에서는 누적된 면적 변화가 없다는 것을 나타낸다. 그러므로, 해당 블록에는 화염 영상이 존재하지 않는다고 결정한다(S270). Then, it is determined whether the calculated flame candidate area change amount AV i is greater than 0 (S260). If the flame candidate area change amount AV i is not larger than 0, it indicates that there is no accumulated area change in the corresponding block. Therefore, it is determined that the flame image does not exist in the corresponding block (S270).

도 4 는 본 발명에 의한 화재 감지 방법에서 누적 면적 변화량을 화염 영역 및 비화염 영역 각각에 대해서 표시한 그래프이다. FIG. 4 is a graph showing cumulative area change amounts for the flame region and the non-flame region in the fire detection method according to the present invention.

도 4 에 도시된 바와 같이, 화염 영역일 경우 시간의 경과에 대해 AV i 의 누적값이 지속적으로 증가하고, 일시적인 잡음이나 사물의 움직임으로 인한 비화염 영역은 AV i 누적 값의 변화가 없거나 지속적으로 증가하지 않는 특징을 가지고 있다. 다시 말하면, 어느 블록에 화염이 존재할 경우 D i 값은 지속적으로 증가하게 된다. 그러므로 변화량이 없거나 일시적인 변화만 있는 영역은 잡음 영역으로 판단함으로써, 화염 영역의 오검출을 방지한다. Continuously as shown in FIG. 4, the accumulated value of the AV i continues to increase on the passage of time if the flame region, and transient non-flame zone noise or due to motion of an object is missing or changes in AV i accumulated value as It does not increase. In other words, when there is a flame in a certain block, the value of D i continuously increases. Therefore, the region where there is no change or only a temporary change is judged as a noise region, thereby preventing false detection of the flame region.

다시 도 2 로 돌아오면, i 번째 블록의 화염 후보 영역 면적 변화량 AV i 가 0 보다 클 경우, 이것은 해당 블록에 화염이 존재하고 있다는 것을 의미한다. 그러므로 해당 블록에 대한 카운트 값 Cnt i 를 1 증가시킨다(S280). 즉, 카운트 값 Cnt i i 번째 블록에 화염 후보 영역 면적 변화량 AV i 가 계속 증가한 프레임의 개수를 나타낸다. 그러면, 화염 후보 영역의 면적 변화가 소정 개수의 프레임 동안 연속으로 발생하는지 여부를 판단한다(S285). 판단 결과, 화염 후보 영역의 면적 변화가 소정 개수의 프레임 동안 연속으로 발생하였다면, 해당 블록을 다음 수학식 8 과 같이 화염이 발생된 블록으로서 최종 판단한다(S290). 2, when the flame candidate area change amount AV i of the i- th block is larger than 0, it means that a flame is present in the corresponding block. Therefore, the count value Cnt i for the block is incremented by 1 (S280). That is, the count value Cnt i represents the number of frames in which the flame candidate area change amount AV i continuously increases in the i- th block. Then, it is determined whether the area change of the flame candidate area occurs continuously for a predetermined number of frames (S285). As a result of the determination, if the area change of the flame candidate area occurs continuously for a predetermined number of frames, the block is finally determined as a block in which the flame is generated as shown in Equation (8).

Figure 112013104041873-pat00014
Figure 112013104041873-pat00014

수학식 8에서, Flame i i 번째 블록이 화염을 포함하는지 여부를 나타내는 값이다. Flame i 가 1이라면 해당 블록이 화염을 포함한다는 것을 나타내고, Flame i 가 0이라면 화염이 없는 블록이라는 것을 나타낸다. In Equation (8), Flame i is a value indicating whether the i- th block includes a flame. If Flame i is 1, it means that the block contains a flame. If Flame i is 0, it means that it is a block without flame.

이상에서 살펴본 봐와 같이 본 발명은, 화재 영상에서 화염 부분을 정확하게 검출했으며, 다른 방법들에 비해 일조량에 따른 잡음에 강한 모습을 보인다. 특히 화염의 색깔과 비슷한 물체가 있다고 하더라도 휘도 변화와 화염의 움직임을 이용해 걸러내기 때문에 정확하게 걸러준다. 따라서 정확한 화염 영역 검출이 가능해짐으로 화재 감지 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention accurately detects a flame portion in a fire image, and shows a stronger effect on noise according to the amount of sunshine than other methods. Especially, even if there is an object similar to the color of the flame, it can be precisely filtered because it is filtered using the luminance change and the flame motion. Therefore, it is possible to detect the accurate flame area, thereby improving the reliability of the fire detection system.

도 5 는 본 발명의 다른 면에 의한 화재 감지 장치(500)를 개략적으로 나타내는 블록도이다. 5 is a block diagram schematically showing a fire detection apparatus 500 according to another aspect of the present invention.

도 5 에 도시된 바와 같이, 화재 감지 장치(500)는 카메라(510), 영상 변환부(520), 휘도 변화 누적 영상 생성부(540), 1차 화염 후보 이진 영상 생성부(560), 2차 화염 후보 이진 영상 생성부(570), 및 최종 화염 영역 결정부(590)를 포함한다. 5, the fire sensing apparatus 500 includes a camera 510, an image conversion unit 520, a luminance change accumulation image generation unit 540, a primary flame candidate binary image generation unit 560, A secondary flame candidate binary image generating unit 570, and a final flame region determining unit 590.

카메라(510)는 감시 대상의 영상 정보를 촬영하여 영상 변환부(520)로 전송한다. 촬영된 영상은 RGB 영상일 수 있다. The camera 510 captures the image information of the object of monitoring and transmits the image information to the image converter 520. The photographed image may be an RGB image.

영상 변환부(520)는 카메라(510)로부터 수신한 입력 영상을 YCbCr 영상으로 변환한다. 여기에서, Y는 입력 영상의 휘도를, 그리고 Cb 및 Cr 각각 입력 영상의 색차를 나타내는 것은 전술된 바와 같다.The image converting unit 520 converts the input image received from the camera 510 into a YCbCr image. Here, Y represents the luminance of the input image, and Cb and Cr represent the chrominance of the input image, respectively, as described above.

입력 영상이 YCbCr 영상으로 변환되면, 휘도 변화 누적 영상 생성부(540)는 수신된 YCbCr 영상의 프레임 별 휘도 변화량을 누적하여 휘도 변화 누적 영상을 생성한다. 이를 위하여, 휘도 변화 누적 영상 생성부(540)는 시간 t-1t에서의 YCbCr 영상의 화소 (m, n)의 휘도 Y(m,n) t-1 Y(m,n) t 를 각각 획득하고, C(m,n) = C(m,n) + |Y(m,n) t - Y(m,n) t-1 | 의 수학식에 따라 시간 t-1t 사이의 YCbCr 영상의 화소별 휘도 변화량을 계산하여 휘도 변화 누적 영상 C(m,n)을 생성한다. When the input image is converted into the YCbCr image, the luminance change accumulated image generating unit 540 accumulates the brightness change amount of each frame of the received YCbCr image to generate the luminance change accumulated image. For this purpose, the change in luminance of the cumulative image generation unit 540 is time t-1 and the luminance Y (m, n) t-1, and Y (m, n) of the pixel (m, n) of the YCbCr image at t t (M, n) = C (m, n) + | Y (m, n) t - Y (m, n) t-1 | Calculating pixel by the brightness changing amount of the YCbCr image between time t-1 and t according to the equation to produce the cumulative change in luminance image C (m, n).

휘도 변화 누적 영상 C(m,n)이 생성되면, 1차 화염 후보 이진 영상 생성부(560)는 휘도 변화 누적 영상의 평균 휘도를 고려하여, 휘도 변화 누적 영상의 화소 중 화염 후보에 대응하는 화소만으로 구성된 1차 화염 후보 이진 영상을 생성한다. 이를 위하여, 1차 화염 후보 이진 영상 생성부(560)는 우선 휘도 변화 누적 영상 C(m,n)의 전체 화소의 평균 휘도 Y mean 을 연산하고, 화소 (m, n)C(m,n) 값이 평균 휘도 Y mean 보다 적다면, 해당 화소 (m, n)C(m,n)을 0으로 초기화한다. 또한, 1차 화염 후보 이진 영상 생성부(560)는 화소 (m, n)에서의 C(m,n) 값을 소정 임계와 비교하고, When the cumulative luminance change image C (m, n) is generated, the first-order flame candidate binary image generator 560 calculates the average luminance of the cumulative image C And generates a first-flame candidate binary image composed of only the first flame candidates. To this end, the primary flame candidate binary image generation unit 560 first luminance change accumulated image C (m, n) calculating an average luminance Y mean of all the pixels, C (m, a pixel (m, n) and the n ) Is smaller than the average luminance Y mean , C (m, n) of the pixel (m, n) is initialized to zero. Also, the first-order flame candidate binary image generator 560 compares the value of C (m, n) in the pixel (m, n) with a predetermined threshold,

Figure 112013104041873-pat00015
를 사용하여 1차 화염 후보 이진 영상 F 1 을 생성한다.
Figure 112013104041873-pat00015
To generate a first-flame candidate binary image F 1 .

1차 화염 후보 이진 영상 F 1 이 생성되면, 2차 화염 후보 이진 영상 생성부(570)는 휘도 변화 누적 영상의 평균 휘도를 고려하여, 휘도 변화 누적 영상의 화소 중 화염 후보에 대응하는 화소만으로 구성된 1차 화염 후보 이진 영상을 생성한다. 이를 위하여, 2차 화염 후보 이진 영상 생성부(570)는 우선 화소 (m, n)에서의 YCbCr 영상의 색차 성분들인 C b (m,n)C r (m,n)을 획득하고, 색차 성분들의 차분 |C b (m,n) - C r (m,n)|을 연산한다. 그리고, 화소 (m, n)에서의 차분을 소정 임계와 비교하고, When the primary flame candidate binary image F 1 is generated, the secondary flame candidate binary image generating unit 570 generates the secondary flame candidate binary image F 1 based on only the pixels corresponding to the flame candidates among the pixels of the luminance change accumulation image, And generates a first flame candidate binary image. To this end, the secondary flame candidate obtained a binary image generation unit 570, first the pixel (m, n) C b (m, n) and C r (m, n), which are color difference components of the YCbCr image in the color difference Difference of ingredients | C b (m, n) - C r (m, n) | Then, the difference in the pixel (m, n) is compared with a predetermined threshold,

Figure 112013104041873-pat00016
Figure 112013104041873-pat00016

을 사용하여 2차 화염 후보 이진 영상 F 2 를 생성한다. To generate a second flame candidate binary image F 2 .

2차 화염 후보 이진 영상 F 2 이 생성되면, 최종 화염 영역 결정부(590)는 2차 화염 후보 이진 영상을 소정 개수의 블록으로 분할하고, i 번째 블록에 포함된 화염 후보 영역의 면적 A i 를 계산한다. 그리고, 최종 화염 영역 결정부(590)는 프레임별 A i 를 누적하여 i 번째 블록의 누적 면적값 D i 를 연산한 후, 시간 t-1 및 t에서의 누적 면적값 D i 의 차분인 화염 후보 영역 면적 변화량 AV i AV i =|D i (t) - D i (t-1)| 에 따라서 연산한다. 누적 면적값 D i 를 연산하기 위하여, 최종 화염 영역 결정부(590)는 i 번째 블록에 포함된 화염 후보 영역의 k 번째 중심점 G k 를 연산하고, k 번째 중심점 G k i 번째 블록에 포함되는 경우에만 화염 후보 영역의 면적 A i 에 가산한다. If the secondary flame candidate binary image F 2 is generated, the final flame region determining unit 590 is the second of the area A i of the flame candidate region included in the flame candidate dividing the binary image into blocks of a predetermined number, and the i-th block . The final flame region determining unit 590 calculates the cumulative area value D i of the i- th block by accumulating A i for each frame, and then calculates the cumulative area value D i of the flame candidates, which is the difference between the cumulative area values D i at time t- the region area variation AV AV i = i | D i (t) - D i (t-1) | . In order to calculate the cumulative area value D i , the final flame region determining unit 590 calculates the k- th center point G k of the flame candidate region included in the i- th block, and the k- th center point G k is included in the i- Is added to the area A i of the flame candidate area only.

화염 후보 영역 면적 변화량 AV i 가 연산되면, 최종 화염 영역 결정부(590)는 화염 후보 영역 면적 변화량 AV i 가 소정 개수의 프레임 동안 연속적으로 증가하는 블록을 최종 화염 영역으로 결정한다. When the flame candidate area change amount AV i is calculated, the final flame area determination unit 590 determines a block in which the flame candidate area change amount AV i continuously increases for a predetermined number of frames as a final flame region.

도 6 은 본 발명을 사용하여 측정된 화염 감지 결과를 예시하는 영상이다.Figure 6 is an image illustrating the result of the flame detection measured using the present invention.

도 6 에 도시된 바와 같이, 화재가 발생된 영상을 각 블록으로 분할한 결과 중, 화염 영상을 포함하고 있는 블록을 정확하게 구분하여 검출할 수 있음을 알 수 있다. As shown in FIG. 6, it can be seen that the block including the flame image can be accurately discriminated from the result of dividing the image generated by the fire into the respective blocks.

전술된 바와 같이, 비디오 영상에서 화염의 칼라와 움직임 특정을 이용하여 화재를 감지한다. 우선, 색차로부터 휘도를 효율적으로 분리하기 위하여 RGB 칼라 공간에서 YCbCr 칼라 공간으로 변환한다. 또한, 본 발명에 의한 화재 감지 기술은 인접 영상들 간의 휘도의 차를 누적하여 화염의 움직임 영역을 검출하고, 화염의 색상을 이용하여 화염 후보 영역을 생성한다. 최종적으로, 화염 후보 영역의 면적에 대한 시간적 변화를 이용하여 화염 영역을 결정 한다. 도 6 에 표시된 바와 같이, 본 발명에 의한 화재 감지 기술은 영상 처리의 부담을 줄이면서도, 신속하게 화염 영역을 분리할 수 있다. As described above, the fire is detected using the color and motion specification of the flame in the video image. First, in order to efficiently separate the luminance from the color difference, the RGB color space is converted into the YCbCr color space. In addition, the fire detection technique according to the present invention accumulates the difference in luminance between adjacent images to detect a motion region of the flame, and generates a flame candidate region using the color of the flame. Finally, the flame region is determined using the temporal change in the area of the flame candidate region. As shown in FIG. 6, the fire detection technology according to the present invention can separate the flame region quickly while reducing the burden on the image processing.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art.

또한, 본 발명에 따르는 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함할 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 분산 컴퓨터 시스템에 의하여 분산 방식으로 실행될 수 있는 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드를 저장할 수 있다. In addition, the method according to the present invention can be embodied as computer-readable code on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium may include any type of recording device that stores data that can be read by a computer system. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and may be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission via the Internet) . The computer readable recording medium may also store computer readable code that may be executed in a distributed manner by a distributed computer system connected to the network.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

본 발명은 화재 감지 시스템에 적용될 수 있다.The present invention can be applied to a fire detection system.

Claims (14)

휘도 및 면적 변화를 이용한 화재 감지 방법에 있어서,
입력 영상을 YCbCr 영상으로 변환하는 변환 단계;
상기 YCbCr 영상의 프레임 별 휘도 변화량을 누적하여 휘도 변화 누적 영상을 생성하는 단계;
상기 휘도 변화 누적 영상의 평균 휘도를 고려하여, 상기 휘도 변화 누적 영상의 화소 중 화염 후보에 대응하는 화소만으로 구성된 1차 화염 후보 이진 영상을 생성하는 단계;
상기 1차 화염 후보 이진 영상의 화소의 색차 성분들의 차를 고려하여, 상기 1차 화염 후보 이진 영상 중 비화염 화소를 제거하여 2차 화염 후보 이진 영상을 생성하는 단계; 및
상기 2차 화염 후보 이진 영상의 블록 내에 포함된 화염 후보 영역의 면적이 시간에 따라 증가하는 화염 후보 영역을 최종 화염 영역으로 결정하는 최종 화염 영역 결정 단계를 포함하며,
상기 변환 단계는,
RGB 영상을 수신하는 단계; 및
다음 수학식
Figure 112014105883318-pat00029

을 사용하여 상기 RGB 영상을 상기 YCbCr 영상으로 변환하는 단계를 포함하며,
여기에서 R, G, B는 각각 상기 입력 영상의 적색, 녹색, 및 청색 성분을 나타내고, Y는 상기 입력 영상의 휘도를, 그리고 Cb 및 Cr 각각 상기 입력 영상의 색차를 나타내고,
상기 휘도 변화 누적 영상을 생성하는 단계는,
시간 t-1t에서의 상기 YCbCr 영상의 화소 (m, n)의 휘도 Y(m,n)t-1 Y(m,n)t 를 각각 획득하는 단계; 및
다음 수학식
C(m,n) = C(m,n) + |Y(m,n)t - Y(m,n)t-1 |
을 사용하여, 시간 t-1t 사이의 상기 YCbCr 영상의 화소별 휘도 변화량을 계산하여 상기 휘도 변화 누적 영상 C(m,n)을 생성하는 단계를 포함하며,
상기 1차 화염 후보 이진 영상을 생성하는 단계는,
상기 휘도 변화 누적 영상 C(m,n)의 전체 화소의 평균 휘도 Ymean 을 연산하는 단계;
화소 (m, n)C(m,n) 값이 상기 평균 휘도 Ymean 보다 적다면, 해당 화소 (m, n)C(m,n)을 0으로 초기화하는 단계; 및
화소 (m, n)에서의 C(m,n) 값을 소정 임계와 비교하고, 다음 수학식
Figure 112014105883318-pat00030

을 사용하여 1차 화염 후보 이진 영상 F1 을 생성하는 단계를 포함하는, 휘도 및 면적 변화를 이용한 화재 감지 방법.
In a fire detection method using brightness and area change,
A conversion step of converting an input image into a YCbCr image;
Accumulating brightness change amounts of each frame of the YCbCr image to generate a luminance change accumulated image;
Generating a first-order flame candidate binary image including only pixels corresponding to a flame candidate among the pixels of the luminance change accumulation image, taking into account an average luminance of the cumulative luminance change image;
Generating a second flame candidate binary image by removing a non-flame pixel in the first flame candidate binary image, taking into account the difference in chrominance components of the pixel of the first flame candidate binary image; And
And a final flame region determining step of determining a flame candidate region in which the area of the flame candidate region included in the block of the secondary flame candidate binary image increases with time, as a final flame region,
Wherein,
Receiving an RGB image; And
The following equation
Figure 112014105883318-pat00029

And converting the RGB image into the YCbCr image using the RGB image,
Here, R, G, and B represent the red, green, and blue components of the input image, Y represents the luminance of the input image, Cb and Cr represent the chrominance of the input image,
Wherein the step of generating the luminance change accumulation image comprises:
Obtaining luminance Y (m, n) t-1 and Y (m, n) t of the pixel (m, n) of the YCbCr image at time t-1 and t , respectively; And
The following equation
C (m, n) = C (m, n) + | Y (m, n) t - Y (m, n) t-1 |
(M, n) by calculating a luminance change amount of each pixel of the YCbCr image between times t-1 and t ,
Wherein the step of generating the primary flame candidate binary image comprises:
Calculating an average luminance Y mean of all the pixels of the luminance change accumulation image C (m, n);
The method comprising: C (m, n) value of a pixel (m, n) if less than the mean average luminance Y, initialize C (m, n) of the pixel (m, n) to zero; And
The value of C (m, n) in the pixel (m, n) is compared with a predetermined threshold,
Figure 112014105883318-pat00030

And generating a first-flame candidate binary image F 1 using the luminance and area changes.
제 1항에 있어서,
상기 2차 화염 후보 이진 영상을 생성하는 단계는,
화소 (m, n)에서의 상기 YCbCr 영상의 색차 성분들인 Cb(m,n)Cr(m,n)을 획득하는 단계;
상기 색차 성분들의 차분 |Cb(m,n) - Cr(m,n)|을 연산하는 단계; 및
화소 (m, n)에서의 상기 차분을 소정 임계와 비교하고, 다음 수학식
Figure 112014105883318-pat00031

을 사용하여, 1차 화염 후보 이진 영상의 색차값과, 해당 1차 화염 후보 이진 영상의 휘도를 모두 고려하여, 2차 화염 후보 이진 영상 F2 를 생성하는 단계를 포함하는, 휘도 및 면적 변화를 이용한 화재 감지 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of generating the secondary flame candidate binary image comprises:
Obtaining C b (m, n) and C r (m, n) which are chrominance components of the YCbCr image in the pixel (m, n) ;
The difference of the chrominance components | Calculating C b (m, n) - C r (m, n) | And
The above difference in the pixel (m, n) is compared with a predetermined threshold, and the following equation
Figure 112014105883318-pat00031

And generating a second flame candidate binary image F 2 by considering both the chrominance value of the primary flame candidate binary image and the luminance of the corresponding primary flame candidate binary image using the luminance and area change Fire detection method used.
제 2항에 있어서,
상기 최종 화염 영역 결정 단계는,
상기 2차 화염 후보 이진 영상을 소정 개수의 블록으로 분할하는 단계;
i 번째 블록에 포함된 화염 후보 영역의 면적 Ai 를 계산하고, 프레임별 Ai 를 누적하여 i 번째 블록의 누적 면적값 Di 를 연산하는 단계;
시간 t-1 및 t에서의 상기 누적 면적값 Di 의 차분인 화염 후보 영역 면적 변화량 AVi 를 다음 수학식
AVi =|Di(t) - Di(t-1)|
을 사용하여 연산하는 단계; 및
상기 화염 후보 영역 면적 변화량 AVi 가 소정 개수의 프레임 동안 연속적으로 증가하는 블록을 최종 화염 영역으로 결정하는 단계를 포함하는, 휘도 및 면적 변화를 이용한 화재 감지 방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the final flame zone determination step comprises:
Dividing the secondary flame candidate binary image into a predetermined number of blocks;
i cumulative area value of the i-th block by calculating the area A i of the flame candidate region included in the second block, and accumulating the frame-by-frame i A method comprising: calculating a D i;
The flame candidate area change amount AV i , which is the difference between the cumulative area value D i at time t-1 and t,
AV i = | D i (t) - D i (t-1) |
; And
And determining a block in which the flame candidate area change amount AV i continuously increases for a predetermined number of frames as a final flame area.
제 3항에 있어서,
상기 누적 면적값 Di 를 연산하는 단계는,
i 번째 블록에 포함된 화염 후보 영역의 k 번째 중심점 Gk 를 연산하는 단계; 및
상기 k 번째 중심점 Gk 가 상기 i 번째 블록에 포함되는 경우에만 상기 화염 후보 영역의 면적 Ai 에 가산하는 단계를 포함하는, 휘도 및 면적 변화를 이용한 화재 감지 방법.
The method of claim 3,
The step of calculating the cumulative area value D i comprises:
calculating a k- th center point G k of the flame candidate region included in the i- th block; And
The k-th center point G k is the i-th block only method, the fire detection by the brightness change and the area comprising the step of adding to the area A i of the flame candidate region if it is included in.
휘도 및 면적 변화를 이용한 화재 감지 장치에 있어서,
감시 대상의 영상 정보를 촬영하는 카메라;
상기 카메라로부터 수신한 입력 영상을 YCbCr 영상으로 변환하는 영상 변환부;
상기 YCbCr 영상의 프레임 별 휘도 변화량을 누적하여 휘도 변화 누적 영상을 생성하는 휘도 변화 누적 영상 생성부;
상기 휘도 변화 누적 영상의 평균 휘도를 고려하여, 상기 휘도 변화 누적 영상의 화소 중 화염 후보에 대응하는 화소만으로 구성된 1차 화염 후보 이진 영상을 생성하는 1차 화염 후보 이진 영상 생성부;
상기 1차 화염 후보 이진 영상의 화소의 색차 성분들의 차를 고려하여, 상기 1차 화염 후보 이진 영상 중 비화염 화소를 제거하여 2차 화염 후보 이진 영상을 생성하는 2차 화염 후보 이진 영상 생성부; 및
상기 2차 화염 후보 이진 영상의 블록 내에 포함된 화염 후보 영역의 면적이 시간에 따라 증가하는 화염 후보 영역을 최종 화염 영역으로 결정하는 최종 화염 영역 결정부를 포함하며,
상기 영상 변환부는,
RGB 영상을 수신하고, 그리고
다음 수학식
Figure 112014105883318-pat00032

을 사용하여 상기 RGB 영상을 상기 YCbCr 영상으로 변환하도록 구성되며,
여기에서 R, G, B는 각각 상기 입력 영상의 적색, 녹색, 및 청색 성분을 나타내고, Y는 상기 입력 영상의 휘도를, 그리고 Cb 및 Cr 각각 상기 입력 영상의 색차를 나타내고,
상기 휘도 변화 누적 영상 생성부는,
시간 t-1t에서의 상기 YCbCr 영상의 화소 (m, n)의 휘도 Y(m,n)t-1 Y(m,n)t 를 각각 획득하고, 그리고
다음 수학식
C(m,n) = C(m,n) + |Y(m,n)t - Y(m,n)t-1 |
을 사용하여, 시간 t-1t 사이의 상기 YCbCr 영상의 화소별 휘도 변화량을 계산하여 상기 휘도 변화 누적 영상 C(m,n)을 생성하도록 구성되며,
상기 1차 화염 후보 이진 영상 생성부는,
상기 휘도 변화 누적 영상 C(m,n)의 전체 화소의 평균 휘도 Ymean 을 연산하고,
화소 (m, n)C(m,n) 값이 상기 평균 휘도 Ymean 보다 적다면, 해당 화소 (m, n)C(m,n)을 0으로 초기화하며, 그리고,
화소 (m, n)에서의 C(m,n) 값을 소정 임계와 비교하고, 다음 수학식
Figure 112014105883318-pat00033

을 사용하여 1차 화염 후보 이진 영상 F1 을 생성하도록 구성되는, 휘도 및 면적 변화를 이용한 화재 감지 장치.
In a fire detection apparatus using brightness and area change,
A camera for capturing video information of a monitoring target;
An image converter for converting an input image received from the camera into a YCbCr image;
A luminance change accumulation image generation unit for accumulating luminance change amounts of each frame of the YCbCr image to generate a luminance change accumulation image;
A first flame candidate binary image generation unit for generating a first flame candidate binary image composed of only pixels corresponding to a flame candidate among the pixels of the luminance change accumulation image in consideration of the average luminance of the luminance change accumulation image;
A second flame candidate binary image generating unit for generating a second flame candidate binary image by removing non-flame pixels from the first flame candidate binary image, taking into account differences of chrominance components of pixels of the first flame candidate binary image; And
And a final flame region determining unit for determining a flame candidate region in which the area of the flame candidate region included in the block of the secondary flame candidate binary image increases with time, as a final flame region,
The image converter may include:
Receives an RGB image, and
The following equation
Figure 112014105883318-pat00032

To convert the RGB image into the YCbCr image,
Here, R, G, and B represent the red, green, and blue components of the input image, Y represents the luminance of the input image, Cb and Cr represent the chrominance of the input image,
The luminance change accumulation image generation unit may include:
Obtain the luminance Y (m, n) t-1 and Y (m, n) t of the pixel (m, n) of the YCbCr image at time t-1 and t , respectively
The following equation
C (m, n) = C (m, n) + | Y (m, n) t - Y (m, n) t-1 |
The use, by calculating the pixel by the brightness changing amount of the YCbCr image between time t-1 and t is configured to generate the brightness change in the cumulative image C (m, n),
Wherein the primary flame candidate binary image generating unit comprises:
Calculates an average luminance Y mean of all the pixels of the luminance change accumulated image C (m, n)
If the C (m, n) value of a pixel (m, n) is less than the mean average luminance Y, and initialize the C (m, n) of the pixel (m, n) to zero, and,
The value of C (m, n) in the pixel (m, n) is compared with a predetermined threshold,
Figure 112014105883318-pat00033

Is used to generate a first flame candidate binary image ( F 1) using a luminance and area change.
제 5항에 있어서,
상기 2차 화염 후보 이진 영상 생성부는,
화소 (m, n)에서의 상기 YCbCr 영상의 색차 성분들인 Cb(m,n)Cr(m,n)을 획득하고,
상기 색차 성분들의 차분 |Cb(m,n) - Cr(m,n)|을 연산하며, 그리고
화소 (m, n)에서의 상기 차분을 소정 임계와 비교하고, 다음 수학식
Figure 112014105883318-pat00034

을 사용하여 2차 화염 후보 이진 영상 F2 를 생성하도록 구성되는, 휘도 및 면적 변화를 이용한 화재 감지 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the secondary flame candidate binary image generating unit comprises:
Obtaining a pixel (m, n) C b ( m, n) and C r (m, n), which are chrominance components of the YCbCr image in, and
The difference of the chrominance components | C b (m, n) - C r (m, n)
The above difference in the pixel (m, n) is compared with a predetermined threshold, and the following equation
Figure 112014105883318-pat00034

To generate a second flame candidate binary image F 2 using the luminance and area changes.
제 6항에 있어서,
상기 최종 화염 영역 결정부는,
상기 2차 화염 후보 이진 영상을 소정 개수의 블록으로 분할하고,
i 번째 블록에 포함된 화염 후보 영역의 면적 Ai 를 계산하고, 프레임별 Ai 를 누적하여 i 번째 블록의 누적 면적값 Di 를 연산하며,
시간 t-1 및 t에서의 상기 누적 면적값 Di 의 차분인 화염 후보 영역 면적 변화량 AVi 를 다음 수학식
AVi =|Di(t) - Di(t-1)|
을 사용하여 연산하고, 그리고
상기 화염 후보 영역 면적 변화량 AVi 가 소정 개수의 프레임 동안 연속적으로 증가하는 블록을 최종 화염 영역으로 결정하도록 구성되는, 휘도 및 면적 변화를 이용한 화재 감지 장치.
The method according to claim 6,
The final flame area determination unit
Dividing the secondary flame candidate binary image into a predetermined number of blocks,
calculating the area A i of the flame candidate region included in the i-th block, and calculating the cumulative area value D i of the i-th block by accumulating the frame-by-frame, and A i,
The flame candidate area change amount AV i , which is the difference between the cumulative area value D i at time t-1 and t,
AV i = | D i (t) - D i (t-1) |
, ≪ / RTI > and
Wherein a block in which the flame candidate area change amount AV i continuously increases for a predetermined number of frames is determined as a final flame area.
제 7항에 있어서,
상기 최종 화염 영역 결정부는, 상기 누적 면적값 Di 를 연산하기 위하여,
i 번째 블록에 포함된 화염 후보 영역의 k 번째 중심점 Gk 를 연산하고, 그리고
상기 k 번째 중심점 Gk 가 상기 i 번째 블록에 포함되는 경우에만 상기 화염 후보 영역의 면적 Ai 에 가산하도록 구성되는, 휘도 및 면적 변화를 이용한 화재 감지 장치.
8. The method of claim 7,
The final flame region determining unit may calculate the final flame area D i ,
calculating a second center point k G k of the flame candidate region included in the i-th block, and
And adding to the area A i of the flame candidate area only when the k- th center point G k is included in the i- th block.
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