專利名稱：一種火災(zāi)探測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及消防安全監(jiān)測技術(shù)，尤其涉及一種火突探測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著全球工業(yè)、商業(yè)、民用建筑設(shè)施的不斷發(fā)展，火災(zāi)也在同比增長。近 些年來全球化氣候變遷，火災(zāi)更易產(chǎn)生， 一起又一起的特大火災(zāi)頻發(fā)，給人類 帶來了巨大的損失和困擾，尤其是對全球的森林，更是帶來了難以挽救的巨大 災(zāi)難。
雖然目前的火災(zāi)探測系統(tǒng)可以用于對火災(zāi)的探測和報警，但是傳統(tǒng)火災(zāi)探 測器存在響應(yīng)延遲的問題，例如，探測器可以探測到的熱和煙霧從火災(zāi)位置到 達探測器的位置需要較大的延遲，尤其是對森林等大型場地的火災(zāi)探測更是一 個難題。對于森林等大型場地，甚至釆用衛(wèi)星監(jiān)測或空氣采樣煙霧探測器等進 行探測，響應(yīng)延遲的問題也難以避免。
基于圖像的火突探測系統(tǒng)則可以從火焰和煙霧兩方面同時探測以消除響 應(yīng)延遲，實現(xiàn)快速早期報警?；趫D像的火災(zāi)探測系統(tǒng)不依賴于某一個物理參
數(shù)，例如溫度或溫度變化率、減光率、UV( Ultraviolet Ray,紫外線)或IR( infrared Ray，紅外線)等，而是通過識別圖像中一種或多種火災(zāi)的可見特征，例如顏 色、閃爍、紋理、減光性等，并將每一種特征參數(shù)結(jié)合到一起，通過一個決策 機制，確定是否發(fā)生火突?？傮w而言，基于圖像的火災(zāi)探測系統(tǒng)在大空間火災(zāi) 早期探測、火災(zāi)物理特征不按通常的規(guī)律發(fā)展的場所或區(qū)域(例如隧道、森林) 的火災(zāi)探測、可視化、可與CCTV (Closed-CircuitTelevision,閉路電視監(jiān)控系 統(tǒng))監(jiān)控系統(tǒng)兼容等方面具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。
但是，由于基于圖像的火災(zāi)探測系統(tǒng)必須依賴于火災(zāi)的可見特征，例如尺 寸、運動、透明度、持續(xù)性等，需要建立在可見環(huán)境條件下，對背景環(huán)境的要 求較高，因此存在一定的局限性，即(1)可能無法探測到背景顏色、強度與火災(zāi)相似的場景火災(zāi)，產(chǎn)生漏報警。
例如，不能探測純酒精透視的火焰、被氣流吹動后的零碎片狀火焰、藍色 背景下的藍色火焰或運動車輛上的火焰等。
(2 )可能在自然發(fā)生的狀況非常類似于火災(zāi)時產(chǎn)生誤報警。
例如太陽光或月光被水波反射、穿橙色運動服正在運動的人、風(fēng)中飄動的 樹葉、水蒸氣、受控的火、貌似煙霧的云等均可能造成系統(tǒng)誤報警。
另夕卜，對于探測系統(tǒng)中的攝像裝置而言，通常是采用固定光譜特性的攝像 頭。而在探測火焰時，通常情況下希望光圏小一些，補償小一些，這樣可以獲
取到較為清晰的火焰輪廓；但是對煙霧的探測則不同，由于煙一般呈灰色、黑 色或其它較暗的色調(diào)，通常情況下希望光圈大一些，光補償多一些，尤其是在 夜晚拍攝煙霧時。因此采用一種固定光譜特性的攝像頭將很難滿足火焰和煙霧 同時進行探測的要求。但是，如果系統(tǒng)增加對攝像頭參數(shù)控制功能的話，將會 極大的增加系統(tǒng)實現(xiàn)的復(fù)雜程度。
也可以采用熱成像系統(tǒng)進行火突探測，熱成像系統(tǒng)可以較好地對果測火焰、 過熱部位，但卻無法探測煙霧以及被遮擋的火焰，另外熱成像系統(tǒng)往往采用長 波或中波紅外線，傳感器成本較高。

實用新型內(nèi)容
有鑒于此，本實用新型實施例提供一種火災(zāi)探測系統(tǒng)，可以有效獲取各種 背景光線條件下的火災(zāi)視頻圖像，從而實現(xiàn)早期、可靠的火災(zāi)報警。 為達到上述的目的，本實用新型實施例提供一種火災(zāi)探測系統(tǒng)，包括 用于獲取探測區(qū)域的視頻圖像的雙可變攝像機，所述雙可變攝像機至少包
括工作在彩色或近紅外模式的第一攝像頭或工作在彩色或黑白模式的第二攝
像頭；
用于將從所述雙可變攝像機采集到的視頻圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，并進行濾 波處理，得到時間序列圖像的圖像采集模塊，與所述雙可變攝像機連接；
用于對所述時間序列圖像進行分析處理，得到火焰、煙霧和火災(zāi)發(fā)生概率 的火災(zāi)識別模塊，與所述圖像采集模塊連接；用于比較所述火焰、煙霧和火臾發(fā)生概率與預(yù)設(shè)閾值，并根據(jù)比較結(jié)果發(fā) 出相應(yīng)報警信息的報警模塊，與所述火災(zāi)識別模塊連接。
所述雙可變攝像機包括所述工作在彩色或近紅外模式的第一攝像頭和所
述工作在彩色或黑白模式的第二攝像頭； 所述時間序列圖像包括
從所述第 一攝像頭采集到的第 一視頻圖像處理得到的第 一時間序列圖像； 從所述第二攝像頭采集到的第二視頻圖像處理得到的第二時間序列圖像。 所述第一攝像頭采用頻譜響應(yīng)范圍在400nm至1200nm的CCD或CMOS
圖像傳感器和截止頻率在850nm以上波段的高通紅外濾光片；
所述第二攝像頭采用頻i普響應(yīng)范圍在400nm至1200nm的CCD或CMOS
圖像傳感器。 還包括
用于將從所述圖像采集模塊獲取到的時間序列圖像進行背景光照強度和 光分布計算，根據(jù)計算結(jié)果或所述火災(zāi)識別模塊的處理要求控制所述第二攝像
頭進行工作模式的切換，還用于根據(jù)所述火突識別模塊的處理要求控制所述第 一攝像頭進行工作模式的切換的切換控制模塊，與所述雙可變攝像機、所述圖 像采集模塊以及所述火災(zāi)識別模塊連接。 所述火災(zāi)識別模塊進一步包括
用于對獲取到的所述第一時間序列圖像和所述第二時間序列圖像進行分 析和自學(xué)習(xí)，得到對應(yīng)的長周期背景圖像和短周期背景圖像的背景建模與更新 模塊，與所述圖像采集模塊連接；
用于根據(jù)所述長周期背景圖像和短周期背景圖像，分別計算所述第 一時間 序列圖像和所述第二時間序列圖像的火焰特征參數(shù)，并對所述火焰特征參數(shù)進 行數(shù)據(jù)融合，得到火焰發(fā)生概率的火焰識別模塊，與所述背景建模與更新模塊 連接；
用于根據(jù)所述長周期背景圖像和短周期背景圖像，分別計算所述第一時間 序列圖像和所述第二時間序列圖像的煙霧特征參數(shù)，并對所述煙霧特征參數(shù)進 行數(shù)據(jù)融合，得到煙霧發(fā)生概率的煙霧識別模塊，與所述背景建模與更新模塊 連接；用于對所述火焰和煙霧發(fā)生概率進行數(shù)據(jù)融合，確定火災(zāi)發(fā)生概率的火災(zāi) 概率融合模塊，與所述火焰識別模塊和所述煙霧識別模塊連接。
還包括
用于在探測區(qū)域的亮度分布和光照強度等級低于探測標(biāo)準(zhǔn)時，為所述雙可 變攝像機提供背景光源的背景光源模塊。 還包括
用于根據(jù)從所述圖像采集模塊獲取到的時間序列圖像，分析計算探測區(qū)域 的亮度分布和光照強度等級，并在探測區(qū)域的亮度分布和光照強度等級低于探 測標(biāo)準(zhǔn)時，控制所述背景光源模塊的啟動的光源控制模塊，與所述圖像采集模 塊和所述背景光源模塊連接。
還包括
用于系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定，并在發(fā)生誤報警或漏報警時，利用自學(xué)習(xí)機制更新 系統(tǒng)的參數(shù)的設(shè)定調(diào)試與自學(xué)習(xí)模塊，與所述火災(zāi)識別模塊連接。 還包括
用于顯示、保存采集到的探測區(qū)域內(nèi)的視頻圖像和各種報警信息，并與所 述設(shè)定調(diào)試與自學(xué)習(xí)模塊連接，在發(fā)生誤報警或漏報警時向所述設(shè)定調(diào)試與自 學(xué)習(xí)模塊提供事故視頻錄像的信息記錄顯示模塊，與所述火災(zāi)識別模塊連接。
還包括
云臺以及用于根據(jù)所述火災(zāi)識別模塊設(shè)置的云臺定周期或變周期轉(zhuǎn)動條 件計算云臺的預(yù)置位或每一個位置的轉(zhuǎn)動角度，或根據(jù)所述雙可變攝像機的視 場角計算云臺轉(zhuǎn)動角度，控制所述云臺轉(zhuǎn)的云臺控制模塊，所述云臺控制模塊 與所述云臺、所述火災(zāi)識別裝置和所述雙可變攝像機連接。
還包括
用于根據(jù)所述火災(zāi)識別模塊的識別結(jié)果，將所述雙可變攝像機的探測區(qū)域 設(shè)置為多個不同性質(zhì)的監(jiān)視區(qū)域，所述監(jiān)視區(qū)域包括高靈敏煙霧和火焰監(jiān)視 區(qū)、不靈敏煙霧和火焰監(jiān)視區(qū)、故障監(jiān)視區(qū)和非監(jiān)視區(qū)，或火災(zāi)報警分區(qū)的監(jiān) 測區(qū)域設(shè)置模塊，與所述火災(zāi)識別模塊和所述雙可變攝像連接。
本實用新型實施例具有以下有益效果
系統(tǒng)同時對獲取到的多種光譜特性的圖像進行分析，可以探測到各種背景光線條件下的火災(zāi)，并能有效避免誤報警和漏報警；
系統(tǒng)對獲取到的圖像同時進行火焰和煙霧識別，使得火災(zāi)識別的結(jié)果更準(zhǔn)
確；
系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)功能，可以不斷適應(yīng)所處的環(huán)境，大大提高系統(tǒng)防誤報警 和漏報警的能力；
系統(tǒng)可以實現(xiàn)可變視場的火災(zāi)探測。


圖1為本實用新型實施例一的火突#:測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2為本實用新型實施例 一 的火災(zāi)探測方法流程示意圖3為本實用新型實施例一的火災(zāi)識別流程示意圖4為本實用新型實施例一的基于DSP的分布式智能火災(zāi)探測系統(tǒng)框架
圖5為本實用新型實施例一的基于外部計算機的火突探測系統(tǒng)框架圖； 圖6為本實用新型實施例二的火災(zāi)探測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為本實用新型實施例三的火突探測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1所示為本實用新型實施例一的火災(zāi)探測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，該火災(zāi)探 測系統(tǒng)包括
雙可變攝像機10,用于獲取探測區(qū)域的視頻圖像。
雙可變攝像機10包括工作在彩色或近紅外模式的第一攝像頭101和工作 在彩色或黑白模式的第二攝像頭102。
圖像采集模塊ll，與雙可變攝像機10連接，用于將從第一攝像頭101和 第二攝像頭102采集到的第一視頻圖像和第二視頻轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，并進行濾 波處理，分別得到第一時間序列圖像和第二時間序列圖像。
火災(zāi)識別模塊12,與圖像采集模塊11連接，用于對從圖像采集模塊11獲取到的第 一 時間序列圖像和第二時間序列圖像進行分析處理，得到探測區(qū)域 的火焰、煙霧和火災(zāi)發(fā)生概率。
報警模塊13,與火災(zāi)識別模塊12連接，用于獲取火災(zāi)識別模塊12發(fā)送
的火焰、煙霧和火災(zāi)發(fā)生概率，比較所述火焰、煙霧和火災(zāi)發(fā)生概率與預(yù)設(shè)閾 值，并根據(jù)比較結(jié)果發(fā)出相應(yīng)報警信息。
切換控制模塊14,與雙可變攝像機10和圖像采集模塊11連接，用于對 從圖像采集模塊11獲取到的時間序列圖像進行背景光照強度和光分布計算， 根據(jù)計算結(jié)果控制第二攝像頭102進行工作模式的切換，以獲取最佳的視頻圖 像。
具體的，當(dāng)探測區(qū)域處于有光照條件下時，切換控制模塊14控制第二攝 像頭102切換到彩色模式；當(dāng)探測區(qū)域處于無光照或光照較弱的條件下時，控 制第二攝像頭102切換到黑白模式。
通常情況下，系統(tǒng)將第一攝像頭101的工作模式設(shè)定在彩色模式，當(dāng)上述 火災(zāi)識別模塊12在進行火焰識別時，還需要將第一攝像頭101切換到近紅外 模式以獲取近紅外圖像，進行火焰特征的二次驗證；另外，當(dāng)針對遮擋火或火 焰閃爍進行探測時，還需要控制第二攝像頭102切換到黑白模式。
因此，切換控制模塊14還與火災(zāi)識別模塊12連接，用于根據(jù)火災(zāi)識別模 塊12的處理要求控制第一攝像頭101和第二攝像頭102進行工作模式的切換。
當(dāng)然，上述的各模塊都需要進行供電，因此系統(tǒng)必然還包括供電模塊，用 于對各模塊供電，保證系統(tǒng)的正常運行。
其中，上述的雙可變攝像機10的制式可以根據(jù)需要選擇PAL (Phase Alternating Line,逐行倒相)或NTSC (National Television System Committee, 國家電視系統(tǒng)委員會)。
雙可變攝像機10中的第一攝像頭101和第二攝像頭102可以采用相同焦 距的鏡頭，也可以采用不同焦距的鏡頭。
優(yōu)選的，第一攝像頭101采用小光圈和低補償，以保證可以適應(yīng)高背景光 條件，第二攝像頭102采用大光圈和高補償，以最大限度捕捉各種光照條件下 的煙霧運動和煙霧彌散特征。
本實用新型實施例中，第一攝像頭101采用頻譜響應(yīng)范圍在400nm(納米)~1200腦(納米)的CCD ( Charge Coupled Device,電荷藕合器件)或CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconducto,互補金屬氧化物)圖像傳感器以 及截止頻率在850nm (或950nm及以上)波段的高通紅外濾光片。
第一攝像頭101可以清晰地獲取各種光照條件下的火焰圖像，將可見光的 影響消除，并可以拍攝到類似于酒精等物質(zhì)燃燒時的清晰圖像，酒精等物質(zhì)燃 燒時火焰往往呈藍色或透明狀，煙霧很少，普通CCTV攝像頭很難獲取這一 類火焰的完整圖像；另外，有些物質(zhì)燃燒后由于風(fēng)的作用，火焰呈片狀，普通 CCTV攝像頭捕捉的圖像很難用于圖像分析，而第一攝像頭101則可以獲得上 述情況下的完整的火焰圖像。
第二4聶像頭102同樣采用頻譜響應(yīng)范圍在400nm 1200nm的CCD或 CMOS圖像傳感器。
第二攝像頭102可以在各種光照條件下清晰地獲取火災(zāi)煙霧的圖像，在光 照過強時，可以啟動第一攝像頭101的彩色模式獲取清晰的煙霧圖像。
第二攝像頭102的黑白模式和第一攝像頭101的近紅外模式還可以有效捕 捉火焰閃爍特征，即當(dāng)火焰被遮擋時，通過周邊背景的反射或折射，獲取火焰 燃燒時發(fā)出的可見光和紅外光，進而探測到火焰被遮擋的火災(zāi)。
上述的火突識別模塊12在進行火焰和煙霧識別時，可以首先通過自學(xué)習(xí) 對背景進行建模，得到特定周期的背景圖像，然后將獲取到的時間序列圖像與 特定周期背景圖像對比，可以快速識別出火焰或煙霧特征。
因此，火災(zāi)識別模塊12進一步包括
背景建模與更新模塊121，與圖像采集模塊11連接，用于對從圖像采集 模塊11獲取到的第一時間序列圖像和第二時間序列圖像進行分析和自學(xué)習(xí)， 得到對應(yīng)的長周期背景圖像和短周期背景圖像。
與傳統(tǒng)方式中只采用一個參考背景圖像不同，背景建模與更新模塊121 針對獲取到的每一種光譜圖像(彩色、近紅外和黑白)均自學(xué)習(xí)得到一個長周 期背景和一個短周期背景，長周期背景的時間長度為若干分鐘到若干小時，短 周期背景的時間長度為若干秒鐘到若干分鐘?；鹧孀R別模塊122，與背景建模與更新模塊121連接，用于根據(jù)得到的長
周期背景圖像和短周期背景圖像，分別計算第一時間序列圖像和第二時間序列 圖像的火焰特征參數(shù)，并對所述火焰特征參數(shù)進行數(shù)據(jù)融合，得到探測區(qū)域的 火焰發(fā)生概率。
煙霧識別模塊123,與背景建模與更新模塊121連接，用于根據(jù)得到的長 周期背景圖像和短周期背景圖像，分別計算第一時間序列圖像和第二時間序列 圖像的煙霧特征參數(shù)，并對所述煙霧特征參數(shù)進行數(shù)據(jù)融合，得到探測區(qū)域的 煙霧發(fā)生概率。
火災(zāi)概率融合模塊124，與火焰識別模塊122和煙霧識別模塊123連接， 用于對所述火焰發(fā)生概率和煙霧發(fā)生概率進行數(shù)據(jù)融合，得到探測區(qū)域的火災(zāi) 發(fā)生概率。
上述背景建模與更新模塊124通過對獲取到的時間序列圖像進行分析和 自學(xué)習(xí)，得到的周期背景圖像具體包括
從第一攝像頭101獲取到的圖像經(jīng)過分析和自學(xué)習(xí)可以得到 笫 一彩色長周期背景圖像和第 一彩色短周期背景圖像；以及 近紅外長周期背景圖像和近紅外短周期背景圖像。 從第二攝像頭102獲取到的圖像經(jīng)過分析和自學(xué)習(xí)可以得到 第二彩色長周期背景圖像和第二彩色短周期背景圖像；以及 黑白長周期背景圖像和黑白短周期背景圖像。
另夕卜，上述用于火焰和煙霧識別的時間序列圖像中，并非每一幀圖像對火 焰和煙霧識別都有價值。
因此，優(yōu)選的，系統(tǒng)可以首先對獲取到的第一時間序列圖像和第二時間序 列圖像進行分析和自學(xué)習(xí)，分別從第 一 時間序列圖像和第二時間序列圖像中選 擇出適用于火焰和煙霧特征分析的特定系列幀圖像，然后再對該選擇出的特定 系列幀圖像進行火焰和煙霧識別，將會大大提高火焰和煙霧識別的效率。
根據(jù)上述得到的長周期背景圖像和短周期背景圖像，火焰識別模塊122 進行火焰識別的具體步驟如下
首先，需要說明的是，用于進行火焰分析的第一時間序列圖像包括彩色圖 像和近紅外圖像，第二時間序列圖像為彩色圖像或黑白圖像。通常情況下，系統(tǒng)將第一攝像頭101的工作模式設(shè)定在彩色模式，根據(jù)火 焰識別的要求，還需要將第一攝像頭101切換到近紅外模式以獲取近紅外圖 像，進行火焰特征的二次驗證。
(1) 首先對第一時間序列圖像中的彩色圖像進行分析，得到第一火焰特 征參數(shù)/^。w = /3{/^，4，/^,，...}，其中《,.為閃動頻率、^為火焰面積變
化率、尸《.為長周期和短周期擴展率；
(2) 如果第二攝像頭102當(dāng)前工作在彩色模式，此時，第二時間序列圖 像為彩色圖像，對第二時間序列圖像進行分析，得到第二火焰特征參數(shù) 々b。2 = /3{^,4,^,,...}，其中、/為閃動頻率、A為火焰面積變化率、M 為長周期和短周期擴展率；
(3) 對上述分析出的火焰特征進行二次驗證
對第一時間序列圖像中的近紅外圖像進行分析，得到第三火焰特征參數(shù) ^。,。3 = /3{^,",^,，...}，其中&,為閃動頻率、」，為火焰面積變化率、 PA為長周期和短周期擴展率，其中閃動頻率^,為火災(zāi)主頻率2 12Hz;
(4) 對第一時間序列圖像或第二時間序列圖像進行分析，得到反應(yīng)火焰 閃爍特征的參數(shù)/^^ ,其中計算閃爍頻率為2 6Hz;
(5) 對上述計算得到的火焰特征參數(shù)進行數(shù)據(jù)融合，得到探測區(qū)域的火 焰發(fā)生概率，即
尸"麵(')—尸2 (7cvi廳i, A:/!腦2 ， A:a,3 , 7f> } 上述火焰發(fā)生概率可通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊算法等進行學(xué)習(xí)計算而得到。 根據(jù)上述得到的長周期背景圖像和短周期背景圖像，煙霧識別模塊123 進行煙霧識別過程的具體如下
通常情況下，用于進行煙霧識別的第一時間序列圖像為彩色圖像，第二時 間序列圖像為彩色圖像或黑白圖像。
(1)分別將第一時間序列圖像和第二時間序列圖像中的當(dāng)前幀圖像與前 一幀或前若干幀圖像對比分析，并將當(dāng)前幀圖像與上述得到的長周期背景圖像 或短周期背景圖像對比分析，確定反應(yīng)煙霧運動快慢特性的煙霧特征參數(shù)
;m/, ;w的計算公式為
7^^ =(當(dāng)前幀圖像與前一幀或前若干幀圖像變化面積)/ (當(dāng)前幀圖像與短周期或長周期背景圖像變化面積)；
(2 )分別將第 一時間序列圖像和第二時間序列圖像等分或非等分為多個 監(jiān)測區(qū)域，針對每一個監(jiān)測區(qū)域計算相關(guān)系數(shù)i ,、梯度變化G,、飽和度變化
、紋理變化r,和光流場F,等特征參數(shù)，得到反應(yīng)煙霧彌散特性的特征參數(shù)
/ =/^,，^，^7:，巧，...};
(3 )計算得到反應(yīng)煙霧運動擴散特性的特征參數(shù)
;=/2{^,,,W，W.};
(4)對上述得到的煙霧特征參數(shù)進行數(shù)據(jù)融合，得到探測區(qū)域的煙霧發(fā) 生概率，即
尸S附。帥)—《{^￡)—1 ， ， ， 1/U。ve2 }
其中，^—JM。w表示第一時間序列圖像的煙霧特征參數(shù)，7~2，/^2表示
第二時間序列圖像的煙霧特征參數(shù)。
上述煙霧發(fā)生概率可通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或模糊算法等進行學(xué)習(xí)計算而得到。
上述火突概率融合模塊124根據(jù)從火焰識別模塊122和煙霧識別模塊123 獲取到的火焰發(fā)生概率和煙霧發(fā)生概率，確定火災(zāi)發(fā)生概率，火災(zāi)發(fā)生概率融 合方法為
尸/"0-尸^"eW[l + (P化附(0—尺)] 尸/2(0=^,。射")[1 + (尸^小(0 —《)]
其中，尸w(0和&。te(0分別為t時刻的火焰發(fā)生概率和煙霧發(fā)生概率，尸^W 為t時刻的火突發(fā)生概率，K為死區(qū)值， 一般可取25。/?；蚱渌鼣?shù)值，死區(qū)值K 越大，對單一火災(zāi)表征，如火災(zāi)發(fā)生概率抑制作用越大，減少誤報的能力越強， 但靈敏度也就會降低。
將火焰發(fā)生概率和煙霧發(fā)生概率融合的目的在于，針對同時具有火焰和煙 霧特征的圖像，更容易確認為火災(zāi)，以提高系統(tǒng)對這一類火災(zāi)的反應(yīng)能力和可 靠性。當(dāng)火焰或煙霧發(fā)生概率小于死區(qū)值K時，火災(zāi)發(fā)生概率受到抑制，當(dāng) 火焰或煙霧發(fā)生概率都大于K時，火災(zāi)發(fā)生概率即會加速增長。
上述的報警模塊13根據(jù)火災(zāi)識別模塊12發(fā)送的火焰、煙霧和火災(zāi)發(fā)生概 率，按照以下規(guī)則進行警告、預(yù)警和報警如果尸s油②^^加l or /^。卿(0^Z"^22 or /^《)2v4能"3則進行警告； 如果尸^。te(,)^『"r"l or ^證W^『"r"2 or /^(,)2^jrw3則進行預(yù)警； 如果尸^。fe(0》力""附l orJ/"rw2 or &,,e(02 Warm3則進行報
警；
其中,v4"ewl，力 e"2,爿"e"3，,ml,『(arw2,『ar"3,」/am7l,y4/^arm2， j/a，3為 判斷閾值。
報警模塊13可以通過輸出通信口數(shù)據(jù)、啟動LED燈或發(fā)出相應(yīng)報警聲音 提示上述火警信息。
同時，考慮到探測區(qū)域內(nèi)的亮度分布和光線強度可能會隨著自然光線和人 工光源的變化而變化，進而不能滿足火突探測的要求(如晚上這種特定時間)， 因此，本實用新型實施例火災(zāi)探測系統(tǒng)還包括
光源控制模塊，與圖像采集模塊ll連接，用于根據(jù)從圖像采集模塊ll獲 取到的時間序列圖像，判斷探測區(qū)域的亮度分布和背景光照強度，對于低于探 測標(biāo)準(zhǔn)的情況，向背景光源模塊輸出啟動控制命令，并監(jiān)測光源啟動后的視場 變化情況。
背景光源模塊，與光源控制模塊連接，用于接收光源控制模塊發(fā)出的啟動 控制命令，為探測區(qū)域提供背景光源。
該背景光源可以為紅外背景光源，也可以為其他類型的背景光源。
在背景光源啟動時，即使現(xiàn)場自然條件導(dǎo)致光線較暗，雙可變攝像機10 也可以利用背景光源模塊提供的背景光源采集到符合條件的視頻圖像。
同時，由于上述部分模塊需要組裝后作為探測器安裝在探測區(qū)域現(xiàn)場，因 此考慮到對安裝在現(xiàn)場的各模塊的保護，還可設(shè)置一外殼，用于容納雙可變攝 像機10等模塊，在所述外殼上設(shè)置有窗口鏡片，位于雙可變攝像機10的前方， 主要配合雙可變攝像機10獲取清晰的圖像，該窗口鏡片可以由有機或無機材 料切割制作而成，保證探測區(qū)域的可見光和紅外線可以被雙可變攝像機10所 接收。
本實用新型實施例的火災(zāi)探測系統(tǒng)可以采用基于DSP (Digital Signal Processing,數(shù)字信號處理器)的分布式架構(gòu)，也可以采用基于外部計算機的 架構(gòu)。當(dāng)系統(tǒng)采用基于DSP的分布式架構(gòu)時，安裝在現(xiàn)場的探測器可以包括雙可變攝像機IO、圖像采集模塊ll、火災(zāi)識別模塊12、輸入輸出模塊以及背 景光源模塊；當(dāng)系統(tǒng)采用基于外部計算機的架構(gòu)時，安裝在現(xiàn)場的探測器也可 以僅僅包括雙可變攝傳_機10、輸入輸出模塊和背景光源模塊。
不論是基于DSP或外部計算機的火災(zāi)探測系統(tǒng)，安裝在現(xiàn)場的探測器都 需要包括一個輸入輸出模塊，提供與外部模塊連接的硬件和軟件接口，并對相 應(yīng)信息進行輸入和輸出操作。
輸入輸出才莫塊包括輸入輸出信號調(diào)理電路、近程和遠程(RS232/485, TCP/IP等)通信電路接口等。
如圖2所示為本實用新型實施例一的火災(zāi)探測系統(tǒng)的火災(zāi)探測方法的流 程示意圖，包括以下步驟
步驟21,將分別從雙可變攝像機的第一攝像頭和第二攝像頭采集到的第 一視頻圖像和第二視頻圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，并進行濾波處理，得到第一時間 序列圖像和第二時間序列圖像。
步驟22，對第一時間序列圖像和第二時間序列圖像進行分析處理，得到 火焰、煙霧和火災(zāi)發(fā)生概率。
步驟23,比較所述火焰、煙霧和火災(zāi)發(fā)生概率與預(yù)設(shè)閾值，并根據(jù)比較 結(jié)果發(fā)出相應(yīng)報警信息。
同時，上述方法還包括
對獲取到時間序列圖像進行背景光照強度和光分布計算，根據(jù)計算結(jié)果或 火災(zāi)識別的處理要求控制第二攝像頭進行工作模式的切換的步驟；
根據(jù)火災(zāi)識別的處理要求控制第 一攝像頭進行工作模式的切換的步驟；以
及
在探測區(qū)域的亮度分布和光照強度等級低于探測標(biāo)準(zhǔn)時，使用背景光源的 步驟。
以下對步驟23中火災(zāi)識別過程進行詳細描述，如圖3所示，步驟23具體 包括
步驟31，將獲取到的第一時間序列圖像和第二時間序列圖像進行分析和 自學(xué)習(xí)，得到對應(yīng)的長周期背景圖像和短周期背景圖像。
步驟32,根據(jù)得到的長周期背景圖像和短周期背景圖像，分別獲取第一時間序列圖像和第二時間序列圖像的火焰特征參數(shù)，并對所述火焰特征參數(shù)進 行數(shù)據(jù)融合，得到探測區(qū)域的火焰發(fā)生概率。
步驟33，根據(jù)得到的長周期背景圖像和短周期背景圖像，分別獲取第一 時間序列圖像和第二時間序列圖像的煙霧特征參數(shù)，并對所述煙霧特征參數(shù)進 行數(shù)據(jù)融合，得到探測區(qū)域的煙霧發(fā)生概率。
步驟34,對所述火焰發(fā)生概率和煙霧發(fā)生概率進行數(shù)據(jù)融合，確定火災(zāi)
發(fā)生概率。
同時，本實用新型實施例的火災(zāi)探測系統(tǒng)進一步還包括
火災(zāi)定位模塊，與雙可變攝像機IO和火災(zāi)識別模塊12連接，當(dāng)火災(zāi)識別 模塊12確認火災(zāi)發(fā)生時，對圖像中出現(xiàn)的火焰、煙霧特征參數(shù)進行聚類分析， 將不同部位或區(qū)域同時出現(xiàn)的火突進行分別標(biāo)示，并通知雙可變攝像機10獲 取對應(yīng)火突的準(zhǔn)確坐標(biāo)位置。
模擬操作模塊，與火災(zāi)識別模塊12連接，用于模擬故障或模擬火警，以 便于進行系統(tǒng)安裝、調(diào)試和維護。
考慮到系統(tǒng)使用方便和在某些特殊場所可能會發(fā)生誤報警和漏報警的情 況，本實用新型實施例的火災(zāi)探測系統(tǒng)還包括
設(shè)定調(diào)試與自學(xué)習(xí)模塊，與火災(zāi)識別模塊12連接，用于進行探測系統(tǒng)的 參數(shù)設(shè)定，并在發(fā)生誤報警或漏報警時，利用自學(xué)習(xí)機制更新探測系統(tǒng)的參數(shù)。
信息記錄顯示模塊，與火災(zāi)識別模塊12連接，用于顯示、保存采集到的 探測區(qū)域內(nèi)的視頻圖像和各種報警信息，并與設(shè)定調(diào)試與自學(xué)習(xí)模塊連接，在 發(fā)生誤報警或漏報警時向設(shè)定調(diào)試與自學(xué)習(xí)模塊提供事故視頻錄像。
設(shè)定調(diào)試與自學(xué)習(xí)模塊進行自學(xué)習(xí)的過程具體包括
(1) 首先對誤報警或漏報警的視頻圖像進行自學(xué)習(xí)，計算出火焰、煙霧 和火災(zāi)數(shù)據(jù)融合過程的權(quán)重參數(shù)；
(2) 針對新獲得的權(quán)重參數(shù)，使用標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)視頻圖像庫中的樣本，檢驗 系統(tǒng)響應(yīng)的能力是否達到預(yù)期規(guī)定，如果偏離預(yù)期，則利用標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)視頻圖像 庫中的樣本進行自學(xué)習(xí)，調(diào)校數(shù)據(jù)融合的權(quán)重；
(3) 利用重新學(xué)習(xí)到的數(shù)據(jù)融合權(quán)重進行特定周期的試運行，無誤后即 可作為該特定場所的參考參數(shù)，提供今后使用。本實用新型實施例的火災(zāi)探測系統(tǒng)還包括
通信模塊，與火災(zāi)識別模塊12連接，用于與區(qū)域或遠程的報警監(jiān)控系統(tǒng) 連接，將獲取到的圖像、火災(zāi)發(fā)生概率、火災(zāi)位置和報警信息上傳或接受遠程 的控制信息。
通信模塊可以將數(shù)字圖像按照H.264等國際標(biāo)準(zhǔn)進行壓縮傳輸。 區(qū)域報警監(jiān)控模塊，與通信模塊連接，用于對分布各區(qū)域的探測器進行遠 程監(jiān)視和控制。
區(qū)域報警監(jiān)控it塊也可用作中央報警監(jiān)控系統(tǒng)，主要完成以下功能
(1) 針對多路探測器進行監(jiān)視，并在監(jiān)視視頻圖像中迭加火災(zāi)位置、火 災(zāi)發(fā)生概率信息，釆用地理信息系統(tǒng)GIS進行大區(qū)域的監(jiān)視，對探測器地址 編碼、探測器安裝區(qū)域、火災(zāi)概率、圖像疑似區(qū)域位置、報警級別等信息進行 顯示；
(2) 建立數(shù)據(jù)庫對各種信息和火警區(qū)域火災(zāi)圖像進行管理、存儲；
(3) 對探測區(qū)域的探測器、云臺等進行控制；
(4) 對靈敏度、監(jiān)視區(qū)域和類型等探測器參數(shù)進行遠程設(shè)定； 因為實際使用中環(huán)境的復(fù)雜性，可以將雙可變攝像機10的探測區(qū)域設(shè)置
為多個不同性質(zhì)的監(jiān)測區(qū)域，因此，系統(tǒng)還包括監(jiān)測區(qū)域設(shè)置模塊，監(jiān)測區(qū)域 設(shè)置模塊將探測區(qū)域設(shè)置為高靈敏煙霧和火焰監(jiān)測區(qū)、不靈敏煙霧和火焰監(jiān)測 區(qū)、故障監(jiān)測區(qū)和非監(jiān)測區(qū)，或火災(zāi)報警分區(qū)等。圖像中三個以上故障監(jiān)測區(qū) 域可以保證快速判斷視場偏移等故障狀態(tài)；對于已經(jīng)明確有受控火的區(qū)域，可 以置為非監(jiān)測區(qū)；對于明顯干擾較大區(qū)域，可以降低一些系統(tǒng)靈敏度，以提高 可靠性；對于干擾很少又很重要的區(qū)域可以設(shè)為高靈敏監(jiān)測區(qū)。
(5) 可以根據(jù)需要增加火災(zāi)二次識別模塊，對火災(zāi)發(fā)生概率異常的視頻 圖像進行二次識別和確認，提升系統(tǒng)的可靠性。
另夕卜，傳統(tǒng)的火災(zāi)探測系統(tǒng)中的攝像裝置基本是固定視場，因為可變視場 會帶來系統(tǒng)實現(xiàn)的復(fù)雜化和探測報警的延遲，然而在森林等大型場所的火災(zāi)探 測中，可變視場成為一種必需。
因此，考慮到可變視場的需求，本實用新型實施例的火災(zāi)探測系統(tǒng)還包括 可以垂直水平轉(zhuǎn)動的云臺以及控制云臺轉(zhuǎn)動的云臺控制模塊。云臺控制模塊，與火災(zāi)識別模塊12和雙可變攝像機IO連接，根據(jù)火災(zāi)識
別模塊IO設(shè)置的云臺定周期或變周期轉(zhuǎn)動條件，或雙可變攝像機10的視場角 計算云臺的預(yù)置位或每一個位置的轉(zhuǎn)動角度，以控制云臺轉(zhuǎn)動。
云臺每一個位置的轉(zhuǎn)換周期為固定周期或可變周期，固定周期長度要保證 采集足夠長度幀的圖像用于火災(zāi)的判斷，而可變周期控制則取決于每一個角度 或預(yù)置位實時分析的狀況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)疑似火災(zāi)時，或確認火突報警時，控制云臺 保持視場穩(wěn)定，直至排除疑似或系統(tǒng)復(fù)位為止；對于視場中沒有任何疑似火災(zāi) 或趨勢時，輸出新獲得的轉(zhuǎn)動周期值，控制云臺轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動周期最低不小于一 個特定閾值。
云臺控制模塊可以按照雙可變攝像機10的視場角劃分固定的多個預(yù)置 位，僅需按預(yù)置位控制云臺轉(zhuǎn)動即可。也可以采用可角度反饋的云臺，實現(xiàn)連 續(xù)、復(fù)雜的控制要求。
考慮到上述火突探測系銃也可能嵌入到UAV無人駕駛直升機中，此時， 本實用新型實施例的火災(zāi)探測系統(tǒng)還包括
飛機控制模塊，用于對飛機懸停和姿態(tài)調(diào)整進行控制。
對于UAV圖像火災(zāi)探測系統(tǒng)，最困難的是飛機在運動并且抖動較大，因 此所獲得的圖像必須能夠快速反應(yīng)火災(zāi)基本特征。飛機控制模塊則可以對飛機 懸停、倒退等飛行姿態(tài)進行控制，進而使可以獲取更多火災(zāi)的相關(guān)圖像。
圖4為本實用新型實施例的基于DSP的分布式火災(zāi)探測系統(tǒng)框架圖。
圖4中的處理器和控制器即完成本實用新型實施例的火災(zāi)探測系統(tǒng)中的 火災(zāi)識別模塊和切換控制模塊的功能。
基于DSP的分布式火災(zāi)探測系統(tǒng)中，采用DSP并行處理器形成完整獨立 的分布智能火災(zāi)探測器，分布智能火災(zāi)探測器既可以與常規(guī)火災(zāi)探測報警系統(tǒng) 兼容，也可以與常規(guī)CCTV圖像監(jiān)控系統(tǒng)兼容，具有廣闊的應(yīng)用前景。
圖5為本實用新型實施例的基于外部計算機的火災(zāi)探測系統(tǒng)框架圖。
同樣的，圖5中的處理器和控制器即完成本實用新型實施例的火災(zāi)探測系 統(tǒng)中的火災(zāi)識別模塊和切換控制模塊的功能。
與基于DSP的分布式火災(zāi)探測系統(tǒng)不同，基于外部計算機的火災(zāi)探測系 統(tǒng)可以連接多套雙可變攝像機。上述火災(zāi)探測系統(tǒng)中的雙可變攝像機也可以只包括工作在彩色或近紅外 模式的第一攝像頭，或只包括工作在彩色或黑白模式的第二攝像頭。只包括工 作在彩色或近紅外模式的第一攝像頭的雙可變攝像機主要用于針對火焰識別 的探測系統(tǒng)，只包括工作在彩色或黑白模式的第二攝像頭的雙可變攝像機主要 用于針對煙霧識別的探測系統(tǒng)。
如圖6所示為本實用新型實施例二的火災(zāi)探測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，該火災(zāi)探 測系統(tǒng)包括
包括工作在彩色或近紅外模式的第一攝像頭101的可變攝像機20,用于 獲取探測區(qū)域的視頻圖像。
圖像采集模塊11，與雙可變攝像機20連接，用于將從雙可變攝像機20 采集到的視頻圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，并進行濾波處理，得到時間序列圖像。
火災(zāi)識別模塊12,與圖像采集模塊11連接，用于對從圖像采集模塊11 獲取到的時間序列圖像進行分析處理，得到探測區(qū)域的火焰發(fā)生概率。
報警模塊13,與火災(zāi)識別模塊12連接，用于獲取火災(zāi)識別模塊12發(fā)送 的火焰發(fā)生概率，比較所述火焰發(fā)生概率與預(yù)設(shè)閾值，并根據(jù)比較結(jié)果發(fā)出相 應(yīng)報警信息。
通常情況下，系統(tǒng)將第一攝像頭101的工作模式設(shè)定在彩色模式，當(dāng)上述 火災(zāi)識別模塊12在進行火焰識別時，還需要將第一攝像頭101切換到近紅外 模式以獲取近紅外圖像，進行火焰特征的二次驗證。
因此，系統(tǒng)還包括
切換控制模塊14,與火災(zāi)識別模塊12連接，用于根據(jù)火災(zāi)識別模塊12 的處理要求控制第一攝像頭101進行工作模式的切換。
當(dāng)然，上述的各^^莫塊都需要進行供電，因此系統(tǒng)必然還包括供電模塊，用 于對各模塊供電，保證系統(tǒng)的正常運行。
上述的火災(zāi)識別模塊12在進行火焰識別時，可以首先通過自學(xué)習(xí)對背景 進行建模，得到特定周期的背景圖像，然后將獲取到的時間序列圖像與特定周 期背景圖像對比，可以快速識別出火焰特征。
因此，火突識別模塊12進一步包括
背景建模與更新模塊121,與圖像采集模塊11連接，用于對從圖像采集分析和自學(xué)習(xí)，得到對應(yīng)的長周期背景圖 像和短周期背景圖像。
與傳統(tǒng)方式中只采用一個參考背景圖像不同，背景建模與更新模塊121 針對獲取到的每一種光譜圖像(彩色和近紅外)均自學(xué)習(xí)得到一個長周期背景 和一個短周期背景，長周期背景的時間長度為若干分鐘到若干小時，短周期背 景的時間長度為若干秒鐘到若干分鐘。
火焰識別模塊122，與背景建模與更新模塊121連接，用于根據(jù)得到的長 周期背景圖像和短周期背景圖像，計算獲取到的時間序列圖像的火焰特征參 數(shù)，并對所述火焰特征參數(shù)進行數(shù)據(jù)融合，得到探測區(qū)域的火焰發(fā)生概率。
上述背景建模與更新模塊124通過對獲取到的時間序列圖像進行分析和 自學(xué)習(xí)，得到的周期背景圖像具體包括
彩色長周期背景圖像和彩色短周期背景圖像；以及
近紅外長周期背景圖像和近紅外短周期背景圖像。
另外，上述用于火焰識別的時間序列圖像中，并非每一幀圖像對火焰識別 都有價值。
因此，優(yōu)選的，系統(tǒng)可以首先對獲取到的時間序列圖像進行分析和自學(xué)習(xí)， 從所述時間序列圖像中選擇出適用于火焰特征分析的特定系列幀圖像，然后再 對該選擇出的特定系列幀圖像進行火焰識別，將會大大提高火焰識別的效率。
根據(jù)上述得到的長周期背景圖像和短周期背景圖像，火焰識別模塊122 進行火焰識別的具體步驟如下
首先，需要說明的是，用于進行火焰分析的時間序列圖像包括彩色圖像和 近紅外圖像。
通常情況下，系統(tǒng)將第一攝像頭101的工作模式設(shè)定在彩色模式，根據(jù)火 焰識別的要求，還需要將第一攝像頭101切換到近紅外模式以獲取近紅外圖 像，進行火焰特征的二次驗證。
(1) 首先對時間序列圖像中的彩色圖像進行分析，得到第一火焰特征參 數(shù)7^。w = /3{&,,4，尸^，...}，其中&為閃動頻率、豐為火焰面積變化率、 尸《為長周期和短周期擴展率；
(2) 對上述分析出的火焰特征進行二次驗證對時間序列圖像中的近紅外圖像進行分析，得到第三火焰特征參數(shù) = /3{~,4，/^, ，...},其中&,為閃動頻率、(為火焰面積變化率、
尸A為長周期和短周期擴展率，其中閃動頻率巧,為火突主頻率2 12Hz;
(3) 對時間序列圖像進行分析，得到反應(yīng)火焰閃爍特征的參數(shù)/"^ , 其中計算閃爍頻率為2 6Hz;
(4) 對上述計算得到的火焰特征參數(shù)進行數(shù)據(jù)融合，得到探測區(qū)域的火 焰發(fā)生概率，即
尸f/騰(,)=尸2 "c/!翻1 ， 7c/wto2 ， ^c/!翻3 , 7— } 上述火焰發(fā)生概率可通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊算法等進行學(xué)習(xí)計算而得到。
上述的報警模塊13根據(jù)火災(zāi)識別模塊12發(fā)送的火焰發(fā)生概率，按照以下 規(guī)則進行警告、預(yù)警和報警
如果^ ^能"2則進行警告； 如果尸w(O ^『"r"2則進行預(yù)警； 如果尸《,(,) ^ ^"rw2則進行報警； 其中，J"e"2,『w"2，^/am2為判斷閾值。
報警模塊13可以通過輸出通信口數(shù)據(jù)、啟動LED燈或發(fā)出相應(yīng)報警聲音 提示上述火警信息。
當(dāng)然，本實用新型實施例二的火突探測系統(tǒng)還包括背景光源模塊、背景光 源控制模塊、輸入輸出模塊等，與上述實施例一中的其他模塊類似，在此不再 詳述。
上述描述的只包括工作在彩色或近紅外模式的第一攝像頭的雙可變攝像
機的火突#:測系統(tǒng)僅用于火焰識別，得到火焰發(fā)生概率，當(dāng)然，其也可以用于 煙霧識別，得到煙霧發(fā)生概率，并可以將火焰和煙霧發(fā)生概率融合，得到火突 發(fā)生概率，只是其煙霧識別的效果較差。
如圖7所示為本實用新型實施例三的火突探測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，該火災(zāi)探
測系統(tǒng)包括
包括工作在彩色或黑白模式的第二攝像頭102的雙可變攝像機30,用于 獲取探測區(qū)域的視頻圖像。
圖像采集模塊11，與雙可變攝像機30連接，用于將從雙可變攝像機30釆集到的視頻圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，并進行濾波處理，得到時間序列圖像。
火災(zāi)識別模塊12，與圖像采集模塊11連接，用于對從圖像采集模塊11 獲取到的時間序列圖像進行分析處理，得到探測區(qū)域的煙霧發(fā)生概率。
報警模塊13，與火災(zāi)識別模塊12連接，用于獲取火災(zāi)識別模塊12發(fā)送
的煙霧發(fā)生概率，比較所述煙霧發(fā)生概率與預(yù)設(shè)閾值，并根據(jù)比較結(jié)果發(fā)出相
應(yīng)報警信息。
切換控制模塊14,與雙可變攝像機30和圖像采集模塊11連接，用于對 從圖像采集模塊11獲取到的時間序列圖像進行背景光照強度和光分布計算， 根據(jù)計算結(jié)果控制第二攝像頭102進行工作模式的切換，以獲取最佳的視頻圖 像。
具體的，當(dāng)探測區(qū)域處于有光照條件下時，切換控制模塊14控制第二攝 像頭102切換到彩色模式；當(dāng)探測區(qū)域處于無光照或光照較弱的條件下時，控 制第二攝像頭102切換到黑白模式。
當(dāng)然，上述的各模塊都需要進行供電，因此系統(tǒng)必然還包括供電模塊，用 于對各模塊供電，保證系統(tǒng)的正常運行。
上述的火災(zāi)識別模塊12在進行煙霧識別時，可以首先通過自學(xué)習(xí)對背景 進行建模，得到特定周期的背景圖像，然后將獲取到的時間序列圖像與特定周 期背景圖4象對比，可以快速識別出煙霧特征。
因此，火災(zāi)識別模塊12進一步包括
背景建模與更新模塊121，與圖像采集模塊ll連接，用于對從圖像采集 模塊11獲取到的時間序列圖像進行分析和自學(xué)習(xí)，得到對應(yīng)的長周期背景圖 像和短周期背景圖像。
與傳統(tǒng)方式中只采用一個參考背景圖像不同，背景建模與更新模塊121 針對獲取到的每一種光譜圖像(彩色和黑白)均自學(xué)習(xí)得到一個長周期背景和 一個短周期背景，長周期背景的時間長度為若干分鐘到若干小時，短周期背景 的時間長度為若干秒鐘到若千分鐘。
煙霧識別模塊123，與背景建模與更新模塊121連接，用于根據(jù)得到的長
周期背景圖像和短周期背景圖像，計算時間序列圖像的煙霧特征參數(shù)，并對所 述煙霧特征參數(shù)進行數(shù)據(jù)融合，得到探測區(qū)域的煙霧發(fā)生概率。序列圖像進行分析和
自學(xué)習(xí)，得到的周期背景圖像具體包括
彩色長周期背景圖像和彩色短周期背景圖像；以及
黑白長周期背景圖像和黑白短周期背景圖像。 另夕卜，上述用于煙霧識別的時間序列圖像中，并非每一幀圖像對煙霧識別 都有價值。
因此，優(yōu)選的，系統(tǒng)可以首先對獲取到的時間序列圖像進行分析和自學(xué)習(xí)， 從所述時間序列圖像中選擇出適用于煙霧特征分析的特定系列幀圖像，然后再 對該選擇出的特定系列幀圖像進行煙霧識別，將會大大提高煙霧識別的效率。
根據(jù)上述得到的長周期背景圖像和短周期背景圖像，煙霧識別模塊123 進行煙霧識別過程的具體如下
(1 )將時間序列圖像中的當(dāng)前幀圖像與前 一 幀或前若干幀圖像對比分析， 并將當(dāng)前幀圖像與上述得到的長周期背景圖像或短周期背景圖像對比分析，得 到反應(yīng)煙霧運動快慢特性的煙霧特征參數(shù)；^ , ;^的計算公式為 7，^ =(當(dāng)前幀圖像與前一幀或前若干幀圖像變化面積)/ (當(dāng)前幀圖像與短周 期或長周期背景圖像變化面積)；
(2)將時間序列圖像等分或非等分為多個監(jiān)測區(qū)域，針對每一個監(jiān)測區(qū) 域計算相關(guān)系數(shù)《、梯度變化G,、飽和度變化S,、紋理變化7;和光流場尸，等
特征參數(shù)，得到反應(yīng)煙霧彌散特性的特征參數(shù)/。^ = /;{凡，^，^7;,^，...};
(3 )計算得到反應(yīng)煙霧運動擴散特性的特征參數(shù)
1w鵬=/2 {《，q, S, W, 7—…};
(4)對上述得到的煙霧特征參數(shù)進行數(shù)據(jù)融合，得到探測區(qū)域的煙霧發(fā) 生概率，即
尸Ano/te(0 =巧{了~ , 4睛} 上述煙霧發(fā)生概率可通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或模糊算法等進行學(xué)習(xí)計算而得到。 上述的報警模塊13根據(jù)火災(zāi)識別模塊12發(fā)送的煙霧發(fā)生概率，按照以下
規(guī)則進行警告、預(yù)警和報警
如果^」從"1則進行警告；
如果尸w^)》『^"1則進行預(yù)警；如果尸^。"0 ^ 則進行報警；
其中，^"e"l，『A7T71， j/aml為判斷閾值。
報警模塊13可以通過輸出通信口數(shù)據(jù)、啟動LED燈或發(fā)出相應(yīng)報警聲音 提示上述火警信息。
當(dāng)然，本實用新型實施例三的火災(zāi)探測系統(tǒng)還包括背景光源模塊、背景光 源控制模塊、輸入輸出模塊等，與上述實施例一中的其他模塊類似，在此不再 詳述。
上述描述的只包括工作在彩色或黑白模式的第二攝像頭的雙可變攝像機 的火災(zāi)探測系統(tǒng)僅用于煙霧識別，得到煙霧發(fā)生概率，當(dāng)然，其也可以用于火 焰識別，得到火焰發(fā)生概率，并可以將火焰和煙霧發(fā)生概率融合，得到火災(zāi)發(fā) 生概率，只是其火焰識別的效果較差。
當(dāng)然，利用本實用新型實施例二和實施例三的火災(zāi)探測系統(tǒng)(只包括工作 在彩色或近紅外模式的第一攝像頭的雙可變攝像機或只包括工作在彩色或黑 白模式的第二攝像頭的雙可變攝像機)進行火災(zāi)探測時，也可以解決大部分火 災(zāi)誤報警和漏報警的問題，但是與本實用新型實施例一的火災(zāi)探測系統(tǒng)(包括 工作在彩色或近紅外的第一攝像頭和工作在彩色或黑白模式的第二攝像頭的 雙可變攝像機)相比，其對火災(zāi)探測的準(zhǔn)確度相對要低。
以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進 和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1. 一種火災(zāi)探測系統(tǒng)，其特征在于，包括用于獲取探測區(qū)域的視頻圖像的雙可變攝像機，所述雙可變攝像機至少包括工作在彩色或近紅外模式的第一攝像頭或工作在彩色或黑白模式的第二攝像頭；用于將從所述雙可變攝像機采集到的視頻圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，并進行濾波處理，得到時間序列圖像的圖像采集模塊，與所述雙可變攝像機連接；用于對所述時間序列圖像進行分析處理，得到火焰、煙霧和火災(zāi)發(fā)生概率的火災(zāi)識別模塊，與所述圖像采集模塊連接；用于比較所述火焰、煙霧和火災(zāi)發(fā)生概率與預(yù)設(shè)閾值，并根據(jù)比較結(jié)果發(fā)出相應(yīng)報警信息的報警模塊，與所述火災(zāi)識別模塊連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火災(zāi)探測系統(tǒng)，其特征在于 所述雙可變攝像機包括所述工作在彩色或近紅外模式的第一攝像頭和所述工作在彩色或黑白模式的第二攝像頭； 所述時間序列圖像包括從所述第 一攝像頭采集到的第 一視頻圖像處理得到的第 一時間序列圖像； 從所述第二攝像頭采集到的第二視頻圖像處理得到的第二時間序列圖像。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的火災(zāi)探測系統(tǒng)，其特征在于 所述第一攝像頭采用頻譜響應(yīng)范圍在400nm至1200nm的CCD或CMOS圖像傳感器和截止頻率在850nm以上波段的高通紅外濾光片；所述第二攝像頭采用頻譜響應(yīng)范圍在400nm至1200nm的CCD或CMOS 圖像傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的火災(zāi)探測系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于將從所述圖像采集模塊獲取到的時間序列圖像進行背景光照強度和 光分布計算，根據(jù)計算結(jié)果或所述火災(zāi)識別模塊的處理要求控制所述第二攝像頭進行工作模式的切換，還用于根據(jù)所述火災(zāi)識別模塊的處理要求控制所述第一攝像頭進行工作模式的切換的切換控制模塊，與所述雙可變攝像機、所述圖像采集模塊以及所述火災(zāi)識別模塊連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的火災(zāi)探測系統(tǒng)，其特征在于，所述火災(zāi)識別模塊進一步包括用于對獲取到的所述第一時間序列圖像和所述第二時間序列圖像進行分 析和自學(xué)習(xí)，得到對應(yīng)的長周期背景圖像和短周期背景圖像的背景建模與更新 模塊，與所述圖像采集模塊連接；用于根據(jù)所述長周期背景圖像和短周期背景圖像，分別計算所述第 一時間 序列圖像和所述第二時間序列圖像的火焰特征參數(shù)，并對所述火焰特征參數(shù)進 行數(shù)據(jù)融合，得到火焰發(fā)生概率的火焰識別模塊，與所述背景建模與更新模塊 連接；用于根據(jù)所述長周期背景圖像和短周期背景圖像，分別計算所述第 一時間 序列圖像和所述第二時間序列圖像的煙霧特征參數(shù)，并對所述煙霧特征參數(shù)進 行數(shù)據(jù)融合，得到煙霧發(fā)生概率的煙霧識別模塊，與所述背景建模與更新模塊 連接；用于對所述火焰和煙霧發(fā)生概率進行數(shù)據(jù)融合，確定火災(zāi)發(fā)生概率的火災(zāi) 概率融合模塊，與所述火焰識別模塊和所述煙霧識別模塊連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的火災(zāi)探測系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于在探測區(qū)域的亮度分布和光照強度等級低于探測標(biāo)準(zhǔn)時，為所述雙可 變攝像機提供背景光源的背景光源模塊。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的火災(zāi)探測系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于根據(jù)從所述圖像采集模塊獲取到的時間序列圖像，分析計算探測區(qū)域 的亮度分布和光照強度等級，并在探測區(qū)域的亮度分布和光照強度等級低于探 測標(biāo)準(zhǔn)時，控制所述背景光源模塊的啟動的光源控制模塊，與所述圖像采集模 塊和所述背景光源模塊連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的火災(zāi)探測系統(tǒng)，其特征在于，還包括 用于系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定，并在發(fā)生誤報警或漏報警時，利用自學(xué)習(xí)機制更新系統(tǒng)的參數(shù)的設(shè)定調(diào)試與自學(xué)習(xí)模塊，與所述火災(zāi)識別模塊連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的火災(zāi)探測系統(tǒng)，其特征在于，還包括 用于顯示、保存采集到的探測區(qū)域內(nèi)的視頻圖像和各種報警信息，并與所述設(shè)定調(diào)試與自學(xué)習(xí)模塊連接，在發(fā)生誤報警或漏報警時向所述設(shè)定調(diào)試與自學(xué)習(xí)模塊提供事故視頻錄像的信息記錄顯示模塊，與所述火突識別模塊連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的火突探測系統(tǒng)，其特征在于，還包括云臺以及用于根據(jù)所述火突識別模塊設(shè)置的云臺定周期或變周期轉(zhuǎn)動條 件計算云臺的預(yù)置位或每一個位置的轉(zhuǎn)動角度，或根據(jù)所述雙可變攝像機的視 場角計算云臺轉(zhuǎn)動角度，控制所述云臺轉(zhuǎn)動的云臺控制沖莫塊，所述云臺控制模 塊與所述云臺、所述火突識別裝置和所述雙可變攝像機連接。
11. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的火災(zāi)探測系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于根據(jù)所述火災(zāi)識別模塊的識別結(jié)果，將所述雙可變攝像機的探測區(qū)域 設(shè)置為多個不同性質(zhì)的監(jiān)視區(qū)域，所述監(jiān)視區(qū)域包括高靈敏煙霧和火焰監(jiān)視 區(qū)、不靈敏煙霧和火焰監(jiān)視區(qū)、故障監(jiān)視區(qū)和非監(jiān)視區(qū)，或火災(zāi)報警分區(qū)的監(jiān) 測區(qū)域設(shè)置模塊，與所述火災(zāi)識別模塊和所述雙可變攝像連接。
專利摘要本實用新型公開一種火災(zāi)探測系統(tǒng)，包括用于獲取探測區(qū)域的視頻圖像的雙可變攝像機，所述雙可變攝像機至少包括工作在彩色或近紅外模式的第一攝像頭或工作在彩色或黑白模式的第二攝像頭；用于將從所述雙可變攝像機采集到的視頻圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，并進行濾波處理，得到時間序列圖像的圖像采集模塊，與所述雙可變攝像機連接；用于對所述時間序列圖像進行分析處理，得到火焰、煙霧和火災(zāi)發(fā)生概率的火災(zāi)識別模塊，與所述圖像采集模塊連接；用于比較所述火焰、煙霧和火災(zāi)發(fā)生概率與預(yù)設(shè)閾值，并根據(jù)比較結(jié)果發(fā)出相應(yīng)報警信息的報警模塊，與所述火災(zāi)識別模塊連接。本實用新型可有效獲取各種背景光線條件下的火災(zāi)視頻圖像，實現(xiàn)早期、可靠的火災(zāi)報警。
文檔編號G08B17/00GK201259717SQ20082008048
公開日2009年6月17日 申請日期2008年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月9日
發(fā)明者丁國鋒 申請人:丁國鋒