多传感器融合的视频火焰探测系统研究

发布时间：2020-11-04 02:45

　　 火灾是船舶丧失生命力的主要因素,火灾探测和预警的越及时,船舶损毁和人员伤亡的机率就越小。鉴于视频监控摄像头在安防方面的广泛应用,以及基于视频火焰具有的特定颜色、形状和纹理特征,视频火焰探测已成为火灾预警的重要研究方向。综合应用视觉传感器的视觉特性和红外传感器的热辐射特性进行火焰的多特性研究与探测预警,具有反应速度快、火灾检测准确率高等特点。因此,开展多传感器融合的火焰探测研究以提高火灾检测的准确率具有重要意义。本文依托工信部高技术船舶科研计划项目,针对船舶火灾复杂多变的难题,着重研究了船舶火灾模型、火灾运动前景分割、火焰特性分析和多传感器视频火焰检测等技术。研究结果具有可实施性,并在视频火灾探测系统中得到了验证。本文重点工作内容总结如下:(1)船舶舱室火灾特性和模型分析。细化舱室火灾类型,着重研究高发火灾的火焰特性,对舱室火焰的温度变化、形状变化、热辐射和运动特性进行分析,给出火焰的运动学模型和经验模型。由火灾特征的多样性分析,引出多传感器火灾探测的重要性和必要性这一结论。(2)常用视频火焰探测技术研究。针对单一火焰检测方法应用范围的狭隘性,给出不同火焰特性下的检测技术分析。颜色特性方面,采用多尺度颜色模型提取静态前景;运动特性方面,采用高斯混合模型提取动态感兴趣区域;纹理特性方面,采用扩展局部二值模式结合离散小波变换的方法提取火焰的能量特性。综合这三个方面研究,给出了火焰检测中疑似火焰感兴趣区域提取的方法步骤。(3)多传感器火焰特征分析和探测。针对单一传感器,火焰探测能力不足的情况,提出多传感器火焰探测方法。可见光范围内,火焰的空间差异、中心估计、动态特征和纹理特征采用极限向量机(ELM)融合输出,并结合分类器,求得火焰的探测概率。红外光范围内,针对火焰的灰度空间差异、差异变异系数和边界框混乱度,提出了局部火焰危险性概率模型,并实现对火焰的探测。在此基础上,融合可见光火焰探测概率和红外火焰概率模型得到全局火焰分类器模型。(4)架构并实现火焰探测系统,使用此系统同时处理可见光和红外火焰视频帧并融合探测,结果验证了此探测方法的可实施性和较好的可靠性。
【学位单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP212;U664.88
【部分图文】：

们采用了结合可见光和红外图像的多传感器数据来检测火灾火焰。文的研究内和结构安排本文的研究内容文在现有的可视光视频火灾火焰探测算法研究的基础上，提出了改火焰探测算法。具体研究如下：首先，对可视光和红外视频帧，采除法检测运动或热运动对象，去掉静态背景，提取动态疑似火焰前可视光视频帧的颜色特征、动态特征和纹理特征作分析，提取出候并采用极限学习机融合特征探测可见光火焰。对于分辨率较为模糊火焰，可视光特征分析方法不大适用，因而，着重关注混乱度、空特性三个方面，使用局部危险性模型融合特征探测红外火焰。最后视光和红外候选火焰区域的基础下，配准可视光和红外图像，采用焰危险模型融合两种传感器的探测结果，综合判定识别火灾火焰区主要流程如图 1.1。

2 章 船舶舱室的火灾类型及其运动学模型的火灾类型的发生往往带来不可预知的严重后果。因此，预防或者及重，那么该如何预防火灾呢？这需要我们对火灾的不同室的火灾类型）以及其运动模型有一个深入的了解，才能发生时及时探测，及时灭火，保障船舶和人员的安全。类似于陆地上的常规建筑火灾，即受限空间的火灾。多发舱室、客舱、卧室、卫生舱室、餐厅舱室和会议舱室等这图 2.1 为某一类具有自然通风的常规火灾类型。

江苏科技大学工学硕士学位论文燃火热源点燃所导致的，图 2.2 为喷射火示意图。一般而言，主要发生在机室里，如机炉舱、齿轮箱舱、舵舱、辅机舱、修理舱和其他有设备的舱室。分船舶火灾都是发生在这些区域，主要是这些区域环境多是高温且与易燃液近。主要的可燃物有高压燃油、润滑油、引擎用油、油气和清洁溶剂。主要火热源有过热的电气设备线、设备及修理时的高温焊接和切割。
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本文编号：2869493