簡(jiǎn)論視頻的早期煙霧檢測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用—畢業(yè)論文

1、簡(jiǎn)論視頻的早期煙霧檢測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用畢業(yè)論文 簡(jiǎn)論視頻的早期煙霧檢測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用畢業(yè)論文 導(dǎo)讀：視頻的早期煙霧檢測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用畢業(yè)論文論文題目： 視頻煙霧識(shí)別技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)專 業(yè)：學(xué) 生：簽名：_指導(dǎo)教師：簽名：_ 摘 要火災(zāi)是日常生活中一種嚴(yán)重的自然性災(zāi)害，具有頻發(fā)性和不可預(yù)測(cè)性等特點(diǎn)，給人類社會(huì)造成了不可估量的生命財(cái)產(chǎn)損失?；馂?zāi)的前期通常是以煙霧的形勢(shì)表現(xiàn)出來(lái)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)感煙、感溫火災(zāi)檢測(cè)技術(shù)仍然存在諸多很難解決的問(wèn)題，不具備實(shí)時(shí)性預(yù)警，所以針對(duì)火災(zāi)前期煙霧特性的視頻圖像煙霧檢測(cè)方法得到許多專家和學(xué)者的關(guān)注，本文也是基于這個(gè)課題，初步研究和設(shè)計(jì)了一些視頻圖像煙霧檢測(cè)的基本算法。視頻圖像煙

2、霧檢測(cè)（VISD）方法通過(guò)把一段視頻分解成每一幀圖像，區(qū)分圖像煙霧和背景的不同點(diǎn)，比如顏色、形狀、紋理等，結(jié)合圖像在RGB顏色空間以及HSV顏色空間的圖像特征，根據(jù)顏色的不同可以大致將煙霧區(qū)域提取出來(lái)，再結(jié)合一些形態(tài)學(xué)操作，膨脹、腐蝕、連接等，得到更加精確的煙霧區(qū)域，從而能夠更好地做到火災(zāi)早期的預(yù)警。 【關(guān) 鍵 詞】煙霧檢測(cè)，視頻處理，圖像提取，圖像特征，圖像分割【論文類型】理論研究型1Title： Research and Application of video-based smoke detection technologyMajor: Electronic information sc

3、ience and technologyName: Signature_Supervisor: Signature_ ABSTRACTFire is a serious natural disaster in daily life, an society. Fire - usually is expressed oke situation, because the traditional smoke, temperature sensing fire detection technology still has many difficult problems to solve, do not

4、have real-time ethod for video images for fire smoke the smoke characteristics by many experts and scholars, this p 3 4 5 6 7 8 9 10 簡(jiǎn)論視頻的早期煙霧檢測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用畢業(yè)論文 導(dǎo)讀：視頻的早期煙霧檢測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用畢業(yè)論文aper is based on this topic, a preliminary study on the basic algorithm and some video smoke detection design.Video smoke

5、 detection (VISD) method for the deposition of a video into every frame image, distinguish the smoke and the background image, such as color, shape, texture, bined age in RGB color space and the HSV color space, according to the different colors can be roughly the smoke extraction from the region, t

6、hen bined e morphological operation, expansion, corrosion, connection, get the smoke area more accuray, so it can be better to do early fire oke detection, Video Processing, Image Extraction【Type of Thesis】 Theoretical Study 2目 錄1 緒 論 . 11.1.課題目的與意義 . 11.2.國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 . 31.3論文結(jié)構(gòu)及主要內(nèi)容 . 42 關(guān)于煙霧檢測(cè)的基礎(chǔ)知識(shí) . 62

7、.1 3 4 5 6 7 8 9 10 簡(jiǎn)論視頻的早期煙霧檢測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用畢業(yè)論文 導(dǎo)讀：視頻的早期煙霧檢測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用畢業(yè)論文 煙霧的特征 . 62.1.1 火災(zāi)煙霧的靜態(tài)特征 . 62.1.2 火災(zāi)煙霧的動(dòng)態(tài)特征 . 72.2 顏色空間 . 72.2.1 RGB顏色空間 . 72.2.2 YCbCr顏色空間 . 92.2.3 HSV顏色空間 . 102.3 有關(guān)煙霧檢測(cè)的形態(tài)學(xué)圖像處理知識(shí) . 122.3.1基本形態(tài)學(xué)操作 . 132.3.2 膨脹 . 132.3.3 腐蝕 . 142.3.4脹和腐蝕的組合 . 153 基于顏色特征的煙霧檢測(cè)系統(tǒng) . 153.1概述 . 錯(cuò)誤！未定義書

8、簽。3.2 基于顏色特征的煙霧檢測(cè)系統(tǒng) . 163.3 基于HSV顏色特征的煙霧區(qū)域分析 . 173.4 形態(tài)學(xué)煙霧區(qū)域處理 . 183.4.1 邊界提取 . 193.4.2 區(qū)域填充 . 3 4 5 6 7 8 9 10 簡(jiǎn)論視頻的早期煙霧檢測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用畢業(yè)論文 導(dǎo)讀：視頻的早期煙霧檢測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用畢業(yè)論文. 203.4.3 形態(tài)學(xué)處理流程圖 . 213.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 . 223.5.1 軟件平臺(tái)應(yīng)用展示 . 283.5.2 煙霧特性分析 . 253.5.3 煙霧檢測(cè)的顏色空間分析 . 3283.5.4 煙霧檢測(cè)最終結(jié)果圖示 . 344 結(jié)果與展望 . 37致 謝 . 38參 考

9、 文 獻(xiàn) . 3931 緒 論1.1.課題目的與意義從人類文明發(fā)展至今，火的運(yùn)用對(duì)人類的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步發(fā)揮著巨大的推進(jìn)作用。火的使用得當(dāng)，可以造福人類，然而，如果火勢(shì)失控，將會(huì)給人類社會(huì)帶來(lái)巨大的災(zāi)難，造成火災(zāi)。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，火災(zāi)的危害性極大，僅次于洪澇災(zāi)難和干旱，并且在各種自然災(zāi)害中發(fā)生頻率位居榜首。因此，有效地防止火災(zāi)發(fā)生和及時(shí)有效的滅火至關(guān)重要，也是當(dāng)今社會(huì)值得深入研究和探討的課題。近年來(lái)，科技的不斷進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出各種高層以及超高層建筑物。在人口相對(duì)密集、財(cái)產(chǎn)相對(duì)集中的當(dāng)今高層建筑中，消防安全問(wèn)題顯得異常突出，也是一個(gè)急需解決的隱患問(wèn)題。在傳統(tǒng)的滅火技術(shù)中，我們常

10、見(jiàn)的的感溫，感光和感煙以及一些復(fù)合型的方式。這些技術(shù)設(shè)備一般是通過(guò)裝置中的探測(cè)器，對(duì)溫度、火焰、煙霧以及燃燒的氣體等火災(zāi)參數(shù)進(jìn)行反饋，做出有效反應(yīng)。通過(guò)一些敏感元件，將探測(cè)器感知的火災(zāi)參量的物理變量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后有效的傳送到火災(zāi)預(yù)警控制器中，有效地實(shí)施報(bào)警。（1）在傳統(tǒng)的感煙探測(cè)器中，經(jīng)常被安裝于辦公樓，郵政大廈，賓館房間以及一些圖書館等公共場(chǎng)所。由于進(jìn)入探測(cè)器中煙霧粒子時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)對(duì)探測(cè)器產(chǎn)生腐蝕和污染的作用，造成探測(cè)器失效，因此，感煙探測(cè)器需要定時(shí)的進(jìn)行清洗，除塵，才能上期有效的正常工作。（2）在傳統(tǒng)感溫探測(cè)器中，有定溫和差溫、差定溫組合式三種 3 4 5 6 7 8 9 10 簡(jiǎn)論視

11、頻的早期煙霧檢測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用畢業(yè)論文 導(dǎo)讀：視頻的早期煙霧檢測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用畢業(yè)論文常見(jiàn)形式，分別根據(jù)其四周的溫度參數(shù)、溫度變化參數(shù)和兩種參數(shù)的構(gòu)成值來(lái)判斷火災(zāi)是否產(chǎn)生。傳統(tǒng)感溫探測(cè)器類型較多，原理也不盡相同，在本文中就不做詳細(xì)的介紹。傳統(tǒng)的感溫探測(cè)器性能相對(duì)穩(wěn)定、可靠性較好、環(huán)境適應(yīng)性較高的特點(diǎn)，然而也存在安裝不太方便、造價(jià)昂貴，而且反應(yīng)速度有些遲緩。它通常用在廚房，鍋爐房，地下車庫(kù)和其他地方。（3）感光探測(cè)器針對(duì)火災(zāi)發(fā)生時(shí)火焰輻射出來(lái)的特定波長(zhǎng)做出反饋，從而進(jìn)行火焰探測(cè)。有關(guān)數(shù)據(jù)表明，火焰中輻射出來(lái)的光的波長(zhǎng)有特定的峰值區(qū)間。當(dāng)探測(cè)器接收到火焰輻射的信號(hào)后，特別是紅外信號(hào)，會(huì)引起探測(cè)器自

12、身的溫度變化，從而產(chǎn)生1電流的變化，電流變化的大小與自身溫度變化率成正比。雖然感光探測(cè)器對(duì)火焰輻射出來(lái)的光反應(yīng)較為迅速，但是也存在易受光源影響的不足。在各種燃料油室，儲(chǔ)存室火災(zāi)時(shí)有強(qiáng)烈的火焰和少量的煙，熱的地方是經(jīng)常使用的。這些技術(shù)不但在靈敏度和可靠性方面有待提高,而且不能對(duì)火災(zāi)最初的信號(hào)做出反饋。與此同時(shí)，滅火時(shí)登高困難，戰(zhàn)斗員到達(dá)火點(diǎn)耗時(shí)較長(zhǎng)。高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，戰(zhàn)斗員全套裝備佩戴空氣呼吸器登樓梯，體力消耗是非常大的，還會(huì)受到被疏散人員的阻礙，導(dǎo)致抵達(dá)火點(diǎn)耗時(shí)較長(zhǎng)，貽誤滅火最佳時(shí)機(jī)。消防電梯安裝的數(shù)量是有限的，而火運(yùn)送人員和設(shè)備較多，也花了很多時(shí)間，延誤了滅火的最佳時(shí)間。用水量很大，供水比

13、較困難。高層建筑火災(zāi)，短時(shí)間內(nèi)就會(huì)發(fā)展成立體火災(zāi)，立體火災(zāi)空間大，蔓延快，范圍廣，使用高噴車難以準(zhǔn)確打擊建筑內(nèi)部火點(diǎn)，水源浪費(fèi)較大。所以撲救立體火災(zāi)用水量是相當(dāng)大的。在這種情況下，高層建筑內(nèi)部的消防供水已經(jīng)滿足不了滅火的需要， 只能依靠高壓泵浦消防車通過(guò)水帶往高層送水，壓力損失較大，而受水帶耐壓能力和消防車供水能力的影響，時(shí)間一長(zhǎng)，很容易出現(xiàn)水帶破損和消防車輛損壞的情況，使得火場(chǎng)經(jīng)常出現(xiàn)斷水的情況而貽誤滅火戰(zhàn)機(jī)。由于火災(zāi)的特點(diǎn)在早期通常以煙霧的形勢(shì)表現(xiàn)出來(lái)，針對(duì)火災(zāi)早期表現(xiàn)的煙霧圖像探測(cè)技術(shù)得到了許多專家的積極研究。煙霧檢測(cè)可以作用在火災(zāi)的第一及第二階段，這個(gè)時(shí)候還是火災(zāi)的起始階段，是火災(zāi)的最

14、佳撲救時(shí)機(jī)，接到報(bào)警信號(hào)后可以根據(jù)火災(zāi)發(fā)生的地點(diǎn)及情況及時(shí)進(jìn)行人員搜救及火災(zāi)撲滅，減少了火災(zāi)的損失。煙霧圖像探測(cè)技術(shù)是一種以計(jì)算機(jī)為核心，結(jié)合光電技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)而研制的火災(zāi)自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。它利用攝像頭對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)視，對(duì)攝取的視頻信號(hào)由圖像采集卡捕捉為數(shù)字圖像并輸入計(jì)算機(jī)，根據(jù)煙霧的圖像特征進(jìn)行處理和分析，從而達(dá)到探測(cè)火災(zāi)是否發(fā)生的目的?；趫D像處理的煙霧檢測(cè)方法能有效的彌補(bǔ)上述傳統(tǒng)火災(zāi)檢測(cè)方法的不足。該技術(shù)既可在多粉塵、高濕度的室內(nèi)環(huán)境中使用 ,也可在室外環(huán)境中使用 ,對(duì)火災(zāi)早期信號(hào)有更高的靈敏度 ,同時(shí)具有節(jié)約資源，安裝靈活，實(shí)時(shí)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的應(yīng)用前景。煙霧檢測(cè)就是對(duì)發(fā)生的

15、火災(zāi)進(jìn)行火災(zāi)早期檢測(cè)處理，在最初火災(zāi)發(fā)生時(shí)給予人們火災(zāi)報(bào)警，使我們可以及時(shí)的 3 4 5 6 7 8 9 10 簡(jiǎn)論視頻的早期煙霧檢測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用畢業(yè)論文 導(dǎo)讀：視頻的早期煙霧檢測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用畢業(yè)論文進(jìn)行滅火處理，最可能的減少火災(zāi)給人們帶來(lái)的損失，讓人們的經(jīng)濟(jì)和生命得以更好的保護(hù)。本論文深入研究了不同顏色空間中煙霧圖像的特征，根據(jù)這些特征分別編程實(shí)現(xiàn)了煙霧視頻圖像的顏色特征值，應(yīng)用煙霧圖像的特征對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)識(shí)別，使其可以準(zhǔn)確得對(duì)含有煙霧的視頻圖像進(jìn)行檢測(cè)并提取出其中的煙霧像素，人們能夠更加及時(shí)的發(fā)現(xiàn)火情及采取滅火措施。特別是在無(wú)人堅(jiān)守場(chǎng)合，2能大大減輕工作人員的工作量。因此本項(xiàng)目具有重要的

16、科研意義和實(shí)用價(jià)值，其擁有巨大的開(kāi)發(fā)前景，可觀的經(jīng)濟(jì)收益和商業(yè)價(jià)值。 1. 2.國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)視頻煙霧檢測(cè)技術(shù)的研究尚處于初級(jí)階段。圖像處理科學(xué)的高速進(jìn)步，以及智能視頻監(jiān)控等硬件設(shè)施的普遍應(yīng)用，圖像型火災(zāi)檢測(cè)技術(shù)產(chǎn)生并且持續(xù)發(fā)展。為此，研究人員提出了許多基于圖像處理的火災(zāi)檢測(cè)方法，可分為火焰檢測(cè)及煙霧檢測(cè)兩類。 火焰檢測(cè)主要對(duì)火災(zāi)過(guò)程中的火焰信息進(jìn)行分析，例如色彩、閃爍特點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)特性等。aruta 等依據(jù)煙霧的擴(kuò)散性和輪廓不規(guī)則分割出運(yùn)動(dòng)圖像，建立一個(gè)理想的煙霧模型，計(jì)算圖像與模型的相似程度，從而判定煙霧。王欣剛等采用運(yùn)動(dòng)物體檢測(cè)方法，對(duì)視頻序列中運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行判定。楊猛等綜合煙霧圖像

17、的顏色及小波特性，并且與運(yùn)動(dòng)特征相結(jié)合，最終完成煙霧檢測(cè)。Celik 等人1在YCbCr 色彩空間對(duì)多個(gè)不同場(chǎng)景視頻進(jìn)行統(tǒng)計(jì)建立了一套煙霧色彩模型，但該模型對(duì)煙霧像素易產(chǎn)生誤判。Toreyin 在視頻煙霧檢測(cè)領(lǐng)域進(jìn)行了大量的研究2-3，提出了一種基于能量的檢測(cè)方法：視頻中的煙霧并不是一開(kāi)始出現(xiàn)就完全遮擋住了背景，而是有一個(gè)漸變的過(guò)程，這些煙霧的區(qū)域可以判斷出來(lái)。他們使用雙小波變換對(duì)圖像進(jìn)行處理，第一次小波變換用來(lái)3進(jìn)行空間分析計(jì)算，第二次變換對(duì)檢測(cè)出的煙霧邊緣進(jìn)行能量分析。這種方法的缺點(diǎn) 3 4 5 6 7 8 9 10 簡(jiǎn)論視頻的早期煙霧檢測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用畢業(yè)論文 導(dǎo)讀：視頻的早期煙霧檢測(cè)技

18、術(shù)研究與應(yīng)用畢業(yè)論文是，在亮度不斷變化的環(huán)境下，檢測(cè)效果不佳。文獻(xiàn)2,11利用小波提取疑似煙霧區(qū)域的高頻信息，通過(guò)分析其視頻中幀間小波高頻分量的變化判斷是否為煙霧引起的邊緣模糊化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧的檢測(cè)。文獻(xiàn)3 在文獻(xiàn)2 的基礎(chǔ)之上提取出煙霧的輪廓，通過(guò)分析煙霧輪廓的不規(guī)則性以提高煙霧判斷的準(zhǔn)確率。時(shí)間 Chen 等人4通過(guò)對(duì)煙霧像素的色度信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)建立煙霧的色彩模型，再通過(guò)一套煙霧的模糊動(dòng)態(tài)特征檢測(cè)與分析機(jī)制實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧的檢測(cè)。Xiong 等人5提出了一套基于背景差分、煙霧閃爍檢測(cè)、煙霧輪廓識(shí)別的煙霧檢測(cè)技術(shù)。該方法需要預(yù)先設(shè)定一些經(jīng)驗(yàn)性參數(shù)。文獻(xiàn)12 采用滑動(dòng)時(shí)間窗口對(duì)疑似煙霧區(qū)域進(jìn)行分析，

19、生成塊運(yùn)動(dòng)方向時(shí)間序列，并通過(guò)計(jì)算塊的累積量和主運(yùn)動(dòng)方向?qū)崿F(xiàn)對(duì)煙霧的檢測(cè)。文獻(xiàn)6在綜合顏色統(tǒng)計(jì)、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、輪廓不規(guī)則性分析的基礎(chǔ)上，利用模糊邏輯對(duì)煙霧進(jìn)行識(shí)別，以實(shí)現(xiàn)煙霧的檢測(cè)。S. Calderara等人7提出了一種新的快速和魯棒性的煙霧檢測(cè)方法，該方法目的是通過(guò)分析運(yùn)動(dòng)物體的顏色和紋理特點(diǎn)，用背景相減的方法來(lái)分割出煙霧，從而檢測(cè)出煙霧的和存在。Kopilovic等人8通過(guò)分析視頻中灰色區(qū)域運(yùn)動(dòng)的不規(guī)則性，提出通過(guò)光流的方法對(duì)煙霧進(jìn)行檢測(cè)。盡管這個(gè)方法對(duì)于一些簡(jiǎn)單場(chǎng)景中煙霧的檢測(cè)都很有效，但當(dāng)視頻中出現(xiàn)灰色運(yùn)動(dòng)物體時(shí)，仍然存在很多誤判的情況。針對(duì)視頻序列的圖像中有些區(qū)域的顏色和煙霧的顏色一樣

20、或相似的情況，把這些疑似煙霧分為兩種情況：像煙霧顏色一樣的運(yùn)動(dòng)非煙體和光源照射產(chǎn)生的像煙的背景，對(duì)于第一種情況，黑色的物體可能引起一個(gè)假的煙霧提?。粚?duì)于第二種錯(cuò)誤提取的原因是背景光照對(duì)提取有一系列影響，使圖像處理復(fù)雜不可靠，為了證實(shí)真正的煙霧，除了用色彩，動(dòng)態(tài)特征也是大量被使用來(lái)區(qū)分其它虛假煙霧。這些煙的動(dòng)態(tài)屬性包括擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。此算法能把一些測(cè)試視頻中搖動(dòng)的黑色塑料袋等干擾物去除并減小光照帶來(lái)的干擾等。 1.3論文結(jié)構(gòu)及主要內(nèi)容本文研究的是基于視頻圖像的火災(zāi)早期煙霧檢測(cè)，通過(guò)把一段攝像頭采集到的煙霧視頻分解成每一幀圖像，區(qū)分圖像煙霧和背景的不同點(diǎn)，比如顏色、形狀、紋理等，結(jié)合圖像在RGB顏色空間

21、以及HSV顏色空間的圖像特征，根據(jù)顏色的不同可以大致將煙霧區(qū)域提取出來(lái)，再結(jié)合一些形態(tài)學(xué)操作，膨脹、腐蝕、連接等，得到更加精確的4煙霧區(qū)域，從而能夠更好地做到火災(zāi)早期的預(yù)警。本文可以分為四個(gè)章節(jié)，每個(gè)章節(jié)的主要內(nèi)容如下 ：第二章寫到了火災(zāi)中煙霧所具有的一些基本特征，以及介紹了兩種顏色空間YCbCr顏色空間以及HSV顏色空間，闡述了兩種顏色空間的優(yōu)點(diǎn)和將RGB顏色空間轉(zhuǎn)換為YCbCr顏色空間和HSV顏色空間的具體算法。同時(shí)還闡述了有關(guān)煙霧處理和提取在數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)上的應(yīng)用，如膨脹、腐蝕、鏈接等。通過(guò)分析煙霧和背景的不同點(diǎn)，采用形態(tài)學(xué)類似探針的結(jié)構(gòu)元素，通過(guò) 3 4 5 6 7 8 9 10 簡(jiǎn)論視頻

22、的早期煙霧檢測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用畢業(yè)論文 導(dǎo)讀：視頻的早期煙霧檢測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用畢業(yè)論文探針的逐漸移動(dòng)，考察圖像不同像素點(diǎn)之間的聯(lián)系，度量圖像信息并提取感興趣的信息，從而達(dá)到圖像分析和處理的目標(biāo)。第四章分析了基于視頻煙霧檢測(cè)的總結(jié)和發(fā)展方向的研究應(yīng)用，本文的視頻煙霧檢測(cè)方法是在前人實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行的初步研究和實(shí)驗(yàn)，還不具備很高的普遍性和廣泛性，在一些復(fù)雜的火災(zāi)情況中，面臨一些巨大的考驗(yàn)，仍然需要在今后進(jìn)行進(jìn)一步的研究和探索，才能在面臨各種火災(zāi)情況時(shí)更好地被利用。 52 煙霧特征及圖像處理方法2.1 煙霧的特征煙霧是火災(zāi)發(fā)生前期表現(xiàn)較為直觀的物質(zhì)，具有許多的特征，其中具有一些靜態(tài)的特征，也具有一些動(dòng)態(tài)

23、的特征，下面將簡(jiǎn)單介紹這些特征的有關(guān)知識(shí)。2.1.1 火災(zāi)煙霧的靜態(tài)特征圖像特征包括視覺(jué)的特征和基于文本的特征，而這里我們關(guān)心的是圖像的視覺(jué)特征。而視覺(jué)特征又要分為領(lǐng)域相關(guān)的視覺(jué)特征和通用的視覺(jué)特征，領(lǐng)域相關(guān)的視覺(jué)特征是建立在對(duì)所有描述圖像內(nèi)容和一些先驗(yàn)知識(shí)的基礎(chǔ)上，與應(yīng)用緊密相關(guān)。而通用的視覺(jué)特征則是用于描述圖像的共同特征這與圖像的具體內(nèi)容無(wú)關(guān)，主要包含顏色、紋理和形狀等特征。對(duì)于圖像特征的不同表達(dá)方式其通過(guò)各個(gè)不同的角度刻畫出一個(gè)圖像特征的一些性質(zhì)。1）色彩分析色彩是煙霧的一個(gè)重要特征。火災(zāi)起始階段，由于溫度低，產(chǎn)生燃燒不充分的微小顆粒狀產(chǎn)物，這些物質(zhì)組合成煙霧，呈較淺的灰白色，濃度較稀且

24、半透明，融入到周圍的環(huán)境中。隨著火災(zāi)的不斷升級(jí)，煙霧不斷擴(kuò)散，而且不斷由稀薄變濃密，周圍背景區(qū)域逐漸由被半透明煙霧稍微融合，變成被濃煙全部遮擋，背景區(qū)域的色彩特征基本喪失。由此可見(jiàn)，煙霧對(duì)于背景區(qū)域的色彩特征起到了一定程度的影響。對(duì)于不同的研究目的，可以選擇不同的色彩空間模型。2） 顏色特征大部分燃料在適當(dāng)?shù)臈l件下都能燃燒，與空氣中的氧氣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成一些氧化產(chǎn)物，并且伴隨著煙霧與火焰的產(chǎn)生。燃料燃燒產(chǎn)生不同狀態(tài)不同種類的生成物，這些物體釋放到空氣中，將產(chǎn)生具有高熱量的煙霧。煙霧的構(gòu)成及數(shù)量主要由易燃原料的化學(xué)成分、燃燒溫度及氧氣供給情況等綜合決定。如果易燃原料燃燒完全，則煙霧主要由二氧化

25、碳、一氧化碳、蒸汽等組成。若燃料未燃燒完全，煙霧不僅包括前述燃燒產(chǎn)物，還包括一些有機(jī)成分，比如乙醇、乙醚等。對(duì)于大多數(shù)易燃原料來(lái)說(shuō)，在煙霧溫度較低時(shí)，煙霧的顏色呈現(xiàn)為白色稍帶藍(lán)色到白色的范圍；另外，當(dāng)煙霧溫度上升并且在起火之前，煙霧的顏色呈現(xiàn)為黑灰色到黑色的范圍，在這階段，將會(huì)有脫水現(xiàn)象產(chǎn)生，將產(chǎn)生大量的木炭顆粒游離。對(duì)于大多數(shù)煙霧來(lái)說(shuō)，它們都呈現(xiàn)為灰色。63） 紋理特征紋理的特征是一種不依賴于亮度和色彩的強(qiáng)弱而是圖像中同質(zhì)現(xiàn)象的視覺(jué)特征，它是所有的物質(zhì)表面共有的內(nèi)在特性。例如木頭、火焰、人臉等都具有各自的紋理特征。紋理特征分為Tamura、自回歸紋理模型，方向性特性，小波變換以及灰度共生矩陣

26、等。4） 形態(tài)特征圖像的表達(dá)和探索另外一個(gè)重要的特征 3 4 5 6 7 8 9 10 簡(jiǎn)論視頻的早期煙霧檢測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用畢業(yè)論文 導(dǎo)讀：視頻的早期煙霧檢測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用畢業(yè)論文就是形狀特征。而形狀特征可以由兩種表示方式，分別是輪廓特征和區(qū)域特征。其中輪廓特征只是用到物體的外邊界，而區(qū)域特征是整個(gè)區(qū)域，而描述兩個(gè)特征的最典型的方法是傅里葉描述符與形狀無(wú)關(guān)矩。2.1.2 火災(zāi)煙霧的動(dòng)態(tài)特征在對(duì)于或者視頻的檢測(cè)識(shí)別中為保證 這些算法的穩(wěn)定性、和實(shí)時(shí)性，也就是為了快速準(zhǔn)確的檢測(cè)識(shí)別火災(zāi)，必須研究煙霧的圖像特性。首先火災(zāi)的發(fā)展是從無(wú)到有的過(guò)程，火災(zāi)煙霧的輪廓大小，煙霧濃度的能見(jiàn)度以及煙霧的顏色和運(yùn)動(dòng)

27、方向都是不斷變化的。圖像火災(zāi)識(shí)別中的圖像處理所要面對(duì)的是動(dòng)態(tài)的連續(xù)圖片，對(duì)于圖像上的每一個(gè)目標(biāo)，可以根據(jù)一些算法來(lái)確定他們下一針中目標(biāo)的關(guān)系，從而得到個(gè)目標(biāo)連續(xù)的變化規(guī)律，進(jìn)一步得到火災(zāi)煙霧的動(dòng)態(tài)特征，其中動(dòng)態(tài)特征一般包含面積，邊緣，形態(tài)，閃動(dòng)，分層的變化。2.2 顏色空間顏色空間也稱彩色模型(又稱彩色空間或彩色系統(tǒng)）它的用途是在某些標(biāo)準(zhǔn)下用通?？山邮艿姆绞綄?duì)彩色加以說(shuō)明。顏色空間從提出到已經(jīng)有上百種，大部分只是局部的改變或?qū)Ｓ糜谀骋活I(lǐng)域。顏色空間按照基本結(jié)構(gòu)可以分兩大類，基色顏色空間和色、亮分離顏色空間。前者的典型是 RGB，還包括 CMY、CMYK、CIE XYZ 等。后者包括 YCC/Y

28、UV、Lab、以及一批“色相類顏色空間”。在我們所學(xué)習(xí)數(shù)字圖像處理中最通用的是RGB模型，此模型常應(yīng)用于色彩監(jiān)視器和大部分的視頻攝像機(jī)中。2.2.1 RGB顏色空間由于我們?nèi)粘Ｋ玫腃CD攝像機(jī)采集的火災(zāi)視頻圖像全都基于RGB的色彩模型，而在RGB的色彩模型中，每一種的圖像色彩都在紅、綠、藍(lán)三種顏色的光譜分量中。7RGB色彩模式是通過(guò)三種基本顏色對(duì)其不同程度的迭加來(lái)產(chǎn)生各種其它的不同顏色。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了人類視覺(jué)所能感知的所有的顏色，它是目前運(yùn)用最廣泛的顏色系統(tǒng)之一。該圖像模型中的每個(gè)像素的RGB各個(gè)分量各分配了一個(gè)0255的灰度值。它非常接近大自然的顏色，故又稱為自然色彩模式。RGB 是一種普

29、遍應(yīng)用的色彩空間模型，使用 R(red)、G(green)和 B(blue)這三種與人的視覺(jué)相對(duì)應(yīng)的三原色作為基本顏色。RGB 色彩模型是一種采用三原色的加性顏色空間，通過(guò)對(duì)三原色強(qiáng)度的加權(quán)，表示空間中的各種顏色。因此，RGB 色彩空間可以由三維的線性立方體模型表示，如圖2.1所示，三個(gè)坐標(biāo)軸分別表示三原色中的 R、G、B，立方體中的任何一點(diǎn)或者一個(gè)向量表示某種顏色，該點(diǎn)或向量的坐標(biāo)分別表示三原色各自的強(qiáng)度加權(quán)度量。其中，坐標(biāo)軸上的點(diǎn)對(duì)應(yīng)不同深淺的三原色，原點(diǎn)表示黑色，距離原點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)表示白色，從黑到白的灰度級(jí)別就沿著這兩點(diǎn)之間的線段分布并不斷變化。 圖2.1 RGB顏色空間模型圖 24 位

30、RGB 色彩空間中，三個(gè)通道分別各占 8 比特位，因此取值區(qū)間都在0,255中，24 位 RGB 色彩空間一共可以表示 2=167772 3 4 5 6 7 8 9 10 簡(jiǎn)論視頻的早期煙霧檢測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用畢業(yè)論文 導(dǎo)讀：視頻的早期煙霧檢測(cè)技術(shù)研究與應(yīng)用畢業(yè)論文16 種顏色。 RGB 色彩空間主要用248于與顯示器系統(tǒng)相關(guān)的領(lǐng)域，如彩色顯示器，視頻攝像機(jī)等硬件設(shè)備，對(duì)硬件實(shí)現(xiàn)比較理想，能夠匹配人眼感覺(jué)到的三原色，表示的物理意義明確，但卻不符合人眼對(duì)色彩的視覺(jué)感知特性。同時(shí)，RGB 三個(gè)分量之間具有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，在描述目標(biāo)對(duì)象時(shí)比較復(fù)雜，冗余信息多，計(jì)算量大，直接利用其中某一個(gè)分量常常得不到期望的結(jié)果。2.2.2 YCbCr顏色空間YCbCr即Y