[發明專利]一種適用于森林火災的煙霧識別方法

在審

• 申請號: 202011129458.9
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112215182A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 李琪;王忠;王杰鈴;王藝輝;陳誠;高旸;楊晶晶
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06T7/254;G06T7/215
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 馬鳳云

本發明公開了一種適用于森林火災的煙霧識別方法，包括步驟：一、構建圖像數據庫；二、訓練并測試SVM；三、構建煙霧自動監測平臺；四、圖像采集及背景幀圖像建模；五、背景差分處理；六、邏輯運算獲取運動前景目標；七、森林火災的煙霧識別。本發明收集了比較容易混淆的普通云霧、朝霞、晚霞、水汽圖片進行訓練數據量需求少的SVM，過冗余的選取紋理以保證煙霧識別準確性高，通過連續的多幀圖像與背景幀圖像進行差分運算，有效提取微小運動目標，再對連續的多幀林區實時圖像進行邏輯或運算，獲取當下所有的運動目標信息，通過對多張或運算后的圖像進行邏輯與運算，剔除隨機干擾運動目標，得到保留運動前景目標的圖像，煙霧識別效果好。

技術領域

本發明屬于煙霧識別技術領域，具體涉及一種適用于森林火災的煙霧識別方法。

背景技術

森林火災是世界性林業重要災害之一，具有突發性與隨機性，能夠在較短的時間內造成較大的損失。森林火災在全球每年都發生很多起，有的由于發現不及時，最后演變成超大規模的森林火災，從而造成林業資源的重大損失和全球性環境污染。因此，一旦有火災發生，就必須以極快的速度采取撲救措施，但是撲救是否及時，完全取決于對森林火災的發現是否及時。傳統的森林火災監測技術主要包括瞭望臺監測、人工巡護監測、飛機航測、衛星監測、紅外圖像監測、可見光圖像監測以及無線傳感網監測等。瞭望臺監測需要修建瞭望臺，需要人實時值守；人工巡護監測需要大量的人力巡邏，容易錯過最佳預警時機，同時可能造成額外傷害；飛機航測成本高，連續性差；衛星監測周期長，靈活性差；紅外圖像監測一般用來監測明火，對于煙霧的預警不起作用；可見光監測成本較低，對熱源的敏感度低于紅外監測，主要使用了運動特征和顏色特征，受光強變化影響較大，在實際使用過程中容易誤檢測；無線傳感網能達到紅外的敏感度但布防太困難。

因此，如何高效的監測森林火災迫在眉睫。根據識別目標的不同，視頻森林火災監測一般分為火焰和煙霧兩部分監測，火焰監測是主要的監測技術，但在火災發生初期，明火易被遮擋，所以報警時延時較大，延誤了最佳滅火時機。而火災規律表明，煙霧早于明火出現，在火災初期煙霧擴散范圍廣、不易被遮擋。因此對火災初期煙霧特征的有效識別能夠為火災的及時撲救贏得寶貴時間。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種適用于森林火災的煙霧識別方法，收集了不同濃度、不同擴散形狀的煙霧圖片以及比較容易混淆的普通云霧、朝霞、晚霞、水汽圖片進行訓練數據量需求少的SVM，SVM訓練過程中以Hog特征和紋理特征融合，組建融合特征向量，過冗余的選取紋理以保證煙霧識別準確性高，煙霧特征采集時，通過連續的多幀圖像與背景幀圖像進行差分運算，有效提取微小運動目標，再對連續的多幀林區實時圖像進行邏輯或運算，獲取當下所有的運動目標信息，包括飛鳥等隨機運動目標，然后通過對多張或運算后的圖像進行邏輯與運算，剔除隨機干擾運動目標，得到保留運動前景目標的圖像，最后送入訓練并測試完成的SVM，進行森林火災的煙霧識別，效果好，精度高，便于推廣使用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種適用于森林火災的煙霧識別方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、構建圖像數據庫，過程如下：

步驟101、搜集多張煙霧訓練圖像，所述煙霧訓練圖像包括煙霧圖像、云霧圖像、朝霞圖像、晚霞圖像和水汽圖像；

獲取煙霧訓練圖像去除背景后只有前景特征的訓練樣本圖像；

步驟102、將多張訓練樣本圖像構成一個圖像數據庫，對圖像數據庫進行隨機分類，獲得圖像訓練數據集合和圖像測試數據集合；

步驟二、訓練并測試SVM，過程如下：

步驟201、在圖像訓練數據集合中調取一張訓練樣本圖像；

步驟202、對步驟201中調取的訓練樣本圖像進行Hog特征提取，得到Hog特征矩陣；