摘 要

本文主要论述利用远程视频监控系统和图像处理技术进行火灾等级识别的原理、方法和具体实现过程。首先介绍彩色图像处理的基础理论，将颜色特征明显的火焰图像作为研究重点，在HIS颜色模型中实现基于颜色聚类的火焰图像分割；然后利用图像的预处理技术，如灰度化、二值化、滤波等来分析火焰图像以及干扰图像的特征，提出将火焰的尖角个数作为火灾识别判据之一。在上述研究的基础上，对采集的图像进行分类，以BP神经网络为载体，结合火灾图像的特点，对其等级进行识别判断。经过大量不同条件下的实验证明，利用BP神经网络进行火灾图像的识别判断，计算简单、适应性强、处理效果好，可以抵抗常见的干扰对系统的影响，较好的实现识别系统的鲁棒性与敏锐性的统一。

关键词：视频监控；火灾等级；等级识别；图像处理技术

Abstract

This article mainly discusses the principle, method and specific implementation process of using remote video surveillance system and image processing technology to identify fire grade. First introduce the basic theory of color image processing, focus on flame images with obvious color characteristics as the research focus, and implement flame image segmentation based on color clustering in the HIS color model; then use image preprocessing techniques such as graying and binary Analysis and filtering to analyze the characteristics of flame images and interference images, and propose to use the number of flame corners as one of the fire identification criteria. On the basis of the above research, the collected images are classified, and the BP neural network is used as a carrier, and the characteristics of the fire image are combined to identify and judge its level. After a large number of experiments under different conditions, it is proved that the use of BP neural network to identify and judge fire images has simple calculation, strong adaptability and good processing effect. It can resist the influence of common interference on the system and achieve a robust recognition system. The unity of sex and sharpness.

Key words:video surveillance; fire rating; rating recognition; image processing technology

目 录

第1章 绪论 1

1.1 早期火灾探测技术的发展 1

1.2 大空间火灾探测研究概况 1

1.3 火灾图像监测技术的提出 2

1.4 火灾图像监测技术的研究现状 2

1.5 火灾等级识别概述 3

第2章 数字图像处理的基本理论 4

2.1 图像分割技术 4

2.2 图像的滤波 4

第3章 基于视觉颜色模型的火灾图像分割 5

3.1 彩色图像的表色系 5

3.2 彩色图像的分割 5

3.3 图像分割算法试验结果及分析 6

第4章 基于视频监控的火灾等级识别判据研究 7

4.1 人工神经网络和火灾等级图像识别技术 8

4.2 火灾等级识别系统的结构学习 9

4.3 基于BP神经网络的火灾等级图像识别分析 10

第5章 总结与展望 12

谢辞 14

参考文献 15

第1章 绪论

物质在其燃烧时，产生烟雾，并释放出称之谓气溶胶的燃烧气体，当气体与空气中的氧发生化学反应，就会成为含有大量红外线和紫外线的火焰，致使周遭温度升高。那么烟雾、温度、火焰和燃烧气体就成为了火灾参量。 火灾探测器的主要功能是通过对温度、火焰和燃烧气体等参量及时做出有效反应，然后再通过一些敏感软件，把这些表征火灾参量的物理量变化为电信号，最后传送到火灾报警器。因此我们可以根据不同的火灾参量以及不用的响应方式，创制各种各样的火灾探测器。其中较典型的有：感温、感烟、火焰、气体、图像和复合式等。火灾过程通常都伴随着大量烟、气、温、光等各类信号的出现，处于不同的环境以及不一样的燃烧成分，都会对烟雾颗粒的组成、色彩、温场分布以及光谱造成不同。因此，火灾发生过程中会涉及到许多物理与化学参数，而且其表现出的特征又比较突出，那么针对火灾发生时不同生成物的特性而起作用的是不同类型的火灾探测器。分别作用于不同的场合，自然也有各自的局限性。1.1 早期火灾探测技术的发展 自19世纪40年代至20世纪40年代，感温探测器一直都是占据主导地位，但是这类探测器有一个明显的不足就是对火灾探测的反应不是很灵敏。但是当时随着感温火灾探测器大量的不断被用于军事上，这在一定程度上促进了火灾探测技术的迅猛发展。 到了20世纪50年代，瑞士物理学家Emst Meili研制出了现代离子感烟探测器的雏形，1970年时，欧洲已经安装了近百万只离子感烟探测器，到目前仍占已经安装火灾探测器的90%。在离子感烟探测器统治的30年之中，人们也逐步开始研究光电感烟技术，但却苦于相关工艺技术原因没有得到实际应用。 20世纪70年代末，由于突破了高寿命的光电元件技术，光电感烟探测器应运而生，并取得长足进步。国外在大幅度减少离子感烟探测器，光电感烟探测器的销售量己经占到90%，我国也逐步呈现这种趋势。1.2 大空间火灾探测研究概况 根据采集的信号的类型不同火灾探测器可分为感温、感烟、感光、气体火灾探测器以及复合型探测器等几类。但由于受到各种因素(粉尘、温度、湿度、空间高度、空气流速等)的影响，或者被保护场所的特殊要求，因而在相对较大的场所，或需要早期以及更早期发现火险的重要场所失去了效用。所以大空间内早期火灾的探测报警成为热安全工程技术领域的一项难点，主要原因有以下几点： （1）由于空间高度增大和空气流动等原因致使烟气和温度无法到达顶棚，即使到达顶棚却出现了烟气浓度和温度下降，这就使感烟和感温探测器产生误报警或不报警。当粉尘浓度过大也会使离子型感烟探测器失去相应效用。

（2）根据探测火焰发出的红外或紫外光感光火灾探测器发出报警信号。但由于判据单一，极易对高功率热源或强光产生误报警。