1.2 早期火焰检测技术

在19世纪40年代，世界上第一套火灾预报设备由美国的一位教授和一位临床医生共同发明出来，并以此拉开了人类研发火灾预警系统的序幕 [1]。早期的火灾报警器分为感温式和感烟式两种，19世纪90年代，世界上第一个感温式火灾报警器在英国诞生，它可以检测出物体释放热量的大小，并据此进行判断和报警，这也标志着火灾自动检测技术的正式诞生[2]。

1.3  国内外研究概况

1.4  本文的主要研究内容及章节安排

本文主要研究基于背景减除法、帧间差分法、火焰彩色模型、运动、面积和闪烁频率特征的火焰检测技术。首先利用matlab建立彩色模型，对图片疑似火焰区域进行提取，将RGB图像转化为YCbCr图像，然后根据火焰的颜色特性识别出火焰像素，最终得到疑似的运动火焰区域。基于火焰运动特征的检测方法则是对图像进行背景减除和帧间差分，对差分图像进行预处理，二值化，接着对疑似火焰区域的图像的运动、面积和闪烁频率特征进行分析，最后得到判断结果。

论文第1章介绍了本课题的研究背景，火焰检测技术概况。论文第2章是对火焰的组成和特征进行分析研究，包括火焰的组成，颜色特征，形态特征，闪烁频率特征等。第3章则是图像的预处理技术，包括Matlab简介，RGB模型和YCbCr模型及其相互转化。然后是火焰图像的预处理，包括均值滤波，中值滤波以及图像的直方图均衡。论文第4章是常用的运动目标检测方法，包括背景减除法，帧间差分法，光流法。第5章设基于统计彩色模型的火焰分割，包括RGB模型和YCbCr模型以及图像的形态学处理，包括腐蚀和膨胀。第6章介绍了火焰区域的检测方法，包括块运动匹配算法以及闪烁频率特征和面积变化特征的应用。最后，第7章详细给出了实验的流程，和整个分析过程和结果。

2 火焰特征

2.1 火焰的组成

火焰一般由三个部分组成：

（1）内层。深蓝色火焰，因供氧不足，燃烧不完全，温度最低，有还原作用。称焰心或者还原焰。内层并不是本次检测的主要部分。

（2）中层。深红或者浅黄色火焰，明亮，温度比内层高。称内焰，是本次火焰检测的主要部分。

（3）外层。无色，因供氧充足，燃烧完全，温度最高，有氧化作用。称外焰或者氧化焰。外层因无色所以无法进行视频图像检测。

2.2火焰的特征

    火焰的特征包括很多方面，我们需要根据火焰的一些明显的特征进行有效的判断，其中形状，颜色，亮度，闪烁频率和面积特征对视频图像极为重要。

2.2.1 火焰的颜色特征

火焰的色彩及其分布具有独特性，其颜色与温度、燃烧物光谱等因素密切相关[12]，表2.1列出了火焰的颜色性质，从表中可以看出，当温度升高，火焰的颜色特性和亮度特性都发生这明显的变化。我们的火焰检测正是利用火焰颜色和亮度的特殊性，这一部分的火焰识别方法将会在第三章详细的给出，在此并不赘述。 

2.2.2  火焰的形态特征

与识别文字、指纹、人脸、动作等模式识别不同，火焰的形状是不固定的，我们利用火焰不固定的变化特征，对火焰的运动方向进行判断并统计，并且采集一些火焰形状的变化特征：

火焰燃烧开始时，其边缘变化相对比较平缓，之后火焰的边缘会变尖，尖角特性逐渐的体现出来，而且随着火焰面积的不断增长，火焰的轮廓也会随之变得复杂和多变，前人提出了使用圆形度来度量火焰轮廓的变化情况。我们常使用矩形度，面积等概念来描述火焰区域。 基于视频图像的火焰检测技术研究+Matlab代码(3):http://www.751com.cn/tongxin/lunwen_43294.html