專(zhuān)利名稱(chēng):亮度閾值的自適應(yīng)生成的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理，特別是指用于火焰檢測(cè)的亮度閾值的自適應(yīng)生成的方法。
技術(shù)背景
隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各種高層的建筑群體不斷涌現(xiàn)。在高層建筑中，人口密集、 財(cái)產(chǎn)集中，其消防安全問(wèn)題就凸現(xiàn)出來(lái)。傳統(tǒng)的火災(zāi)檢測(cè)技術(shù)主要有感溫、感煙、感光及復(fù)合型等模式。這些技術(shù)不僅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)做出反應(yīng)。因此，近年來(lái)積極研究圖像型火焰檢測(cè)技術(shù)，該技術(shù)可在多粉塵、高濕度的室內(nèi)環(huán)境中使用，對(duì)火災(zāi)初始信號(hào)具有很高的靈敏度，具有很好的應(yīng)用前景。圖像型火焰檢測(cè)技術(shù)大多基于亮度閾值的提取。
授權(quán)公告號(hào)為CN 1044524C的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種圖像識(shí)別火災(zāi)檢測(cè)報(bào)警裝置，選擇一個(gè)固定的灰度值為亮度閾值。公開(kāi)號(hào)為CN1979576A的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種基于全方位視覺(jué)傳感器的火災(zāi)監(jiān)控裝置，選擇一個(gè)固定值為亮度閾值。美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng) US2002/0021221A1公開(kāi)了一種火焰檢測(cè)設(shè)備，選取火焰樣本數(shù)據(jù)集的均值為亮度閾值。上述的亮度閾值是事先設(shè)定的，屬于固定閾值，這種方式的亮度閾值的選取的方式提取出的區(qū)域很穩(wěn)定，但對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力不夠。
公開(kāi)號(hào)為CN 1576839A的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種檢測(cè)火焰的方法和設(shè)備，根據(jù)采集圖像的亮度的最大值和平均值來(lái)確定亮度閾值。上述的亮度閾值是通過(guò)環(huán)境的某個(gè)比例的亮度來(lái)確定的，這種方式的亮度閾值的選取的方式增強(qiáng)了對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力，但隨著環(huán)境的微變，產(chǎn)生的火焰區(qū)域變得不穩(wěn)定，因此當(dāng)環(huán)境中出現(xiàn)強(qiáng)光源等干擾目標(biāo)時(shí)，對(duì)真正火焰的識(shí)別效果會(huì)產(chǎn)生較大的影響。
綜上所述，目前迫切需要提出一種能適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境，同時(shí)能使提取的火焰區(qū)域穩(wěn)定的亮度閾值生成的方法。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種能適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境，同時(shí)能使提取的火焰區(qū)域穩(wěn)定的亮度閾值生成的方法。
為了實(shí)現(xiàn)這一目的，按照本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種亮度閾值的自適應(yīng)生成的方法，該方法包括
(1)采集視頻圖像；
(2)統(tǒng)計(jì)采集圖像的亮度直方圖；
(3)分析亮度直方圖；和
(4)獲得最佳的亮度閾值；
其中，步驟C3)分析亮度直方圖包括
確定一個(gè)亮度直方圖的分析范圍，將對(duì)火焰檢測(cè)沒(méi)有意義的亮度部分剔除掉；
搜尋一個(gè)滿(mǎn)足分析范圍的最小窗口，在亮度直方圖上搜尋一個(gè)最小窗口，使得該窗口內(nèi)所包含的像素?cái)?shù)目達(dá)到所述分析范圍；和
計(jì)算最小窗口的亮度平均值和最大值，計(jì)算所述最小窗口內(nèi)所包含的像素的亮度的平均值，計(jì)算最小窗口的亮度最大值是統(tǒng)計(jì)所述最小窗口內(nèi)所包含的像素的亮度的最大值；
步驟⑷獲得最佳的亮度閾值包括
確定亮度閾值的范圍和等級(jí)；
根據(jù)亮度平均值確定亮度閾值的范圍；和
根據(jù)亮度最大值確定最佳的亮度閾值。
優(yōu)選地，步驟(3)中確定一個(gè)亮度直方圖的分析范圍是將對(duì)火焰檢測(cè)沒(méi)有意義的亮度部分剔除掉，其中，沒(méi)有意義的亮度部分是較亮或者較暗且所占比例較小的亮度。
優(yōu)選地，所述分析范圍為所分析的像素?cái)?shù)目占整個(gè)所采集的圖像內(nèi)全部像素?cái)?shù)目的比例α，所述比例α為80% 95%。
優(yōu)選地，確定亮度閾值的范圍和等級(jí)是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)置若干個(gè)固定的均勻分布的亮度閾值，其中，亮度閾值為X e Ω，Ω為亮度閾值的集合。
優(yōu)選地，根據(jù)大體應(yīng)用場(chǎng)合，亮度閾值設(shè)置為4 8個(gè)閾值，Ω根據(jù)值的大小分為 Ωρ Ω 2分別為低閾值集合和高閾值集合。
優(yōu)選地，根據(jù)亮度平均值av確定亮度閾值的范圍，若av大于閾值1，則認(rèn)為亮度較高，采用高閾值集合Ω2;否則，則認(rèn)為亮度較低，采用低閾值集合Ω10
優(yōu)選地，根據(jù)亮度最大值確定最佳的亮度閾值的方法是根據(jù)亮度最大值mv，選擇符合ve Qi, i = 1或2，且￥ >mv+￡條件的亮度值ν;其中該亮度值ν為最佳亮度閾值，ε為一修正值。
優(yōu)選地，ε取值在-5 15之間。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種亮度閾值的自適應(yīng)生成的裝置，該裝置包括采集視頻圖像模塊，用于采集視頻圖像；統(tǒng)計(jì)采集圖像的亮度直方圖模塊，用于統(tǒng)計(jì)亮度直方圖；分析亮度直方圖模塊，用于分析亮度直方圖；和獲取最佳的亮度閾值模塊，用于獲得最佳的亮度閾值。
優(yōu)選地，分析亮度直方圖模塊包括
確定一個(gè)亮度直方圖的分析范圍模塊，用于確定一個(gè)亮度直方圖的分析范圍；
搜尋一個(gè)滿(mǎn)足分析范圍的最小窗口模塊，用于在亮度直方圖上搜尋一個(gè)最小窗口，使得該窗口內(nèi)所包含的像素?cái)?shù)目達(dá)到所述分析范圍；和
計(jì)算最小窗口的亮度平均值和最大值模塊，用于計(jì)算所述最小窗口內(nèi)所包含的像素的亮度的平均值，計(jì)算最小窗口的亮度最大值是統(tǒng)計(jì)所述最小窗口內(nèi)所包含的像素的亮度的最大值；
獲得最佳的亮度閾值模塊包括
確定亮度閾值的范圍和等級(jí)模塊；
根據(jù)亮度平均值確定亮度閾值的范圍模塊；和根據(jù)亮度最大值確定最佳的亮度閾值模塊。
本發(fā)明的亮度閾值的自適應(yīng)生成的方法根據(jù)不同的環(huán)境確定相應(yīng)的最佳亮度閾值，然后基于最佳亮度閾值對(duì)是否是火焰做出判斷，因此能適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境。并通過(guò)去除對(duì)火焰檢測(cè)沒(méi)有意義的亮度，來(lái)排除因環(huán)境微變而產(chǎn)生的干擾，從而使提取的火焰區(qū)域穩(wěn)定。


圖1示出了按照本發(fā)明的亮度閾值自適應(yīng)生成的方法的流程圖；
圖2示出了按照本發(fā)明的分析亮度直方圖的方法的流程圖；
圖3示出了按照本發(fā)明的亮度閾值的自適應(yīng)生成的裝置的模塊圖；
圖4示出了該裝置的分析亮度直方圖模塊的子模塊圖；
圖5示出了該裝置的獲得最佳的亮度閾值模塊的子模塊圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
圖1示出了按照本發(fā)明的亮度閾值自適應(yīng)生成的方法的流程圖。如圖1所示，本發(fā)明的亮度閾值自適應(yīng)生成的方法包括
步驟101，采集視頻圖像；
步驟102，統(tǒng)計(jì)采集圖像的亮度直方圖；
步驟103，分析亮度直方圖；和
步驟104，獲得最佳的亮度閾值。
圖2示出了按照本發(fā)明的分析亮度直方圖的方法的流程圖。如圖2所示，按照本發(fā)明的分析亮度直方圖的方法進(jìn)一步包括
步驟201，確定一個(gè)亮度直方圖的分析范圍，將對(duì)火焰檢測(cè)沒(méi)有意義的亮度部分剔除掉，其中，沒(méi)有意義的亮度部分是較亮或者較暗且所占比例較小的亮度。在步驟201中， 確定一個(gè)亮度直方圖的分析范圍，該分析范圍表示所分析的像素?cái)?shù)目占整個(gè)所采集的圖像內(nèi)全部像素?cái)?shù)目的比例α。其中，α可以是一個(gè)百分?jǐn)?shù)、小數(shù)或者分?jǐn)?shù)。在本發(fā)明中α優(yōu)選為80% 95%。
步驟202，搜尋一個(gè)滿(mǎn)足分析范圍的最小窗口。在本步驟中，搜尋一個(gè)滿(mǎn)足分析范圍的最小窗口的方法是在亮度直方圖上搜尋一個(gè)最小窗口，使得該窗口內(nèi)所包含的像素?cái)?shù)目占整個(gè)所采集的圖像內(nèi)全部像素?cái)?shù)目的比例符合所述分析范圍α，g卩，使得該窗口內(nèi)所包含的像素?cái)?shù)目達(dá)到所述分析范圍。
步驟203，計(jì)算最小窗口的亮度平均值和最大值。在本步驟中，計(jì)算最小窗口的亮度平均值是計(jì)算所述最小窗口內(nèi)所包含的像素的亮度的平均值；計(jì)算最小窗口的亮度最大值是統(tǒng)計(jì)所述最小窗口內(nèi)所包含的像素的亮度的最大值。在實(shí)施例中，亮度平均值標(biāo)記為 av,亮度最大值標(biāo)記為mv。
在步驟104獲得最佳的亮度閾值中，首先確定亮度閾值的范圍和等級(jí)，再根據(jù)亮度平均值確定亮度閾值的范圍，最后根據(jù)亮度最大值確定最佳的亮度閾值。
在本發(fā)明中，確定亮度閾值的范圍和等級(jí)是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)置若干個(gè)固定的均勻分布的亮度閾值，其中，亮度閾值為Xe Ω，Ω為亮度閾值的集合。一般可以根據(jù)大體應(yīng)用場(chǎng)合(根據(jù)室內(nèi)，室外等)設(shè)置4 8個(gè)閾值；而Ω可以根據(jù)其所含有的元素的數(shù)值的大小分為Ωρ Ω2，其中Q1為低閾值集合，Ω2為高閾值集合(Ωπ Ω2中元素可以有交叉，也可以沒(méi)有交叉)。根據(jù)亮度平均值av確定亮度閾值的范圍，若av大于閾值1，則認(rèn)為亮度較高，采用高閾值集合Ω2 ；否則，則認(rèn)為亮度較低，采用低閾值集合Q1。根據(jù)亮度最大值確定最佳的亮度閾值的方法是根據(jù)亮度最大值mv，選擇符合ν e Ω” i = 1或2，且￥>!11計(jì)￡ 條件的亮度值V，該亮度值ν即為最佳亮度閾值。其中，ε為一修正值，其優(yōu)選取值在-5 15之間。
例如，可以選擇Ω1 = {50，60，70，80}為低閾值集合，主要針對(duì)倉(cāng)庫(kù)等室內(nèi)場(chǎng)合， Ω2= {75，85，95，105}為高亮度閾值，針對(duì)室外等高亮場(chǎng)合。首先由亮度平均值av確定適用的范圍，如果亮度平均值av大于閾值1 (其中，閾值1屬于設(shè)定閾值，可以根據(jù)用戶(hù)所需的具體場(chǎng)景來(lái)設(shè)定，例如可以設(shè)定為40)，則認(rèn)為在室外場(chǎng)合，采用集合Ω2，否則采用Ω1 ； 然后再根據(jù)亮度最大值mv，在對(duì)應(yīng)的Ω中選擇合適的閾值。比如在倉(cāng)庫(kù)，采用低閾值集合， 修正值采用ε = 5，如果得到的亮度最大值mv = 63，則根據(jù)ν >mv+ε =68，ν可選擇70。
圖3示出了按照本發(fā)明的亮度閾值的自適應(yīng)生成的裝置的模塊圖。如圖3所示， 按照本發(fā)明的亮度閾值的自適應(yīng)生成的裝置包括
采集視頻圖像模塊1，用于采集視頻圖像；
統(tǒng)計(jì)采集圖像的亮度直方圖模塊2，用于統(tǒng)計(jì)亮度直方圖；
分析亮度直方圖模塊3，用于分析亮度直方圖；和，
獲取最佳亮度閾值模塊4，用于獲得最佳的亮度閾值。
圖4示出了該裝置的分析亮度直方圖模塊的子模塊圖。分析亮度直方圖模塊3包括確定一個(gè)亮度直方圖的分析范圍模塊31，確定一個(gè)亮度直方圖的分析范圍；搜尋一個(gè)滿(mǎn)足分析范圍的最小窗口模塊32，在亮度直方圖上搜尋一個(gè)最小窗口，使得該窗口內(nèi)所包含的像素?cái)?shù)目達(dá)到所述分析范圍；和計(jì)算最小窗口的亮度平均值和最大值模塊33，計(jì)算所述最小窗口內(nèi)所包含的像素的亮度的平均值，計(jì)算最小窗口的亮度最大值是統(tǒng)計(jì)所述最小窗口內(nèi)所包含的像素的亮度的最大值。
圖5示出了該裝置的獲得最佳的亮度閾值模塊的子模塊圖。獲得最佳的亮度閾值模塊4包括確定亮度閾值的范圍和等級(jí)模塊41 ；根據(jù)亮度平均值確定亮度閾值的范圍模塊42 ；和根據(jù)亮度最大值確定最佳的亮度閾值模塊43。
按照本發(fā)明的亮度閾值自適應(yīng)生成的方法能適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境，同時(shí)能使提取的火焰區(qū)域穩(wěn)定。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于這里所描述的實(shí)現(xiàn)方案，這些實(shí)現(xiàn)方案描述的目的在于幫助本領(lǐng)域中的技術(shù)人員實(shí)踐本發(fā)明。任何本領(lǐng)域中的技術(shù)人員很容易在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)和完善，因此本發(fā)明只受到本發(fā)明權(quán)利要求
的內(nèi)容和范圍的限制，其意圖涵蓋所有包括在由所附權(quán)利要求
所限定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的備選方案和等同方案。
權(quán)利要求
1.一種亮度閾值的自適應(yīng)生成的方法，其特征在于，該方法包括(1)采集視頻圖像；(2)統(tǒng)計(jì)采集圖像的亮度直方圖；(3)分析亮度直方圖；和(4)獲得最佳的亮度閾值；其中，步驟C3)分析亮度直方圖包括確定一個(gè)亮度直方圖的分析范圍，將對(duì)火焰檢測(cè)沒(méi)有意義的亮度部分剔除掉； 搜尋一個(gè)滿(mǎn)足分析范圍的最小窗口，在亮度直方圖上搜尋一個(gè)最小窗口，使得該窗口內(nèi)所包含的像素?cái)?shù)目達(dá)到所述分析范圍；和計(jì)算最小窗口的亮度平均值和最大值，計(jì)算所述最小窗口內(nèi)所包含的像素的亮度的平均值，計(jì)算最小窗口的亮度最大值是統(tǒng)計(jì)所述最小窗口內(nèi)所包含的像素的亮度的最大值； 步驟(4)獲得最佳的亮度閾值包括 確定亮度閾值的范圍和等級(jí)； 根據(jù)亮度平均值確定亮度閾值的范圍；和根據(jù)亮度最大值確定最佳的亮度閾值。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的自適應(yīng)生成的方法，其特征在于，步驟C3)中確定一個(gè)亮度直方圖的分析范圍是將對(duì)火焰檢測(cè)沒(méi)有意義的亮度部分剔除掉，其中，沒(méi)有意義的亮度部分是較亮或者較暗且所占比例較小的亮度。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的自適應(yīng)生成的方法，其特征在于，所述分析范圍為所分析的像素?cái)?shù)目占整個(gè)所采集的圖像內(nèi)全部像素?cái)?shù)目的比例α，所述比例α為80% 95%。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的自適應(yīng)生成的方法，其特征在于，確定亮度閾值的范圍和等級(jí)是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)置若干個(gè)固定的均勻分布的亮度閾值，其中，亮度閾值為Xe Ω，Ω為亮度閾值的集合。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的自適應(yīng)生成的方法，其特征在于，根據(jù)大體應(yīng)用場(chǎng)合，亮度閾值設(shè)置為4 8個(gè)閾值，Ω根據(jù)值的大小分為Ωρ Ω2分別為低閾值集合和高閾值集合。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的自適應(yīng)生成的方法，其特征在于，根據(jù)亮度平均值av確定亮度閾值的范圍，若av大于閾值1，則認(rèn)為亮度較高，采用高閾值集合Ω2;否則，則認(rèn)為亮度較低，采用低閾值集合Ω10
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的自適應(yīng)生成的方法，其特征在于，根據(jù)亮度最大值確定最佳的亮度閾值的方法是根據(jù)亮度最大值mv，選擇符合ν e Ω” = 1或2，且￥>!11計(jì)￡條件的亮度值ν;其中該亮度值ν為最佳亮度閾值，ε為一修正值。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的自適應(yīng)生成的方法，其特征在于，ε取值在-5 15之間。
9.一種亮度閾值的自適應(yīng)生成的裝置，其特征在于，該裝置包括 采集視頻圖像模塊，用于采集視頻圖像；統(tǒng)計(jì)采集圖像的亮度直方圖模塊，用于統(tǒng)計(jì)亮度直方圖； 分析亮度直方圖模塊，用于分析亮度直方圖；和獲取最佳的亮度閾值模塊，用于獲得最佳的亮度閾值； 其中，所述分析亮度直方圖模塊包括確定一個(gè)亮度直方圖的分析范圍模塊，用于確定一個(gè)亮度直方圖的分析范圍；搜尋一個(gè)滿(mǎn)足分析范圍的最小窗口模塊，用于在亮度直方圖上搜尋一個(gè)最小窗口，使得該窗口內(nèi)所包含的像素?cái)?shù)目達(dá)到所述分析范圍；和計(jì)算最小窗口的亮度平均值和最大值模塊，用于計(jì)算所述最小窗口內(nèi)所包含的像素的亮度的平均值，計(jì)算最小窗口的亮度最大值是統(tǒng)計(jì)所述最小窗口內(nèi)所包含的像素的亮度的最大值；獲得最佳的亮度閾值模塊包括 確定亮度閾值的范圍和等級(jí)模塊； 根據(jù)亮度平均值確定亮度閾值的范圍模塊；和根據(jù)亮度最大值確定最佳的亮度閾值模塊。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明提供了一種亮度閾值的自適應(yīng)生成的方法及裝置，首先采集視頻圖像；統(tǒng)計(jì)亮度直方圖；分析亮度直方圖，確定一個(gè)亮度直方圖的分析范圍，搜尋一個(gè)滿(mǎn)足分析范圍的最小窗口，并計(jì)算最小窗口的亮度平均值和最大值；獲得最佳的亮度閾值，確定亮度閾值的范圍和等級(jí)，并根據(jù)亮度平均值確定亮度閾值的大致范圍，根據(jù)亮度最大值確定最佳的亮度閾值。本發(fā)明的亮度閾值的自適應(yīng)生成的方法根據(jù)不同的環(huán)境確定相應(yīng)的最佳亮度閾值，然后基于最佳亮度閾值對(duì)是否是火焰做出判斷，因此能適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境。
文檔編號(hào)H04N5/57GKCN101764922 B發(fā)布類(lèi)型授權(quán) 專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朇N 200910089111
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2009年8月3日
發(fā)明者班華忠 申請(qǐng)人:北京智安邦科技有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專(zhuān)利引用 (3),