樹莓派系列五 openCV之火焰檢測(一)

2021-10-08 22:34:50 字數 2156 閱讀 2760

前言

根據**an early fire-detection method based on image processing ,the author is:thou-ho (chao-ho) chen, ping-hsueh wu, and yung-chuen chiou 中原理實現火焰檢測。

主要結合rgb判據和his判據,設定合適的閾值條件,檢測出火焰對應畫素的區域,將原圖二值化,經過中值濾波以及數學形態學的膨脹運算等影象處理,消除一些雜訊及離散點,連通一些遺漏的區域。

利用opencv有強大的影象處理庫,直接將影象分離為rgb三通道,設定條件限制,找到火焰的畫素位置,將原圖處理成二值影象。對於火焰檢測,本文結合rgb判據和his判據,分割出火焰的區域。一般用於人眼**的顏色模型是rgb模型,對於火焰而言,紅色分量®和綠色分量(g)會很大,並且綠色分量(g)會大於藍色分量(b)。his顏色模型分別用h(色度)s(飽和度)i(亮度)描述顏色特性,與人們感受顏色的方式緊密相連。考慮到單一顏色模型的判據準確性不夠高,在rgb判據基礎上,新增his約束條件。具體條件[1]為:

其中,rt是紅色分量閾值,st是飽和度閾值,火焰畫素主要取決於紅色分量®的色度和飽和度。若滿足式(1),則判斷該位置為火焰畫素,顯示為白色,否則顯示為黑色。判據中閾值的選擇對於火焰檢測是至關重要的,一般靠經驗設定,為了獲取火焰識別最好的效果,設定兩個滑動條,改變閾值rt和st的大小,選取最合適的值。

由於(1)中只需要用到his中的s分量,所以不需要用到顏色模型轉換函式,直接計算s分量即可。

獲取二值影象後,需要對其預處理,找到遺漏的點,剔除異常的點。由於存在雜訊及離散點,對影象進行平滑濾波,本文採用的是中值濾波,中值濾波是典型的非線性濾波,用畫素點鄰域灰度值的中值來代替該畫素點的灰度值,非常利於消除一些誤判斷為火焰的畫素點。

由於部分火焰的顏色不是介於紅黃之間,無法識別,需要實現區域的連通,因此對二值影象進行數學形態學操作。形態學是一種強大的影象處理工具,它可以實現影象去噪、影象分割等功能,最基本的形態學操作有兩種,分別是膨脹與腐蝕。它們可以衍生出很多強大的形態學演算法,實現我們想要的功能。採用形態學處理的最基礎的膨脹操作,作用於火焰的二值影象中。

在我之前的文章中已經講述了hsi的原理和rgb如何轉hsi,也對二值影象進行數學形態學操作做了相應的介紹,大家可以參閱。

效果如下圖:

在背景比較單調且與火焰差別較大時,這個方法效果良好,幾乎沒有任何雜訊對其造成干擾。但當背景複雜或與火焰顏色比較相似時,會不時出現雜訊和誤判,需要進一步提高演算法。下面計畫利用深度學習方面的演算法,提高檢測效果。

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