網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1538.TP.20150302.1106.009.html

多特征融合的火焰檢測(cè)算法

吳茜茵1,2，嚴(yán)云洋1,2，杜靜1,2，高尚兵2，劉以安1

(1.江南大學(xué) 物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122； 2. 淮陰工學(xué)院 計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，江蘇 淮安 223003)

摘要：視頻火焰檢測(cè)是復(fù)雜場(chǎng)景下預(yù)防火災(zāi)的重要方法。為了提高火焰的檢測(cè)效率和魯棒性,基于RGB和HSI顏色空間改進(jìn)了火焰的顏色特征模型，有效地提取了疑似火焰區(qū)域；實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析了火焰不同的形狀結(jié)構(gòu)特征，及其特征組合對(duì)火焰檢測(cè)有效性的影響，提出了一種融合圓形度、矩形度和重心高度系數(shù)的火焰檢測(cè)算法，然后將融合后的火焰特征輸入支持向量機(jī)(SVM)中進(jìn)行分類。在Bilkent大學(xué)火災(zāi)視頻庫(kù)上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法高效、快速，且能適用于多種場(chǎng)景。

關(guān)鍵詞：特征提取；特征融合；支持向量機(jī)；顏色模型；火焰檢測(cè)；圓形度；矩形度；重心高度

DOI:10.3969/j.issn.1673-4785.201406022

中圖分類號(hào)：TP391.41文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

收稿日期：2014-06-13. 網(wǎng)絡(luò)出版日期：2015-03-02.

基金項(xiàng)目：教育部科學(xué)技術(shù)研究重大資助項(xiàng)目(311024)；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61402192)；江蘇省“六大人才高峰”資助項(xiàng)目(2013DZXX-023)；江蘇省“333工程”資助項(xiàng)目；江蘇省“青藍(lán)工程”資助項(xiàng)目；淮安市“533工程”資助項(xiàng)目(BRA2013208)；淮安市科技計(jì)劃資助項(xiàng)目(HAG2013057，HAG2013059).

作者簡(jiǎn)介：

中文引用格式：吳茜茵，嚴(yán)云洋，杜靜，等. 多特征融合的火焰檢測(cè)算法[J]. 智能系統(tǒng)學(xué)報(bào)， 2015, 10(2): 240-247.

英文引用格式：WU Xiyin， YAN Yunyang， DU Jing， et al. Fire detection based on fusion of multiple features[J]. CAAI Transactions on Intelligent Systems, 2015, 10(2):240-247.

Fire detection based on fusion of multiple features

WU Xiyin1,2， YAN Yunyang1,2， DU Jing1,2， GAO Shangbing2， LIU Yi’an1

(1. School of Internet of Things Engineering, Jiangnan University, Wuxi 214122, China; 2. Faculty of Computer Engineering, Huaiyin Institute of Technology, Huaian 223003, China)

Abstract：Video fire detection is an important method to prevent fire disaster under complex circumstances. In order to improve the efficiency and robustness of fire detection, the color feature model can be improved based on RGB and HSI color space and the suspected flame area is extracted effectively. After analysis on the experimental results with different features of shape or structure of fire and the influence of their combined features on the validity of fire detection, a method of flame detection is proposed based on fusion of circularity, rectangularity and the coefficient of orthocenter height. Based on fusion of these flame features, the support vector machine (SVM) is used for classification. Experimental results on the fire videos at Bilkent University show that the proposed algorithm is efficient and fast for fire detection， and it could detect fire real-time under a variety of circumstances.

Keywords：feature extraction; feature fusion; support vector machine; color model; fire detection; circularity measures; rectangularity; orthocenter height

通信作者：嚴(yán)云洋. E-mail： areyyyke@163.com.

傳統(tǒng)的火災(zāi)檢測(cè)大多基于傳感器，通過(guò)搜集火焰煙霧顆粒、火焰溫度和相對(duì)濕度等信息，對(duì)火災(zāi)進(jìn)行評(píng)估并做出響應(yīng)[1]。但傳感器必須放在火焰附近才能有效使用，且不能用于對(duì)傳感器干擾較大的場(chǎng)景(如顆粒物較多的面粉廠)，因此難以適用于大空間、開(kāi)闊空間以及復(fù)雜場(chǎng)景。除此之外，使用傳感器的火災(zāi)檢測(cè)難以確認(rèn)火災(zāi)位置、火焰大小、火勢(shì)發(fā)展?fàn)顩r等信息，給火災(zāi)的預(yù)防和及時(shí)消防帶來(lái)困難。不同于傳統(tǒng)的傳感器檢測(cè)方法，視頻火焰檢測(cè)不僅適用于多種場(chǎng)景，而且能準(zhǔn)確檢測(cè)出火焰的相關(guān)信息，對(duì)于早期的火焰檢測(cè)效果較好。

火焰的靜態(tài)特征基于單幀圖像獲得[2]，包括顏色特征、輪廓特征和結(jié)構(gòu)特征等。火焰有著顯著的顏色特征，大部分視頻火焰的顏色檢測(cè)方法均基于RGB空間，還可結(jié)合HSI、HSV、YCbCr等顏色空間以得到更為準(zhǔn)確的火焰區(qū)域。嚴(yán)云洋等[3]對(duì)RGB色彩模型進(jìn)行了改進(jìn)，通過(guò)RGB線性變換后的正交顏色特征提取疑似火焰區(qū)域，計(jì)算簡(jiǎn)單有效，且可消除光照影響。Chen等[4]采用混合高斯模型對(duì)RGB和HSV顏色信息進(jìn)行建模，并得到概率密度分布函數(shù)，再通過(guò)幀間差分法檢測(cè)運(yùn)動(dòng)像素。但該方法魯棒性較差，顏色與火焰相近的運(yùn)動(dòng)物體以及被火焰照亮的物體易被誤檢。Chen等[5]用RGB和HSI顏色模型對(duì)火焰進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，但由于該方法只在相鄰2幀間做了差分比較，因此不適用于判別噪聲較多的火焰視頻。Habiboglu等[6]改進(jìn)了Chen等[5]的方法，提出了一種基于塊的時(shí)空協(xié)方差視頻火焰檢測(cè)系統(tǒng)，采用HSI和RGB空間提取火焰顏色區(qū)域，并采用SVM分類器訓(xùn)練和測(cè)試。王瑩等[7]提出了一種基于RGB、HSV、YCbCr 3種顏色空間的火焰顏色模型，提取的火焰區(qū)域較為完整?；鹧娴妮喞徒Y(jié)構(gòu)特征可用圓形度、矩形度、紋理、邊界粗糙度、重心高度系數(shù)等進(jìn)行度量[8]。Chen等[9]利用圓形度表示火焰邊界的復(fù)雜度，區(qū)分邊界規(guī)則的干擾物(如燈光、煙頭等)。嚴(yán)云洋等[10]采用局部二值模式方法提取疑似火焰區(qū)域的多尺度紋理特征，并輸入到支持向量機(jī)中進(jìn)行識(shí)別。Lei等[11]結(jié)合紋理、面積變化等特征，采用貝葉斯分類器進(jìn)行火焰識(shí)別，但該方法對(duì)于行駛的車輛等運(yùn)動(dòng)干擾物區(qū)分度不大。Yang等[12]融合圓形度、質(zhì)心位移、面積變化、周長(zhǎng)變化以及圓形度變化等特征，輸入到支持向量機(jī)中進(jìn)行分類。Zhang等[13]利用傅里葉描述子提取輪廓特征，并利用支持向量機(jī)進(jìn)行判別，該方法能較好地區(qū)分太陽(yáng)、燈泡等輪廓較為規(guī)則的干擾物。Zhao等[14]不僅提取了顏色、圓形度、輪廓、紋理等靜態(tài)特征，還提取了閃頻、面積變化等動(dòng)態(tài)特征，共組成一個(gè)27維的特征向量放入支持向量機(jī)中進(jìn)行檢測(cè)，該方法對(duì)森林火災(zāi)的檢測(cè)結(jié)果較好。

本文基于RGB和HSI顏色空間，用總結(jié)的5條規(guī)則建立新的火焰色彩模型并提取疑似火焰區(qū)域，該方法能很好地排除黃綠色和灰色區(qū)域，且彌補(bǔ)火焰區(qū)域內(nèi)部的空洞，得到較為完整的火焰區(qū)域。然后提出了一種融合多種形狀結(jié)構(gòu)特征的快速火焰檢測(cè)方法，最后使用支持向量機(jī)進(jìn)行分類識(shí)別。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法檢測(cè)效果好，算法復(fù)雜度較低，具有較好的應(yīng)用前景。

1火焰的顏色特征提取

受到溫度、燃燒物材料和燃燒充分程度等影響，火焰具有特殊的顏色分布規(guī)律，呈現(xiàn)為顯著且高亮的紅色和黃色，在RGB和HSI空間中，各分量間都有著特定的關(guān)系。Chen等[5]用RGB和HSI顏色模型對(duì)火焰進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，總結(jié)出的3條表達(dá)式如式(1)所示。

(1)

(2)

圖1　火焰顏色特征的提取 Fig.1　Sequence-base quantum on model

2火焰的形狀結(jié)構(gòu)特征選擇及融合

火焰具有眾多形狀結(jié)構(gòu)特征，如圓形度、矩形度、重心高度系數(shù)、邊界粗糙度、長(zhǎng)寬比以及紋理特征等。通過(guò)顏色特征得到的候選火焰區(qū)域，還會(huì)包含一些干擾物，如車燈、路燈、太陽(yáng)、紅色的煙霧、被照亮的樹(shù)干等。因此，需要從形狀結(jié)構(gòu)特征著手，排除一些與火焰相似的非火焰區(qū)域。

2.1火焰的形狀結(jié)構(gòu)特征

2.1.1圓形度

圓形度表示物體邊緣與圓的相似程度[12]，是一種物體邊緣輪廓復(fù)雜程度的度量，通過(guò)物體邊緣的總長(zhǎng)度和物體所在區(qū)域的面積，可計(jì)算出物體的圓形度值C，如式(3)：

(3)

式中：S為物體所在區(qū)域面積，L為物體所在區(qū)域周長(zhǎng)，即區(qū)域邊界的長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度可從邊界鏈碼中得到。圓形度衡量了物體邊緣的復(fù)雜程度，其最小值取1，物體邊緣越復(fù)雜，圓形度的取值越高。由于與火焰顏色相似的車燈、路燈、太陽(yáng)等物體邊緣復(fù)雜度不高，圓形度近似為1，而火焰燃燒時(shí)邊緣較為復(fù)雜，圓形度一般遠(yuǎn)大于1，因此通過(guò)圓形度可區(qū)分邊緣復(fù)雜度不高的物體。

2.1.2矩形度

與圓形度相似，矩形度表示物體邊緣與矩形的相似程度[15]，矩形度R的公式定義如式(4)：

(4)

式中： SR為包含物體所在區(qū)域最小矩形的面積。矩形度反應(yīng)了物體對(duì)其最小外接矩形的充滿程度。R的取值范圍為R∈(0,1]，火焰的矩形度一般在0.5左右。因此通過(guò)矩形度，不僅可以區(qū)分類似矩形的物體(矩形度接近為1)，還可以區(qū)分彎曲纖細(xì)的物體(矩形度接近為0)。

2.1.3長(zhǎng)寬比

長(zhǎng)寬比是包含物體所在區(qū)域的最小矩形寬度和長(zhǎng)度比值[15]，可對(duì)細(xì)長(zhǎng)物體和近似圓形或矩形的物體進(jìn)行區(qū)分，RatioWL非常小(接近于0)或非常大(接近于無(wú)窮大)時(shí)表明該物體為細(xì)長(zhǎng)型物體。長(zhǎng)寬比RatioWL的公式定義如式(5)所示：

RatioWL=WR/LR

(5)

式中：WR為包含物體所在區(qū)域最小矩形的寬度，LR為包含物體所在區(qū)域最小矩形的長(zhǎng)度。

2.1.4重心高度系數(shù)

重心高度系數(shù)體現(xiàn)了物體重心高度與物體總高度的關(guān)系[15]，其公式定義如式(6)所示：

RatioWC=HC/H

(6)

式中：HC為物體重心高度，H為物體總高度 。大部分形狀規(guī)則的物體重心位于中央，即RatioWC接近于0.5；火焰產(chǎn)生的大片濃煙等區(qū)域重心偏上，即RatioWC>0.5；而火焰的重心一般偏下，即RatioWC<0.5。由此可區(qū)分火焰與一些重心偏上和靠近中央的物體。

2.1.5邊界粗糙度

邊界粗糙度描述了物體輪廓的隨機(jī)性和粗糙性[16]，采用物體的周長(zhǎng)與其外接凸包(convex hull，CH)周長(zhǎng)的比值進(jìn)行計(jì)算，可區(qū)分邊界較為光滑的物體。在一個(gè)實(shí)數(shù)向量空間V中，對(duì)于給定的集合X，所有包含X的凸集為K，則K的交集S為X的凸包，如式(7)所示：

(7)

在本文中，凸包是指包含某個(gè)疑似火焰連通域像素的最小凸集，即式(7)中X為疑似火焰連通域像素。則邊界粗糙度BR的計(jì)算公式如式(8)：

(8)

式中：LCH為凸包的周長(zhǎng)，L為物體所在區(qū)域周長(zhǎng)。

2.1.6紋理特征

紋理特征是一種分層特性，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，由于火焰內(nèi)部溫度的不均勻性，使得不同像素點(diǎn)的灰度級(jí)空間分布不同，從而導(dǎo)致火焰具有紋理分布的特性[10]。一般常見(jiàn)的火災(zāi)主要有建筑火災(zāi)、森林火災(zāi)等，這些火災(zāi)都屬于固體燃燒物火災(zāi)，這類火災(zāi)的火焰紋理大致可分為2層：火焰部分以及固體表面部分。

在火焰檢測(cè)中，紋理是一個(gè)較為顯著的形狀結(jié)構(gòu)特征，除了可區(qū)分一些無(wú)紋理的干擾物(如紅旗等)，還可區(qū)分紋理與火焰差別較大的干擾物(如黃土地等)。本文采用Ojala等[17]提出的局部二值模式(local binary patterns，LBP)方法提取火焰紋理特征，根據(jù)文獻(xiàn)[10]的結(jié)論，結(jié)合統(tǒng)一、旋轉(zhuǎn)不變以及旋轉(zhuǎn)統(tǒng)一不變3種LBP方法所提取的紋理特征準(zhǔn)確率最高，3種LBP方法的公式定義為

式中：gc為中心像素灰度值，gk為鄰域像素灰度值，r為鄰域半徑，p為鄰域像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，ROR為向右循環(huán)算子，LBPp,r為L(zhǎng)BP方法最初的計(jì)算公式。

2.2形狀結(jié)構(gòu)特征的選擇及融合

由于Bilkent大學(xué)的火災(zāi)視頻庫(kù)樣本較少，因此本文構(gòu)建了一個(gè)圖片庫(kù)，其中100幅火焰圖片和100幅非火焰圖片作為訓(xùn)練庫(kù)，300幅火焰圖片和200幅非火焰圖片作為檢測(cè)庫(kù)，圖片大小均為320×240，圖2為圖片庫(kù)中火焰圖片和非火焰圖片示例。

圖2　圖片庫(kù)中火焰圖片和非火焰圖片示例 Fig.2　Fire and non-fire image examples

通過(guò)式(2)得到疑似火焰區(qū)域后，提取上述的6類疑似火焰區(qū)域的形狀結(jié)構(gòu)特征并歸一化，采用SVM方法進(jìn)行小樣本訓(xùn)練并分類。表1為各個(gè)形狀結(jié)構(gòu)特征的分類結(jié)果比較，其中數(shù)字F1～F6代表了6類特征，分別為：圓形度、矩形度、長(zhǎng)寬比、重心高度系數(shù)、邊界粗糙度和紋理特征。

表1　形狀結(jié)構(gòu)特征分類結(jié)果

由表1可以看出，長(zhǎng)寬比的分類效果最差，因此對(duì)形狀結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行融合時(shí)摒棄長(zhǎng)寬比特征；紋理特征的分類效果最好，但由于紋理特征的算法復(fù)雜度較高，平均處理時(shí)間遠(yuǎn)大于其他特征，實(shí)時(shí)性較差，因此不采用紋理特征進(jìn)行特征融合。綜上，選擇圓形度、矩形度、重心高度系數(shù)和邊界粗糙度4類特征進(jìn)行融合，表2為4類特征11種融合方法的分類結(jié)果比較。

由表2可以看出，第7種特征融合和第11種特征融合方法效果最好，均為82.4%。第11種特征融合方法雖然對(duì)火焰圖片分類的準(zhǔn)確率高，但對(duì)于非火焰圖片分類的準(zhǔn)確率過(guò)低，因此選取第7種特征融合方法，即融合了圓形度、矩形度和重心高度系數(shù)3類特征的方法。這3類特征可排除不同的火焰干擾物。通過(guò)圓形度可排除車燈、路燈等物體邊緣復(fù)雜度不高的物體；通過(guò)矩形度可排除被照亮的樹(shù)干等長(zhǎng)條形物體；通過(guò)重心高度系數(shù)不僅可以排除紅色煙霧等重心偏上的干擾物，還可排除太陽(yáng)等重心位于中央的物體。綜上，融合了圓形度、矩形度和重心高度系數(shù)3類特征后，可排除大部分與火焰顏色相似的干擾物，獲取的火焰區(qū)域較為準(zhǔn)確、可靠。

表2　特征融合方法分類結(jié)果

3基于支持向量機(jī)的火焰識(shí)別

SVM作為一種監(jiān)督式分類方法，廣泛應(yīng)用于模式識(shí)別的眾多領(lǐng)域中。SVM是一種二分類器，最早由Vapnik[15]提出，通過(guò)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集建立一個(gè)超平面，使得2類樣本以最大間隔分開(kāi)，然后利用訓(xùn)練結(jié)果對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類。SVM不僅可以訓(xùn)練高維空間向量，而且對(duì)于有限的數(shù)據(jù)訓(xùn)練集有著較好的分類效果。除此之外，由于在實(shí)際應(yīng)用中大部分?jǐn)?shù)據(jù)集是非線性的，在SVM中提供了由低維空間到高維空間非線性映射的核函數(shù)機(jī)制，因此SVM不僅可用于線性分類，還適用于非線性分類。SVM的非線性核函數(shù)包括多項(xiàng)式核函數(shù)k1(x,xi)、徑向基核函數(shù)(radial basis function，RBF) k2(x,xi)和Sigmoid核函數(shù)k3(x,xi)，3種核函數(shù)定義為：

由表3看出，對(duì)火焰圖片分類效果最好的是多項(xiàng)式核函數(shù)，次佳的是RBF核函數(shù)，對(duì)非火焰圖片分類效果最好的是RBF核函數(shù)，總體而言分類效果最好的是RBF核函數(shù)。但由于多項(xiàng)式核函數(shù)的非火焰圖片分類準(zhǔn)確率過(guò)低，因此選用RBF作為本文SVM的核函數(shù)。對(duì)RBF的懲罰參數(shù)和核參數(shù)δ優(yōu)化后，將分類準(zhǔn)確率提升至84.4%(即準(zhǔn)確分類422張圖片)。

表3　 SVM不同核函數(shù)的分類結(jié)果

4實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

本文的實(shí)驗(yàn)環(huán)境為MATLAB 2009a，基本配置為CPU：Intel(R) Core(TM) i3 3.07GHz，內(nèi)存：1.74GB。本文采用的視頻來(lái)源于Bilkent大學(xué)的火災(zāi)視頻庫(kù)(http://signal.ee.bilkent.edu.tr/VisiFire/index.html)，視頻分辨率均為320×240。表4描述了文中選取的6段視頻情況，視頻的幀樣本示例及檢測(cè)結(jié)果如圖3所示，4段火焰視頻和2段非火焰視頻的算法比較結(jié)果分別如表5和表6所示。其中TP代表火焰視頻的檢測(cè)率，F(xiàn)P代表漏檢率，TN代表非火焰視頻的正確率，F(xiàn)N代表誤檢率。

圖3　視頻的幀樣本示例及檢測(cè)結(jié)果 Fig.3　Video examples and detection results

視頻視頻情況描述1森林火焰,火焰區(qū)域較多,火焰的濃煙中常摻有火星。2森林火焰,火焰區(qū)域較多,并伴有濃煙。3室外火焰,墻面類似火焰顏色,抖動(dòng)的樹(shù)葉,火焰受風(fēng)的影響不斷偏移、抖動(dòng)。4室外火焰,2個(gè)工人拿著火把不停走動(dòng),火焰附近的樹(shù)干被照亮。5夜晚公路視頻,小汽車從遠(yuǎn)方駛來(lái),車燈和被車燈照亮的地面與火焰顏色相似。6隧道視頻,攝像頭為隧道中的固定攝像頭,隧道中有強(qiáng)光照射,車輛快速行駛。

表5　火焰視頻檢測(cè)結(jié)果

表6　非火焰視頻檢測(cè)結(jié)果

文獻(xiàn)[12]融合了圓形度、質(zhì)心位移、面積變化、周長(zhǎng)變化以及圓形度變化等特征，在對(duì)于視頻中只含單個(gè)火焰且火焰輪廓變化較為劇烈時(shí)檢測(cè)效果較好，如視頻3。但當(dāng)視頻中含有多個(gè)火焰且輪廓變化不大時(shí)，檢測(cè)效果欠佳，如視頻1、視頻2、視頻4。這是因?yàn)橘|(zhì)心位移、面積變化、周長(zhǎng)變化等特征在火焰相對(duì)穩(wěn)定時(shí)不明顯，且對(duì)于多個(gè)火焰的情形，用文獻(xiàn)[12]的方法難以準(zhǔn)確計(jì)算出每個(gè)連通域的質(zhì)心、周長(zhǎng)、面積等的變化信息。在非火焰視頻的檢測(cè)中，同樣存在多個(gè)疑似火焰區(qū)域的情況，因此文獻(xiàn)[12]誤檢率較高。文獻(xiàn)[13]利用傅里葉描述子提取輪廓特征，并結(jié)合邊緣腐蝕算法進(jìn)行判別，對(duì)于輪廓特征明顯且未有物體遮擋的火焰視頻檢測(cè)效果較好，如視頻3。但由于火焰輪廓特征集中于火焰的上半部分，在有人或其他物體遮擋火焰上半部分時(shí)將造成輪廓特征缺失，從而導(dǎo)致檢測(cè)效果不理想，如視頻4。在非火焰視頻中，由于被汽車車燈照亮區(qū)域的輪廓與火焰相似，因而誤檢率較高。

本文算法融合了圓形度、矩形度和重心高度系數(shù)3種形狀結(jié)構(gòu)特征，不僅能較好地檢測(cè)出多種情景下的火焰，而且不受火焰區(qū)域多少的約束。在視頻3中，由于火焰受風(fēng)的影響形狀變化劇烈，有時(shí)重心高度系數(shù)接近于0.5甚至小于0.5，以至本文算法的檢測(cè)率有所降低。在非火焰視頻檢測(cè)中，本文算法均優(yōu)于其他文獻(xiàn)，對(duì)于視頻5，由于小汽車的車燈和被車燈照亮的區(qū)域與火焰顏色相似，且形狀結(jié)構(gòu)特征也較為相似，造成了較高的誤檢率。從整體檢測(cè)結(jié)果而言，本文檢測(cè)率較高，誤檢率較低。且由于本文使用的特征計(jì)算簡(jiǎn)單，檢測(cè)速度較快，平均幀處理時(shí)間僅為25ms，適用于實(shí)時(shí)火焰檢測(cè)。

5結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)改進(jìn)的顏色特征提取疑似火焰區(qū)域，在此基礎(chǔ)上計(jì)算火焰的6種形狀結(jié)構(gòu)特征，綜合準(zhǔn)確率和處理時(shí)間兩方面衡量形狀結(jié)構(gòu)特征的分類效果，并從中選出圓形度、矩形度以及重心高度系數(shù)進(jìn)行融合識(shí)別。本文提出的算法雖然取得了較好的效果，但由于建立的圖片庫(kù)還沒(méi)有涵蓋所有的火焰形狀結(jié)構(gòu)特征，誤檢率和漏檢率易受圖片庫(kù)的影響。針對(duì)以上問(wèn)題，下一步將擴(kuò)充現(xiàn)有的圖片庫(kù)，使得訓(xùn)練樣本更為完整。在此基礎(chǔ)上，將引入一些較為顯著的動(dòng)態(tài)特征，增強(qiáng)算法的檢測(cè)效果和魯棒性。

參考文獻(xiàn):

[1]SASIREKHA M S P, RAMYA M S, PRASANTH M R M, et al. A survey about automatic flame/fire detection in videos[J]. International Journal of Research in Advent Technology, 2014, 2(2): 145-150.

[2]ZHANG L, LIU X. Fire recognition based on multiple features of video images[C]//Proceedings of the 2nd International Conference on Computer Science and Electronics Engineering. Paris, France, 2013: 1597-1600.

[3]嚴(yán)云洋, 唐巖巖, 郭志波, 等. 融合色彩和輪廓特征的火焰檢測(cè)[J]. 微電子學(xué)與計(jì)算機(jī), 2011, 10: 137-141， 145.

YAN Yunyang, TANG Yanyan, GUO Zhibo, et al. Fusion of flame color and its contour for fire detection[J]. Microelectronics & Computer, 2011, 10: 137-141， 145.

[4]CHEN L H, HUANG W C. Fire detection using spatial- temporal analysis[C]//Proceedings of the World Congress on Engineering. London, UK, 2013: 2222-2225.

[5]CHEN T H, WU P H, CHIOU Y C. An early fire-detection method based on image processing[C]//International Conference on Image Processing (ICIP). [S.l.], China, 2004: 1707-1710.

[6]HABIBOGLU Y, GUNAY O, CETIN A E. Flame detection method in video using covariance descriptors[C]//IEEE International Conference on Acoustics Speech and Signal Processing (ICASSP). Prague, Czech, 2011: 1817-1820.

[7]王瑩, 李文輝. 基于多特征融合的高精度視頻火焰檢測(cè)算法[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)： 工學(xué)版, 2010(3): 769-775.

WANG Ying, LI Wenhui. High-precision video flame detection algorithm based on multi-feature fusion[J]. Journal of Jilin University： Engineering and Technology Edition, 2010(3): 769-775.

[8]MENGXIN L I, WEJING X U, KE X U, et al. A new hybrid feature extraction method based on accurate motion area[J]. Journal of Electrical Engineering, 2013, 11(10): 5563-5570.

[9]CHEN J, HE Y, WANG J. Multi-feature fusion based fast video flame detection[J]. Building and Environment, 2010, 45(5): 1113-1122.

[10]嚴(yán)云洋, 唐巖巖, 劉以安, 等. 使用多尺度LBP特征和SVM的火焰識(shí)別算法[J]. 山東大學(xué)學(xué)報(bào)： 工學(xué)版, 2012(5): 47-52， 58.

YAN Yunyang, TANG Yanyan, LIU Yi’an, et al. Flame detection based on LBP features with multi-scales and SVM[J]. Journal of Shandong University： Engineering Science, 2012(5): 47-52， 58.

[11]LEI W, LIU J. Early fire detection in coalmine based on video processing[C]//International Conference on Communication, Electronics and Automation Engineering. Berlin, German, 2013: 239-245.

[12]YANG X, WANG J, HE S. A SVM approach for vessel fire detection based on image processing[C]//Proceedings of International Conference on Modelling, Identification & Control (ICMIC). Wuhan, China, 2012: 150-153.

[13]XI Z, FANG X, ZHEN S, et al. Video flame detection algorithm based on multi-feature fusion technique[C]// Control and Decision Conference (CCDC). Guiyang, China, 2012: 4291-4294.

[14]ZHAO J, ZHANG Z, HAN S, et al. SVM based forest fire detection using static and dynamic features[J]. Computer Science and Information Systems, 2011, 8(3):821-841.

[15]閔永林. 大空間智能消防水炮滅火系統(tǒng)研究[D]. 上海: 上海大學(xué), 2010: 58-73.

MIN Yonglin. Intelligent water fire monitor systems applied in large space places[D]. Shanghai: Shanghai University, 2010: 58-73.

[16]XUAN T T, KIM J M. Fire flame detection in video sequences using multi-stage pattern recognition techniques[J]. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 2012, 25(7): 1365-1372.

[17]OJALA T, PIETILAINEN M, MAENPAA T. Multi-resolution gray-scale and rotation invariant texture classification with local binary patterns[J]. Pattern Analysis and Machine Intelligence, 2002, 24(7): 971-987.

吳茜茵，女，1990年生，碩士研究生, CCF會(huì)員, 主要研究方向?yàn)閿?shù)字圖像處理、模式識(shí)別。

嚴(yán)云洋，男，1967年生，教授，博士， 江蘇省計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)常務(wù)理事及人工智能專委會(huì)副主任委員，主要研究方向?yàn)閿?shù)字圖像處理、模式識(shí)別，發(fā)表學(xué)術(shù)論文80余篇，其中被SCI、EI收錄40余篇。

杜靜，女，1988年生，碩士研究生, 主要研究方向?yàn)閿?shù)字圖像處理、模式識(shí)別。