Метод анализа изображений для обнаружения пожара на основе контурного анализа

Разработанная автоматическая система содержит записи последовательности кадров изображений контролируемой местности и эталонные контуры объектов изображений. Результатом работы блока обработки сигналов и изображений является общий анализ характеристик изображения (яркости, контрастности и

других, зависящих от условий съемки и параметров имеющегося оборудования) и их предварительная обработка.

Блок анализа и распознавания образов по полученной последовательности видеоизображений объектов предполагает следующие действия [283-285]:

- выделение контура объекта на текущем изображении;

- формирование скалярного произведения распознаваемого контура с эталонным;

- сравнение реальной части скалярного произведения с пороговой величиной;

- принятие решения об обнаружении пожара.

Разработанный метод обнаружения заключается в следующем.

1. Выделение контура объекта.

2. Формирование скалярного произведения распознаваемого контура с эталонным контуром.

3. Сравнение реальной части скалярного произведения с пороговой величиной, зависящей от разности энергий контуров, дисперсии шума, отношений рисков и априорных вероятностей классов.

4. Окончательное решение о наличии или отсутствии пожара.

В данном обнаружить объект можно по следующей формуле:

где N - выделенный контур объекта на текущем кадре, Г - эталонный контур,

- пороговое значение, U_o- порог, учитывающий энергии эталонного и шумового контуров, а также риски и априорные вероятности.

Экспериментальные исследования по обнаружению пожара проводились на примере последовательности кадров видеоизображения лесного массива (рисунки 5.20-5.24). На кадре выделялся контур объекта, в данном случае верхняя граница лесного массива и сравнивался с эталонным контуром данного участка (до появления тревожной ситуации).

Рисунок 5.20 - Кадр изображения и сформированный на его основе эталонный

контур объекта Г (верхней границы лесного массива)

Рисунок 5.21- Кадр изображения лесного массива до появления тревожной ситуации на заданном участке и его обработка. Выделен контур N_i

286

Рисунок 5.22 - Кадр изображения лесного массива при пожаре на заданном участке и его обработка с интервалом в 5 секунд.

Рисунок 5.23 - Кадр изображения лесного массива при пожаре на заданном участке и его обработка с интервалом в 5 секунд. Выделен контур N₃

Рисунок 5.24 - Кадр изображения лесного массива при пожаре на заданном участке и его обработка с интервалом в 5 секунд. Выделен контур N₄

Анализ рисунков 5.22-5.24 показал, что при возникновении пожара контур интересующего объекта меняется и в течение всей тревожной ситуации претер­певает изменения, усиливающиеся со временем. Результат работы разработанного алгоритма показал, что в случае кадра изображения с выделенным контуром Nι принято решение об отсутствии пожара, а в случае кадров изображений с выделенными контурами N₂, N₃, N₄принято решение об обнаружении пожара [286,287].

Предварительные результаты работы системы оказались следующими. Время обнаружения возгорания составило 0,9±0,3 с, время окончательного принятия решения о возгорании и определения положения пламени составило 2,5±0,45 с, погрешность определения координат очага возгорания составила 0,15 м при расстоянии от ОЭУ МПИ 15 м.

Главным отличием разработанной системы от аналогов является то, что она обеспечивает быстрое реагирование на изменения окружающей среды, а также точно определяет пространственные координаты очага возгорания.

5.9.