CПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ДЫМА Российский патент 2010 года по МПК G08B17/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ НАСТОЯЩЕЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к способу и устройству для обнаружения дыма, а более конкретно - к способу и устройству для обнаружения дыма при использовании способов анализа изображения.

ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

В большинстве пожаров сначала появляется дым с последующим образованием пламени. При некоторых пожарах горение некоторых веществ образует только дым. Таким образом, обнаружение дыма является очень важной задачей для предупреждения пожара и спасения. При использовании системы для обнаружения дыма о пожаре может быть сообщено на ранней стадии, так что раннее пожаротушение может содействовать уменьшению несчастных случаев.

Стандартные устройства для обнаружения дыма, например фотоэлектрический индикатор дыма, индикатор дыма пробы воздуха, используют физические свойства, проявляющиеся в результате увеличения частиц дыма, как основу обнаружения пожара. Фотоэлектрический индикатор дыма излучает свет. Свет рассеивается, а освещенность изменяется, если в воздухе присутствуют частицы дыма. Поскольку фотоэлектрический индикатор дыма обнаруживает изменение освещенности излучающимся светом для определения того, имеется ли пожар, его диапазон обнаружения ограничен. Таким образом, обнаружение дыма на больших площадях посредством фотоэлектрического индикатора дыма не может быть эффективным. Индикатор дыма пробы воздуха улавливает воздушную пробу в области обнаружения и анализирует элементы уловленного воздуха для определения того, имеет ли место пожар. Для улавливания воздушной пробы индикатор дыма пробы воздуха должен быть оборудован системой каналов для облегчения обнаружения. Кроме того, датчики индикатора дыма пробы воздуха являются очень дорогими.

В соответствии с этим стандартные устройства для обнаружения дыма имеют следующие недостатки: 1) трудно обнаружить дым в высоких зданиях и зданиях большой площади, например на заводах, стадионах и торговых пассажах, растрачивая в соответствии с этим впустую время заблаговременного спасения; 2) их точность слишком низка, являясь следствием в соответствии с этим слишком многих сигналов ложной тревоги; 3) необходимость установки большого числа датчиков, каналов и систем управления, увеличивающая в соответствии с этим затраты.

Таким образом, для увеличения точности устройства для обнаружения дыма и уменьшения стоимости было разработано устройство визуального обнаружения дыма, которое идентифицирует, имеется ли объект, характерные признаки которого соответствуют дыму пожара, путем использования в здании оригинальной системы текущего контроля. Как только устройство для обнаружения дыма определяет объект как дым пожара, будет генерироваться сигнал тревоги. В патенте США №6184792 описаны способ и аппарат для обнаружения в области текущего контроля пожара на ранней стадии, который анализирует яркость видеоизображений путем выполнения быстрого преобразования Фурье (FFT) на изменяющихся во времени интенсивностях пикселей, а в патенте США №6596485 описан алгоритм обнаружения пожара для анализа изменения частоты технологии анализа фильтра. Однако в этих патентах не упоминается точность этих способов обнаружения, а другие технологии анализа, например анализ изменения цветности, не используются в этих патентах.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для преодоления недостатков, существующих на предшествующем уровне техники, предлагаются новый способ и устройство для обнаружения дыма. Настоящее изобретение не только решает проблемы, описанные выше, но также достигает высокой точности обнаружения дыма.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается способ обнаружения дыма. Способ обнаружения дыма включает фиксацию множества изображений; определение одного из множества изображений в качестве анализируемого изображения, если одно из множества изображений идентифицировано как имеющее движущийся объект; анализ изменения цветности анализируемого изображения; анализ, по меньшей мере, размытости края или частоты мерцаний анализируемого изображения; сравнение, по меньшей мере, одного из анализированных результатов, полученных из этапов анализа с соответствующим заданным характерным признаком; определение, является ли движущийся объект дымом, если, по меньшей мере, один из проанализированных результатов согласуется с соответствующим заданным характерным признаком.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения обеспечивается получение устройства для обнаружения дыма. Устройство для обнаружения дыма содержит прибор, фиксирующий множество изображений; анализирующий прибор, связанный с прибором фиксации изображений, определяющий одно из множества изображений в качестве анализируемого изображения, если одно из множества изображений идентифицировано как имеющее движущийся объект, анализирующий изменение цветности анализируемого изображения и анализирующий, по меньшей мере, размытость края или частоту мерцаний анализируемого изображения; определяющий прибор, связанный с анализирующим прибором для сравнения, по меньшей мере, одного из анализированных результатов, полученных из анализирующего прибора, с соответствующим заданным характерным признаком и определяющий, является ли движущийся объект дымом, если, по меньшей мере, один из проанализированных результатов согласуется с соответствующим заданным характерным признаком.

В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения обеспечивается способ обнаружения дыма. Способ обнаружения дыма предусматривает фиксацию множества изображений, причем изображения содержат фоновое изображение и анализируемое изображение, имеющее движущийся объект; анализ, по меньшей мере, одного изменения S, U, V и I величин каждого пикселя, отображающего движущийся объект в анализируемом изображении; определение, является ли движущийся объект дымом, путем сравнения проанализированных результатов, полученных из этапа анализа с соответствующим заданным характерным признаком.

В соответствии с дополнительным другим аспектом настоящего изобретения обеспечивается получение устройства для обнаружения дыма. Устройство для обнаружения дыма содержит прибор фиксации изображений, фиксирующий множество изображений, причем изображения содержат фоновое изображение и анализируемое изображение, имеющее движущийся объект; анализирующий прибор, связанный с прибором фиксации изображений и анализирующий, по меньшей мере, одно изменение S, U, V и I величин каждого пикселя, отображающего движущийся объект в анализируемом изображении; определяющий прибор, связанный с анализирующим прибором для определения того, является ли движущийся объект дымом, путем сравнения проанализированных результатов, полученных из анализирующего прибора с соответствующим заданным характерным признаком.

В соответствии с дополнительным другим аспектом настоящего изобретения обеспечивается способ обнаружения дыма. Способ обнаружения дыма включает фиксацию множества изображений, причем изображения содержат фоновое изображение и анализируемое изображение, имеющее движущийся объект; анализ размытости края анализируемого изображения путем выявления краевого пикселя (краевых пикселей) во множестве пикселей, отображающих движущийся объект в анализируемом изображении, и анализ изменения интенсивности каждого краевого пикселя (пикселей); определение того, является ли движущийся объект дымом, путем сравнения проанализированных результатов, полученных из этапа анализа с соответствующим заданным характерным признаком.

В соответствии с дополнительным другим аспектом настоящего изобретения обеспечивается устройство для обнаружения дыма. Устройство для обнаружения дыма содержит прибор фиксации множества изображений, фиксирующий множество изображений, причем изображения содержат фоновое изображение и анализируемое изображение, имеющее движущийся объект; анализирующий прибор, связанный с прибором фиксации множества изображений, выявляющий краевой пиксель (краевые пиксели) во множестве пикселей, отображающих движущийся объект в анализируемом изображении, и анализирующий изменение величины интенсивности каждого краевого пикселя (пикселей); определяющий прибор, связанный с анализирующим прибором для определения того, является ли движущийся объект дымом, путем сравнения проанализированных результатов, полученных из анализирующего прибора, с соответствующим заданным характерным признаком.

В соответствии с дополнительным другим аспектом настоящего изобретения обеспечивается способ обнаружения дыма. Способ обнаружения дыма предусматривает фиксацию множества изображений, причем изображения содержат анализируемое изображение, имеющее движущийся объект; анализ центроида движущегося объекта и расширяется ли движущийся объект в течение заданного периода времени; определение того, является ли движущийся объект дымом, путем сравнения проанализированных результатов, полученных из этапа анализа с соответствующим заданным характерным признаком.

В соответствии с дополнительным другим аспектом настоящего изобретения обеспечивается получение устройства для обнаружения дыма. Устройство для обнаружения дыма содержит прибор фиксации изображений, фиксирующий множество изображений, причем изображения содержат анализируемое изображение, имеющее движущийся объект; анализирующий прибор, связанный с прибором фиксации изображений, анализирующий центроид движущегося объекта и то, расширяется ли движущийся объект в течение заданного периода времени; определяющий прибор, связанный с анализирующим прибором для определения того, является ли движущийся объект дымом, путем сравнения проанализированных результатов, полученных из анализирующего прибора, с соответствующим заданным признаком.

Дополнительный объем применимости настоящего изобретения станет очевидным из подробного описания, приведенного ниже. Однако должно быть очевидным, что подробное описание и характерные примеры, хотя и описывают предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, приведены только для иллюстрации, поскольку квалифицированным специалистам в этой области техники из этого подробного описания станут очевидными различные изменения и модификации в пределах объема и сущности настоящего изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Настоящее изобретение станет более очевидным из подробного описания, приведенного в этой заявке ниже, и сопроводительных чертежей, которые даны только для иллюстрации и, таким образом, не являются ограничивающими настоящее изобретение, и где

Фиг.1 - блок-схема способа обнаружения дыма в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.2 - блок-схема устройства для обнаружения дыма в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.3 - блок-схема устройства для обнаружения дыма в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.4 - блок-схема устройства для обнаружения дыма в соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРИРОВАННЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее настоящее изобретение будет описано подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи, в которых подобные ссылочные номера будут использованы для идентификации подобных или аналогичных элементов в нескольких видах. Следует отметить, что чертежи должны рассматриваться в направлении ориентации ссылочных номеров.

Для преодоления недостатков стандартного устройства для обнаружения дыма, который вызывает сигналы ложной тревоги и задерживает акцию спасения, настоящее изобретение обеспечивает новые способ и устройство для обнаружения дыма. В иллюстрируемом способе и устройстве для обнаружения дыма несколько способов и устройств анализа факультативно используют для анализа характерного признака анализируемого изображения, имеющего движущийся объект, и проанализированные результаты, полученные из соответствующих анализирующих устройств, сравнивают с соответствующим заданным характерным признаком, который содержит изменение цветности, размытость края, частоту мерцаний и активный рисунок, собранные, по меньшей мере, из одного заданного изображения, имеющего пробу дыма и хранимого в базе данных. Если результат сравнения является позитивным и движущийся объект определен как дым, то характерный признак анализируемого изображения также может быть внесен в базу данных для будущего использования. Пороговые величины каждого заданного характерного признака являются обширными экспериментальными и статистическими расчетными данными из разных изображений, имеющих дым пожара. Таким образом, такие процессы анализа и сравнения могут более точно идентифицировать изображение, имеющее дым пожара.

На фиг.1 приведена блок-схема способа обнаружения дыма, соответствующая варианту осуществления настоящего изобретения. Во-первых, на этапе 10 посредством камеры в области текущего контроля фиксируют множество изображений. Затем определяют, идентифицируется ли, по меньшей мере, одно из множества изображений, имеющее движущийся объект, и изображение, имеющее движущийся объект, определяют в качестве анализируемого изображения (этап 11). Этап 11 может дополнительно предусматривать определение одного из множества изображений как фоновое изображение. После того как на этапе 11 определено анализируемое изображение, на этапе 12 анализируют изменение цветности анализируемого изображения, на этапе 13 анализируют размытость края анализируемого изображения, на этапе 14 анализируют частоту мерцаний анализируемого изображения, а на этапе 15 выявляют активный рисунок движущегося объекта. Следует отметить, что хотя на фиг.1 показано последовательное выполнение этапов 12-15, вышеупомянутые этапы могут быть также выполнены по выбору без специальной последовательности. Например, некоторые из этапов 12-15 могут быть выполнены выборочно или пропущены. После получения проанализированных результатов, по меньшей мере, из одного из этапов 12-15 проанализированные результаты сравнивают с заданным характерным признаком в базе данных (этап 16). Если, по меньшей мере, один из проанализированных результатов соответствует заданному характерному признаку, то определяют, является ли движущийся объект дымом (этап 17). Если движущийся объект определяют как дым, то на этапе 18 приводят в действие сигнал тревоги и/или проанализированные результаты сохраняют в базе данных (этап 19).

В вышеупомянутом варианте осуществления заданный характерный признак отбирают, по меньшей мере, из одного заданного изображения, имеющего пробу дыма, которое содержит изменение цветности, размытость края, частоту мерцаний, активный рисунок и так далее, и заданный характерный признак хранят в базе данных. Кроме того, способ обнаружения дыма может дополнительно предусматривать этап установления местоположения в фоновом изображении как неанализирующееся местоположение перед определением одного из множества изображений в качестве анализируемого изображения на этапе 11. Неанализирующееся местоположение является местоположением в области текущего контроля, в которой невероятно, чтобы имел место пожар, например лужа.

В иллюстрируемом способе обнаружения дыма движущийся объект отображается как группа пикселей в анализируемом изображении, фоновое изображение имеет часть, отображаемую подобной группой пикселей, а анализируемое изображение может быть сравнено с подобной группой пикселей в фоновом изображении для получения анализированных результатов на этапе 12 и этапе 13. Этап 12 предусматривает обнаружение S величины каждого из группы пикселей в анализируемом изображении, а проанализированный результат этапа 12 будет определен для согласования с заданным характерным признаком на этапе 16, если S величина каждого пикселя меньше 0,2.

Кроме того, этап 12 дополнительно предусматривает обнаружение того, является ли каждый из группы пикселей в анализируемом изображении пикселем серого уровня, и детектирование соответствующего изменения в величинах S, Y, U и V каждого из группы пикселей в анализируемом изображении при сравнении с подобной группой пикселей в фоновом изображении. Если пиксель в анализируемом изображении является пикселем серого уровня и если S величина этого пикселя в анализируемом изображении меньше S величины подобного пикселя в фоновом изображении (то есть изменение S величины является отрицательным), a Y величина этого пикселя в анализируемом изображении больше Y величины подобного пикселя в фоновом изображении (то есть изменение Y величины является положительным), то анализируемый результат этапа 12 будет определен для согласования с заданным характерным признаком на этапе 16. В альтернативном варианте, если пиксель не является пикселем серого уровня в анализируемом изображении (то есть пиксель является цветовым пикселем) и если соответствующее абсолютное значение U величины и V величины этого пикселя в анализируемом изображении меньше соответствующего абсолютного значения U величины и V величины подобного пикселя в фоновом изображении (то есть изменение U величины и V величины является отрицательным), а величина Y этого пикселя в анализируемом изображении больше Y величины подобного пикселя в фоновом изображении (то есть изменение Y величины является положительным), то анализируемый результат этапа 12 будет также определен для согласования с заданным характерным признаком на этапе 16.

Кроме того, этап 12 дополнительно предусматривает вычисление разности первых величин каждого из группы пикселей между фоновым изображением и анализируемым изображением, и определение первого числа пикселей, каждый из которых имеет разность, меньшую первого заданного значения, а проанализированный результат этапа 12 будет определен для согласования с заданным характерным признаком на этапе 16, если отношение первого числа ко всему числу группы пикселей больше второго заданного значения. Первое заданное значение предпочтительно равно 100, а второе заданное значение предпочтительно равно 0,7.

На этапе 12, S, Y, U, V и I величины получают из детектирования, по меньшей мере, цветовой модели системы RGB, или цветовой модели формата HSI, или цветовой модели формата YUV для каждого из группы пикселей в анализируемом изображении и фоновом изображении. В общем, сначала детектируют величину системы RGB, а затем преобразуют в величины формата HSI и формата YUV.

В иллюстрируемом способе обнаружения дыма этап 13 предусматривает детектирование числа краевых (контурных) пикселей в группе пикселей и вычисление первой величины интенсивности каждого из краевых пикселей в анализируемом изображении и второй величины интенсивности каждого соответствующего пикселя в фоновом изображении с помощью оператора выделения краев, например операторов Превитта, Собела и Лапласа. Затем, если отношение первой величины интенсивности ко второй величине интенсивности для конкретного краевого пикселя меньше заданного значения (предпочтительно в диапазоне 0,2-0,75), то конкретный краевой пиксель первого числа краевых пикселей определяют как краевой пиксель размытости. Таким образом, выявляют число краевых пикселей размытости. Проанализированный результат этапа 13 будет определен для согласования с заданным характерным признаком на этапе 16, если отношение числа краевых пикселей размытости к числу краевых пикселей находится в пределах заданного диапазона. Заданный диапазон предпочтительно составляет 0,1-0,9.

В иллюстрируемом способе обнаружения дыма на этапе 14 анализируют яркость анализируемого изображения, изменяющуюся в течение заданного периода времени, путем вычисления времени элементарного возбуждения, предпочтительно вычисления времени одномерного элементарного возбуждения. Если частота мерцаний анализируемого изображения находится в диапазоне 0,5-5 Гц, то проанализированный результат будет определен для согласования с заданным характерным признаком на этапе 16.

В иллюстрируемом способе обнаружения дыма этап 15 предусматривает выявление центроида движущегося объекта и выявление, расширяется ли движущийся объект в заданный период времени, и проанализированный результат этапа 15 будет определен для согласования с заданным характерным признаком на этапе 16, если центроид является движущимся в направлении вверх или вниз в заданный период времени, тогда как движущийся объект расширяется в течение заданного периода времени.

Более конкретно, если центроид движущегося объекта непрерывно движется вверх в течение заданного периода времени, а площадь движущегося объекта расширяется в течение заданного периода времени, то дополнительно определяется, что горение является горением факельного типа. С другой стороны, если центроид движущегося объекта непрерывно движется вниз в специальном местоположении (например, потолке) в течение заданного периода времени, а площадь движущегося объекта расширяется в течение заданного периода времени, то дополнительно определяется, что горение является горением накопительного типа.

В варианте осуществления этап 14 и этап 15 выполняют, если проанализированные результаты этапа 12 и этапа 13 уже определены для согласования с заданным характерным признаком с помощью этапа 16, а этап 17 выполняют, если все проанализированные результаты, полученные на этапах 12-15, были определены для согласования с заданным характерным признаком на этапе 16. Однако для увеличения эффективности и уменьшения сложности способа обнаружения дыма этапы 12-15 могут быть выполнены произвольно и факультативно и не в специальной последовательности.

На фиг.2 иллюстрируется устройство для обнаружения дыма, соответствующее настоящему изобретению. Устройство для обнаружения дыма содержит прибор 21, фиксирующий изображения, анализирующий прибор 22, прибор 23 сравнения, определяющий прибор 24, базу 25 данных и прибор 26 тревожной сигнализации. Прибор 21 для фиксации изображений может быть вэб-камерой, кабельной камерой и так далее для фиксации видеосегмента, содержащего множество изображений, в котором, по меньшей мере, одно из изображений является фоновым изображением. Анализирующий прибор 22 может быть расположен в компьютере 20 для идентификации того, имеет ли, по меньшей мере, одно из множества изображений движущийся объект, для определения изображения, имеющего движущийся объект в качестве анализируемого изображения, для анализа изменения цветности, размытости края и частоты мерцаний анализируемого изображения и для определения активного рисунка движущегося объекта. Прибор 23 сравнения связан с анализирующим прибором 22 для сравнения проанализированных результатов, полученных анализирующим прибором 22, с заданным характерным признаком в базе 25 данных, а определяющий прибор 24 связан со сравнивающим прибором 23 для определения того, является ли движущийся объект дымом, если, по меньшей мере, один из проанализированных результатов, согласуется с заданным характерным признаком.

База 25 данных хранит заданный характерный признак, содержащий изменение цветности, размытость края, частоту мерцаний и активный рисунок, собранные, по меньшей мере, из одного предварительно определенного изображения, имеющего пробу дыма. Прибор 26 тревожной сигнализации, связанный с компьютером 20, предназначен для активации сигнала тревоги, когда движущийся объект определен определяющим прибором 24 как дым. Для увеличения точности определяющего прибора 24 в разных ситуациях пользователь может факультативно установить, который из проанализированных результатов, полученных из анализирующего прибора 22, должен согласовываться с заданным характерным признаком перед активацией прибора 26 тревожной сигнализации.

Подробные способы анализа изменения цветности, размытости края, частоты мерцаний и активного рисунка движущегося объекта были описаны в вышеупомянутых вариантах осуществления способа обнаружения дыма и иллюстрируются на фиг.1. В дополнение к техническим характерным признакам, описанным в иллюстрируемых вариантах осуществления, изменение цветности и размытость края изображения могут быть также проанализированы при использовании вычисления двумерного пространственного элементарного возбуждения.

На фиг.3 иллюстрируется устройство для детектирования дыма, соответствующее другому варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство для детектирования дыма содержит цифровой видеомагнитофон 30, прибор 31 для фиксации изображений, и прибор 36 тревожной сигнализации. Цифровой видеомагнитофон 30 содержит цифровую интегральную схему 37 обработки сигналов, которая содержит прибор 32 анализа цветности, прибор 33 анализа частоты мерцаний, прибор 34 анализа поведения и определяющий прибор 35.

Прибор 31 фиксации изображений фиксирует видеосегмент, содержащий множество изображений, в котором одно из множества изображений является фоновым изображением, а другое одно из множества изображений является анализируемым изображением, имеющим движущийся объект. Множество изображений передается и записывается в цифровом видеомагнитофоне 30. Прибор 32 анализа цветности анализирует изменение цветности анализируемого изображения, прибор 33 анализа частоты мерцаний анализирует частоту мерцаний анализируемого изображения, а прибор 34 анализа поведения детектирует центроид движущегося объекта и расширяется ли движущийся объект в пределах заданного периода времени. Определяющий прибор 35 сравнивает результаты, полученные, по меньшей мере, из прибора 32 анализа цветности или прибора 33 анализа частоты мерцаний или прибора 34 анализа поведения с заданным характерным признаком и определяет, является ли движущийся объект дымом, если, по меньшей мере, один из проанализированных результатов согласуется с заданным характерным признаком. В одном варианте осуществления определяющий прибор 35 может быть настроен определять, является ли движущийся объект дымом, если все проанализированные результаты согласуются с заданным характерным признаком.

Если движущийся объект определен определяющим прибором 35 как дым, то прибор 36 тревожной сигнализации, связанный с цифровой интегральной схемой 37 обработки сигналов, передаст сигнал тревоги к центральному управляющему компьютеру центра текущего контроля, приемнику сигнала задымления или сотовому телефону.

Кроме того, прибор анализа размытости края, анализирующий размытость края анализируемого изображения, может быть использован для замены, по меньшей мере, прибора 32 анализа цветности, или прибора 33 анализа частоты мерцаний, или прибора 34 анализа поведения. Например, прибор 33 анализа частоты мерцаний может быть заменен прибором анализа размытости края. Цифровой видеомагнитофон 30, безусловно, может дополнительно содержать прибор анализа размытости края помимо прибора 32 анализа цветности, прибора 33 анализа частоты мерцаний и прибора 34 анализа поведения.

Технические характерные признаки способов анализа прибора 32 анализа цветности, прибора 33 анализа частоты мерцаний, прибора 34 анализа поведения и прибора анализа размытости края были описаны в вышеупомянутых вариантах осуществления способа обнаружения дыма в соответствии с вариантом осуществления, иллюстрируемым на фиг.1.

На фиг.4 иллюстрируется устройство для обнаружения дыма, соответствующее другому варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство для детектирования дыма включает в себя прибор 41 фиксации изображений и прибор 46 тревожной сигнализации. Прибор 41 фиксации изображений содержит процессор 47 цифровых сигналов, который содержит анализирующий прибор 40 и определяющий прибор 45. Анализирующий прибор 40 содержит прибор 42 анализа цветности, анализирующий изменение цветности анализируемого изображения, прибор 43 анализа размытости края, анализирующий размытость края анализируемого изображения, и прибор 44 анализа частоты мерцаний, анализирующий частоту мерцаний анализируемого изображения. Определяющий прибор 45 связан с анализирующим прибором 40 для определения того, является ли движущийся объект дымом, путем сравнения проанализированного результата, полученного из анализирующего прибора 40, с заданным характерным признаком.

В одном варианте осуществления анализирующий прибор 40 дополнительно содержит прибор анализа поведения, выявляющий центроид движущегося объекта и расширяется ли движущийся объект в течение заданного периода времени, для увеличения точности определяющего прибора 45. Если движущийся объект определен определяющим прибором 45 как дым, то будет активирован прибор 46 тревожной сигнализации, связанный с процессором 47 цифровых сигналов.

База данных в иллюстрируемом устройстве для обнаружения дыма хранит много данных характерных признаков дыма, которые являются проанализированными результатами изображения дыма из множества документальных фильмов о пожаре или других источников. Заданный характерный признак дыма, функционирующий как пороговая величина, получен благодаря анализам и статистическим вычислениям в документальных фильмах о пожаре или других источниках. Кроме того, иллюстрируемое устройство для обнаружения дыма может дополнительно содержать задающее устройство, устанавливающее местоположение в фоновом изображении как неанализирующееся местоположение до определения одного из множества изображений как анализируемого изображения.

В соответствии с этим иллюстрируемые способ и устройство для обнаружения дыма могут точно определять, существует ли дым пожара в изображении, с тем, чтобы обнаружить пожар и дать сигнал о пожаре на ранней стадии пожара. Таким образом, пожар может быть потушен на ранней стадии, и могут быть предотвращены несчастье и несчастные случаи. Кроме того, устройство для обнаружения дыма может быть установлено в системе существующей сети или устройстве текущего контроля, что позволяет получить более хороший эффект обнаружения дыма без дополнительных затрат на конструирование или технические средства.

Очевидно, что описанное таким образом настоящее изобретение может быть изменено многими способами. Как будет очевидно квалифицированному специалисту в этой области техники, такие изменения не должны рассматриваться как отклонение от сущности и объема настоящего изобретения и все такие модификации, как предполагается, включены в объем следующей формулы изобретения.

Способ и устройство для обнаружения дыма фиксируют множество изображений; определяют одно из множества изображений как анализируемое изображение, если одно из множества изображений идентифицировано как имеющее движущийся объект; анализируют изменение цветности анализируемого изображения; анализируют, по меньшей мере, размытость края или частоту мерцаний анализируемого изображения; сравнивают, по меньшей мере, один из проанализированных результатов, полученных этапами анализа, с соответствующим заданным характерным признаком; определяют, что движущийся объект является дымом, если, по меньшей мере, один из проанализированных результатов согласуется с соответствующим заданным характерным признаком. Технический результат - высокая точность обнаружения дыма. 8 н. и 28 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ обнаружения дыма, включающий фиксацию множества изображений;
задание местоположения фонового изображения множества изображений, как неанализирующееся местоположение;
определение одного из множества изображений в качестве анализируемого изображения, если одно из множества изображений идентифицировано как имеющее движущийся объект;
анализ изменения цветности анализируемого изображения;
анализ, по меньшей мере, размытости края или частоты мерцаний анализируемого изображения;
сравнение, по меньшей мере, одного из проанализированных результатов, полученных на этапах анализа с соответствующим заданным характерным признаком; и
определение, является ли движущийся объект дымом, если, по меньшей мере, один из проанализированных результатов согласуется с соответствующим заданным характерным признаком.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно предусматривает активацию сигнала тревоги, когда движущийся объект определен как дым.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что анализ изменения цветности анализируемого изображения дополнительно включает анализ, по меньшей мере, одного изменения S, Y, U, V и I величин каждого пикселя, отображающего движущийся объект в анализируемом изображении.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что анализ размытости края анализируемого изображения дополнительно включает
выявление краевого пикселя (пикселей) во множестве пикселей, отображающих движущийся объект в анализируемом изображении, и анализ изменения величины интенсивности каждого краевого пикселя (пикселей).

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что анализ частоты мерцаний анализируемого изображения дополнительно включает анализ частоты мерцаний анализируемого изображения путем вычисления временного элементарного возбуждения.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно включает
анализ центроида движущегося объекта и расширяется ли движущийся объект в течение заданного периода времени.

7. Устройство для обнаружения дыма, включающее прибор, фиксирующий множество изображений;
задающий прибор, задающий местоположение в фоновом изображении множества изображений как неанализирующееся изображение;
анализирующий прибор, связанный с прибором фиксации изображений, определяющий одно из множества изображений в качестве анализируемого изображения, если одно из множества изображений идентифицировано как имеющее движущийся объект, анализирующий изменение цветности анализируемого изображения и анализирующий, по меньшей мере, размытость края или частоту мерцаний анализируемого изображения; и
определяющий прибор, связанный с анализирующим прибором для сравнения, по меньшей мере, одного из проанализированных результатов, полученных анализирующим прибором, с соответствующим заданным характерным признаком, и определяющий, является ли движущийся объект дымом, если, по меньшей мере, один из проанализированных результатов согласуется с соответствующим заданным характерным признаком.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что оно дополнительно включает прибор аварийной сигнализации, соединенный с определяющим прибором для активации сигнала тревоги, когда движущийся объект определен как дым.

9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что анализирующий прибор дополнительно включает прибор анализа цветности, анализирующий, по меньшей мере, одно изменение S, Y, U, V и I величин каждого пикселя, отображающего движущийся объект в анализируемом изображении.

10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что анализирующий прибор дополнительно включает, по меньшей мере, прибор анализа размытости края, выявляющий краевой пиксель (пиксели) во множестве пикселей, отображающих движущийся объект в анализируемом изображении, и вычисляющий изменение величины интенсивности каждого краевого пикселя (пикселей); или
прибор анализа частоты мерцаний, анализирующий частоту мерцаний анализируемого изображения с помощью вычисления временного элементарного возбуждения.

11. Устройство по п.7, отличающееся тем, что анализирующий прибор дополнительно включает прибор анализа поведения, анализирующий центроид движущегося объекта и расширяется ли движущийся объект в течение заданного периода времени.

12. Устройство по п.7, отличающееся тем, что анализирующий прибор является компьютером или интегральной схемой процессора сигналов.

13. Способ обнаружения дыма, включающий
фиксацию множества изображений, причем изображения содержат фоновое изображение и анализируемое изображение, имеющее движущийся объект;
анализ, по меньшей мере, одного изменения S, U, V и I величин каждого пикселя, отображающего движущийся объект в анализируемом изображении; и
определение, является ли движущийся объект дымом, путем сравнения проанализированных результатов, полученных этапом анализа с соответствующим заданным характерным признаком; и
определение одного из проанализированных результатов с соответствующим заданным характерным признаком, если величина S каждого пикселя меньше заданного значения.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что он дополнительно предусматривает активацию сигнала тревоги, когда движущийся объект определен как дым.

15. Способ по п.13, отличающийся тем, что этап определения дополнительно включает определение согласования проанализированных результатов с соответствующим заданным характерным признаком, если изменения абсолютного значения U величины и абсолютного значения V величины являются отрицательными при сравнении с фоновым изображением.

16. Способ по п.13, отличающийся тем, что комбинация этапа анализа и этапа определения дополнительно предусматривает
вычисление разности соответствующих I величин каждого пикселя, отображающего движущийся объект, между фоновым изображением и анализируемым изображением;
определение первого числа пикселей, каждый из которых имеет разность, меньшую, чем первая заданная величина; и
определение согласования проанализированных результатов с соответствующим заданным характерным признаком, если отношение первого числа всего числа пикселей, отображающих движущийся объект, больше второй заданной величины.

17. Способ по п.13, отличающийся тем, что этап анализа дополнительно предусматривает анализ, по меньшей мере, размытости края или частоты мерцаний анализируемого изображения.

18. Способ по п.13, отличающийся тем, что этап анализа дополнительно предусматривает анализ центроида движущегося объекта и расширяется ли движущийся объект в течение заданного периода времени.

19. Устройство для обнаружения дыма, включающее
прибор фиксации изображений, фиксирующий множество изображений, причем изображения содержат фоновое изображение и анализируемое изображение, имеющее движущийся объект;
анализирующий прибор, связанный с прибором фиксации изображений и анализирующий, по меньшей мере, одно изменение S, U, V и I величин каждого пикселя, отображающего движущийся объект в анализируемом изображении;
определяющий прибор, связанный с анализирующим прибором, для определения того, является ли движущийся объект дымом, путем сравнения проанализированных результатов, полученных из анализирующего прибора, с соответствующим заданным характерным признаком; и
определение того, соответствует ли один из анализированных результатов соответствующему определенному признаку, когда значение S каждого пикселя меньше заранее определенного значения.

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что анализирующий прибор дополнительно включает прибор анализа частоты мерцаний, анализирующий частоту мерцаний анализируемого изображения.

21. Устройство по п.19, отличающееся тем, что анализирующий прибор дополнительно включает прибор анализа размытости края, анализирующий размытость края анализируемого изображения.

22. Устройство по п.19, отличающееся тем, что анализирующий прибор дополнительно включает прибор анализа поведения, анализирующий центроид движущегося объекта и расширяется ли движущийся объект в течение заданного периода времени.

23. Способ обнаружения дыма, включающий
фиксацию множества изображений, причем изображения содержат фоновое изображение и анализируемое изображение, имеющее движущийся объект;
анализ размытости края анализируемого изображения, предусматривающий
выявление краевого пикселя (краевых пикселей) во множестве пикселей, отображающих движущийся объект в анализируемом изображении, обнаружение первого числа краевых пикселей и
обнаружение второго числа краевых пикселей размытости для первого числа краевых пикселей и
определение того, является ли движущийся объект дымом, путем сравнения проанализированных результатов, полученных этапом анализа, с соответствующим заданным характерным признаком; и определение того, соответствует ли один из проанализированных результатов определенному признаку, когда отношение второго числа к 1-му числу находится в определенном диапазоне.

24. Способ по п.23, отличающийся тем, что этап анализа дополнительно предусматривает
вычисление первого значения интенсивности каждого краевого пикселя в анализируемом изображении и второго значения интенсивности каждого соответствующего пикселя в фоновом изображении;
определение краевого пикселя первого числа краевых пикселей как пикселя размытости края, если отношение первого значения интенсивности краевого пикселя ко второму значению интенсивности соответствующего пикселя в фоновом изображении меньше заданной величины.

25. Способ по п.23, отличающийся тем, что этап анализа дополнительно предусматривает анализ, по меньшей мере, изменения цветности или частоты мерцаний анализируемого изображения.

26. Способ по п.23, отличающийся тем, что этап анализа дополнительно предусматривает анализ центроида движущегося объекта и расширяется ли движущийся объект в течение заданного периода времени.

27. Устройство для обнаружения дыма, включающее
прибор фиксации множества изображений, фиксирующий множество изображений, причем изображения содержат фоновое изображение и анализируемое изображение, имеющее движущийся объект; анализирующий прибор, связанный с прибором фиксации множества изображений, выявляющий краевой пиксель (краевые пиксели) во множестве пикселей, отображающих движущийся объект в анализируемом изображении, обнаруживающий 1-е число краевых пикселей и определение 2-го числа краевых пикселей размытости в 1-м числе краевых пикселей; и
определяющий прибор, связанный с анализирующим прибором для определения того, является ли движущийся объект дымом, путем сравнения проанализированных результатов, полученных анализирующим прибором, с соответствующим заданным характерным признаком; и определение того, соответствует ли один из проанализированных результатов определенному признаку, когда отношение второго числа к 1-му числу находится в определенном диапазоне.

28. Устройство по п.27, отличающееся тем, что анализирующий прибор дополнительно включает прибор анализа частоты мерцаний, анализирующий частоту мерцаний анализируемого изображения.

29. Устройство по п.27, отличающееся тем, что анализирующий прибор дополнительно включает прибор анализа цветности, анализирующий изменение цветности анализируемого изображения.

30. Устройство по п.27, отличающееся тем, что анализирующий прибор дополнительно содержит прибор анализа поведения, анализирующий центроид движущегося объекта и расширяется ли движущийся объект в течение заданного периода времени.

31. Способ обнаружения дыма, включающий
фиксацию множества изображений, причем изображения содержат
анализируемое изображение, имеющее движущийся объект;
анализ центроида движущегося объекта и расширяется ли движущийся объект в течение заданного периода времени; и
определение того, является ли движущийся объект дымом, путем сравнения проанализированных результатов, полученных этапом анализа, с соответствующим заданным характерным признаком, и определение того, совпадает ли один из проанализованных результатов с соответствующим установленным признаком, когда центроид движется в одном из направлении вверх или вниз в определенный период времени, когда движущийся объект расширяется в определенный период времени.

32. Способ по п.31, отличающийся тем, что этап анализа дополнительно предусматривает анализ, по меньшей мере, размытости края или изменение цветности анализируемого изображения.

33. Способ по п.31, отличающийся тем, что этап анализа дополнительно предусматривает анализ частоты мерцаний анализируемого изображения.

34. Устройство для обнаружения дыма, содержащее
прибор фиксации изображений, фиксирующий множество изображений, причем изображения содержат анализируемое изображение, имеющее движущийся объект;
анализирующий прибор, связанный с прибором захвата изображений, анализирующий центроид движущегося объекта и расширяется ли движущийся объект в течение заданного периода времени; и
определяющий прибор, связанный с анализирующим прибором для определения того, является ли движущийся объект дымом, путем сравнения проанализированных результатов, полученных анализирующим прибором, с соответствующим заданным признаком; и определение того, совпадает ли один из проанализованных результатов с соответствующим установленным признаком, когда центроид движется в одном из направлении вверх или вниз в определенный период времени, когда движущийся объект расширяется в определенный период времени.

35. Устройство по п.34, отличающееся тем, что анализирующий прибор дополнительно включает прибор анализа частоты мерцаний, анализирующий частоту мерцаний анализируемого изображения.

36. Устройство по п.34, отличающееся тем, что анализирующий прибор дополнительно включает, по меньшей мере, прибор анализа размытости края, анализирующий размытость края анализируемого изображения, или прибор анализа цветности, анализирующий изменение цветности анализируемого изображения.