王心瑜

摘要：當(dāng)前受到環(huán)境的影響，火災(zāi)事故發(fā)生的頻率也在不斷地增加，同時每年因為火災(zāi)也造成了很大的損失，還造成人員的傷亡。另外，火災(zāi)是社會不可忽視的問題，但當(dāng)前技術(shù)還存在一定的不完善，在火災(zāi)檢測與消防預(yù)警中還存在一定的不足。而圖像處理對于火災(zāi)檢測與消防預(yù)警具有重要的作用。本文首先闡述火災(zāi)報警系統(tǒng)的硬件設(shè)計，其次分析火災(zāi)報警系統(tǒng)的軟件設(shè)計，最后分析圖像處理在檢測火災(zāi)和消防報警中的采集與處理，以此根據(jù)火焰的特性來確定火焰的區(qū)域，進而使圖像系統(tǒng)更加具有時效性。

關(guān)鍵詞：圖像處理; 火災(zāi)檢測; 消防報警

1 ? 引言

根據(jù)一項調(diào)查可知，我國目前發(fā)生的火災(zāi)事故越來越多，給社會帶來了許多的損失，同時也造成了人員的傷亡。另外，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，我國也面臨著越來越多的消防安全問題。由于當(dāng)前房屋在建設(shè)的過程中，有著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、空間大、樓層高等特點，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)后，會給消防工作帶來許多困難。為了更好地保證人民生命與財產(chǎn)安全，需要運用一些技術(shù)加強火災(zāi)檢測與消防報警，而圖像處理對于火災(zāi)檢測和消防報警有重要的作用，因而進行研究很有必要。

2 ? 火災(zāi)報警系統(tǒng)的硬件設(shè)計

2.1 ?系統(tǒng)總體的設(shè)計

安防系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、消防系統(tǒng)都可以通過圖像處理表現(xiàn)出來。同時對于安防系統(tǒng)來說，其功能主要包括防盜、防火、防漏電等。本文主要是對防火系統(tǒng)和消防報警系統(tǒng)進行一定的研究，在防火檢測系統(tǒng)中主要有采集火災(zāi)信息的設(shè)計、消防報警處理模塊、遠程報警聯(lián)動模塊等。

2.2 ?采集火災(zāi)信息模塊

采集火災(zāi)信息模塊主要是利用攝像頭來實時監(jiān)測環(huán)境的變化，同時將這些采集到的信息進行一定的編碼處理，還有利于進行圖像的處理。在圖像處理中，可以對采集到的火焰圖像進行處理，采用灰化的處理方式，還可以使用一定的分割技術(shù)，如采用大津法閾值的方式。然后用區(qū)域的標(biāo)記法對高度進行一定的標(biāo)記，這樣方便將標(biāo)記區(qū)域中的圓形和面積進行計算，以此更好地設(shè)計出適合的圓形圖，也可以更好地對火焰進行識別處理。

2.3 ?消防報警的處理模塊

將圖像處理應(yīng)用于消防報警的系統(tǒng)中，要選擇處理速度快、性能較高的數(shù)字處理器，處理器要使用TMS320DM642，以及其他一些硬件設(shè)備。另外，在這種系統(tǒng)中，要采用攝像機和解碼芯片，以及液晶顯示器，這種系統(tǒng)的主要功能是將采集到的火災(zāi)信息可以通過圖像處理表現(xiàn)出來，同時還能運用算法進行分析、運算、處理、歸納，以此對火災(zāi)信息進行提取，也可以對火災(zāi)特征進行識別，進而可以在提取火災(zāi)圖像時，對火災(zāi)情況進行一定的追蹤，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有火災(zāi)發(fā)生時，系統(tǒng)進行報警，同時在報警模塊中發(fā)出警報信號。

2.4 ?遠程報警的聯(lián)動模式

這種模式是當(dāng)建筑物發(fā)生火災(zāi)時，在消防報警模塊中可以發(fā)出一定的信號，當(dāng)模塊系統(tǒng)判定為火災(zāi)時，利用網(wǎng)絡(luò)將火災(zāi)的信號發(fā)送到相應(yīng)的設(shè)備中，然后相應(yīng)的設(shè)備再通過太網(wǎng)傳入到監(jiān)控中心。另外，遠程報警聯(lián)動模塊主要是建筑物中的報警系統(tǒng)，實現(xiàn)聯(lián)動的方式主要有兩種作用，一種作用是當(dāng)建筑物中發(fā)生了火災(zāi)后，報警系統(tǒng)能夠?qū)⒒馂?zāi)情況發(fā)送給相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)，這樣通過網(wǎng)絡(luò)進行報警。另一種作用是當(dāng)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)接收到監(jiān)控中心的信息時，會發(fā)出解除火災(zāi)的信號。

3 ? 火災(zāi)報警系統(tǒng)的軟件設(shè)計

3.1 ?建立開發(fā)軟件環(huán)境

為了使DSP芯片能夠發(fā)揮高性能，一些公司開發(fā)出了具有高集成特點的開發(fā)環(huán)境的軟件，這種軟件可以執(zhí)行多個任務(wù)，同時具有可視化的特點，使用開發(fā)環(huán)境的軟件，可以讓使用者對DSP芯片進行一定的編程、設(shè)計、分析等。

3.2 ?基于環(huán)境軟件的框架程序化結(jié)構(gòu)

在用環(huán)境軟件完成消防報警系統(tǒng)后，要對這款軟件進行一定的設(shè)計，設(shè)計的內(nèi)容首先要完成芯片的解鎖，同時對編碼芯片進行初始化的管理，然后將采集到的火焰信息進行灰度化處理，也可以進行二值化的圖像處理，進而根據(jù)火災(zāi)的特征，對報警信息進行一定的判斷。最后要將處理好的圖像進行編碼，編碼后可以在顯示器表現(xiàn)出來。

3.3 ?火焰圖像檢測的設(shè)計

在進行火災(zāi)與報警系統(tǒng)的設(shè)計中，進行火焰的檢測是設(shè)計中的核心內(nèi)容，這關(guān)系到發(fā)生火災(zāi)時，能否準(zhǔn)確地進行報警，而火焰檢測的算法還可以將采集到的圖像進行一定的識別。

4 ? 圖像處理在檢測火災(zāi)和消防報警中的采集與處理

4.1 ?圖像采集

檢測火災(zāi)和消防報警，主要是通過圖像采集卡實現(xiàn)的。圖像采集卡主要是將圖像的采集與處理進行一定的聯(lián)系，進而將圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息并進行一定的輸入。

4.2 ?圖像的預(yù)處理

圖像預(yù)處理主要是將火災(zāi)與消防中的圖像進行保存或者是恢復(fù)其中的有效信息，同時對于無用的信息進行清除，以此讓圖像中的數(shù)據(jù)特征能夠呈現(xiàn)最大化的特征，還能在一定程度上對數(shù)據(jù)進行簡化，這也是提高圖像利用率的一種方式。另外，在火災(zāi)與消防中的圖像主要有增強、濾波處理、圖像分割的研究。在圖像增強方面，主要對火災(zāi)與消防中的視覺效果進行改善，如針對火焰和消防報警的特征，將原有的圖像經(jīng)過一定的處理，增強圖像的畫質(zhì)，也可以對圖像的質(zhì)量和信息量進行一定的改善。此外，圖像增強主要有兩種方式，一種方式是頻率域法，而另一種方式是空間域法，這兩種方式對圖像的增強都能起到一定的作用。

4.3 ?圖像的濾波處理

圖像在采集的過程中會受到一些因素的影響，如受到設(shè)備不完善的影響，使得圖像產(chǎn)生噪音，而圖像的濾波處理，就是控制圖像中的噪音。圖像濾波的處理方法一般采用均值濾波、中值濾波、最小化濾波、最大化濾波。以下是各種濾波的介紹。首先，均值濾波在對圖像進行處理時，并不能保護相關(guān)的圖像的細節(jié)，這樣會使得圖像變得不清晰，同時也不利于提取圖像，因而，在火災(zāi)檢測與消防報警中，主要采用的是中值濾波的方式。中值濾波主要將濾波中的最小值與最大值都視為噪音，同時用中心像點的灰度代替濾波中的中值，進而在一定程度上減少噪音。此外，在圖像的分割方面，為了更好地理解、分析、提取圖像中的信息，需要對圖像進行一定的分割，本系統(tǒng)可以根據(jù)火焰與消防報警的特點來選擇差影法對圖像進行分割。

4.4 ?圖像特征的識別

將圖像應(yīng)用在火災(zāi)與報警中，可以根據(jù)火焰的特性來識別圖像，主要是根據(jù)火焰的顏色來進行特征的識別。當(dāng)前，RGB顏色模型是識別顏色的一種體現(xiàn)，這種模型可以根據(jù)顏色的發(fā)光來進行，當(dāng)發(fā)出的光有重合時，色彩相混會影響到圖像特征的提取。

5 ? 結(jié)語

本設(shè)計主要是以圖像處理為基礎(chǔ)，將圖像處理應(yīng)用在火災(zāi)檢測與消防報警中，首先是進行一定的預(yù)處理，然后根據(jù)相關(guān)的算法對火焰的圖像進行一定的處理，之后要建立開發(fā)軟件環(huán)境、基于環(huán)境軟件的框架程序化結(jié)構(gòu)和火焰圖像檢測的設(shè)計，這樣可以根據(jù)圖像的視頻來處理火災(zāi)的報警系統(tǒng)，進而通過不同的角度來對火焰圖像的信號進行接收，也可以將拍到的火焰特征根據(jù)相關(guān)的算法來獲取數(shù)據(jù)，以此實現(xiàn)火災(zāi)檢測與報警的功能。

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