CN106384102A - 一种带ir卡日夜两用数字网络摄像机火焰检测***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带IR卡日夜两用数字网络摄像机火焰检测***及方法，包括用于火焰检测的摄像机，所述摄像机包括镜头、红外灯、IR卡、图像传感器以及ARM芯片，IR卡上设置滤光片，镜头聚集被摄物体反射的光线透过IR卡上的滤光片至所述图像传感器上；还包括一光电转换模块。本发明采用带IR卡日夜两用主动红外摄像机，直接获取感光器颜色统计信息进行分析处理，日间获取的是可见光信息，夜间获取的是主要红外光信息，不需要对高清分辨率图像进行二次压缩处理，大大降低运算量，同时避免了环境照度低导致的热噪声对火焰检测的干扰，充分利用感光器获取的图像原始亮度、色彩信息，提高了火焰识别的效率和准确度。

Description

一种带IR卡日夜两用数字网络摄像机火焰检测***及方法
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，适用于对各种明火进行火焰识别并触发报警信号，特别涉及一种带IR卡日夜两用数字网络摄像机火焰检测***及方法。
背景技术
现有针对可见光的火焰识别模式及方法，从火焰形态特征上分主要有火焰静态特征检测，动态特征检测和静态、动态特征相结合的检测模式，此类检测方式没有充分利用火焰本身的物理特性，例如热度、亮度等信息；
从火焰颜色特征获取方式上分主要有普通彩色摄像机和感红外的摄像机，普通彩色摄像机只对可见光信息进行处理，感红外摄像机主要对红外光信息进行处理，此类检测模式对于高清分辨率摄像机通常需要进行二次压缩来提取火焰颜色信息进行运算处理。
上述检测算法设计复杂度高运算量大一般只能适用于与前端摄像机对接的后端X86架构的高性能处理器，或者需要在前端摄像机配置高性能专用DSP芯片协处理器进行运算处理，大大抬高了火焰检测的使用门槛。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，进而提供一种采用带IR卡日夜两用主动红外摄像机，直接获取感光器颜色统计信息进行分析处理，日间获取的是可见光信息，夜间获取的是主要红外光信息，不需要对高清分辨率图像进行二次压缩处理，大大降低运算量，同时避免了环境照度低导致的热噪声对火焰检测的干扰，充分利用感光器获取的图像原始亮度、色彩信息，提高了火焰识别的效率和准确度。
本发明是通过以下技术方案来实现的：一种带IR卡日夜两用数字网络摄像机火焰检测***，包括用于火焰检测的摄像机，所述摄像机包括镜头、红外灯、IR卡、图像传感器以及ARM芯片，IR卡上设置滤光片，镜头聚集被摄物体反射的光线透过IR卡上的滤光片至所述图像传感器上；
还包括一光电转换模块，图像传感器的信号输出端连接该光电转换模块，所述光电转换模块的信号输出端连接ARM芯片芯片，图像传感器经过光电转换成数字视频信号输出给所述ARM芯片；
ARM芯片对数字图像信号处理和火焰分析比对检测，叠加火焰检测结果并进行数据压缩之后，通过网络模块传输给后端解码显示设备，网络模块与后端解码显示设备无线数据传输。
作为优选的技术方案，红外灯在夜间能够主动发射波长850nm红外线。
作为优选的技术方案，图像传感器选用CCD工业相机或者CMOS。
作为优选的技术方案，所述IR卡带有红外线截止的滤光片和红外线不截止的滤光片，分别用于日间和夜间，红外截止的滤光片可以让波长400~700nm可见光通过，红外不截止的滤光片可以让波长400~700nm可见光和波长低于850nm红外线同时通过。
作为优选的技术方案，所述网络模块选WIFI模块或者3G/4G模块。
一种带IR卡日夜两用数字网络摄像机的火焰检测方法，具体包括以下几个步骤：
步骤一、ARM芯片接收到图像传感器获取的数字视频信号，其中包含BAYER格式的色彩阵列；
步骤二、通过ISP处理可以将BAYER格式的色彩阵列分成NxN块，分别获取到每一块的R红色、G绿色、B蓝色和Y亮度的统计值，通过对统计值的分析可以得到火焰检测结果；
步骤三、经上述步骤之后，通过对Bayer格式色彩阵列进行插值得到RGB色彩阵列；
步骤四、经上述步骤三的动作之后，接下来的RGB2YUV色彩转换矩阵可以实现日间获得彩色预览图像或夜间得到感红外的黑白图像；
步骤五、叠加前面得到的火焰检测结果对视频进行编码压缩；
步骤六、通过网络模块传输给后端解码显示设备，实现视频预览、录像、回放、响应火焰报警和警情处理。
RGB2YUV色彩转换矩阵，如表1所示，可以实现日间获得彩色预览图像或夜间得到感红外的黑白图像。其他的实施例只对可见光产生的图像进行处理，或者只对红外线产生的图像进行处理，本发明实施可以实现日夜两用正常实时监控需求，同时又能准确的进行火焰检测分析。
本发明的有益效果是：1、本发明采用带IR卡红外摄像机火焰检测方法，直接获取感光器颜色统计信息进行分析处理，不需要对高清分辨率图像进行二次压缩处理，大大降低运算量；
2、同时避免了环境照度低导致的热噪声对火焰检测的干扰，充分利用感光器获取的图像原始亮度、色彩信息，提高了火焰识别的效率和准确；
3、采用上述检测方法，集成日夜两用于一体，夜间主动发射红外光具备了一定的夜视效果同时不影响火焰检测功能效果，大大提高了摄像机的实用性；
4、不需要在前端摄像机增加额外的高性能DSP芯片协处理器，与之相应可以精简产品结构，减少不必要的功率消耗以及产生额外的热量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，（1）ARM芯片接收到图像传感器获取的数字视频信号，其中包含BAYER格式的色彩阵列；
（2）通过ISP处理可以将BAYER格式的色彩阵列分成NxN块，分别获取到每一块的R红色、G绿色、B蓝色和Y亮度的统计值，通过对统计值的分析可以得到火焰检测结果；
（3）通过对Bayer格式色彩阵列进行插值得到RGB色彩阵列；
（4）接下来的RGB2YUV色彩转换矩阵可以实现日间获得彩色预览图像或夜间得到感红外的黑白图像；
（5）叠加前面得到的火焰检测结果对视频进行编码压缩；
（6）通过网络模块传输给后端解码显示设备，实现视频预览、录像、回放、响应火焰报警和警情处理。
本实施例中，摄像机主要包括镜头、红外灯、IR卡、图像传感器以及ARM芯片，IR卡上设置滤光片，镜头聚集被摄物体反射的光线透过IR卡上的滤光片至所述图像传感器上；
图像传感器的信号输出端连接该光电转换模块，所述光电转换模块的信号输出端连接ARM芯片芯片，图像传感器经过光电转换成数字视频信号输出给所述ARM芯片；
ARM芯片对数字图像信号处理和火焰分析比对检测，叠加火焰检测结果并进行数据压缩之后，通过网络模块传输给后端解码显示设备，网络模块与后端解码显示设备无线数据传输。
本实施例中，网络模块选WIFI模块或者3G/4G模块，叠加火焰检测结果并进行数据压缩之后，通过3G/4G模块传输给后端解码显示设备，IR卡带有红外线截止的滤光片和红外线不截止的滤光片，分别用于日间和夜间。
红外截止的滤光片可以让波长400~700nm可见光通过，红外不截止的滤光片可以让波长400~700nm可见光和波长低于850nm红外线同时通过。
图像传感器通过光电转换，将镜头聚集被摄物体反射的光线转换为BAYER格式数据阵列。
ARM芯片进行一系列数字图像信号处理（ISP），其中包括图1中的NxN块RGBY统计信息，然后通过RGBY统计信息来进行检测比对分析得到火焰检测结果。
Bayer格式色彩阵列进行插值得到RGB色彩阵列。
在其他实施例中是对插值后的RGB色彩信息直接进行火焰检测比对分析，此方法仅适用于对单张图片进行分析处理而不适用于对视频图像进行实时分析。或者为了降低复杂算法的运算量使得火焰检测实时分析变得可行，对插值得到的RGB色彩阵列进行二次压缩得到更小分辨率的图像然后再进行火焰检测比对分析，而这个二次压缩的过程恰恰又对处理器的运算能力提出了更高的要求因此需要添加额外的DSP协处理器来完成；
RGB2YUV色彩转换矩阵，如表1所示，可以实现日间获得彩色预览图像或夜间得到感红外的黑白图像。其他的实施例只对可见光产生的图像进行处理，或者只对红外线产生的图像进行处理，本发明实施可以实现日夜两用正常实时监控需求，同时又能准确的进行火焰检测分析。
ARM芯片叠加前面得到的火焰检测结果并对视频进行编码压缩，通过网络传输给后端解码显示设备。
后端解码显示设备对接收到的压缩视频信号进行解码，进而实现视频预览、录像、回放、响应火焰报警、警情处理等功能。
本实施例中，直接获取感光器颜色统计信息进行火焰检测的分析处理，实现复杂度低，对处理器的运算能力要求低，直接在前端摄像机里完成火焰检测分析，日夜两用实时视频监控同时又能进行实时火焰识别检测。
本发明的有益效果是：1、本发明采用带IR卡红外摄像机火焰检测方法，直接获取感光器颜色统计信息进行分析处理，不需要对高清分辨率图像进行二次压缩处理，大大降低运算量；
2、同时避免了环境照度低导致的热噪声对火焰检测的干扰，充分利用感光器获取的图像原始亮度、色彩信息，提高了火焰识别的效率和准确；
3、采用上述检测方法，集成日夜两用于一体，夜间主动发射红外光具备了一定的夜视效果同时不影响火焰检测功能效果，大大提高了摄像机的实用性；
4、不需要在前端摄像机增加额外的高性能DSP芯片协处理器，与之相应可以精简产品结构，减少不必要的功率消耗以及产生额外的热量。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种带IR卡日夜两用数字网络摄像机火焰检测***，包括用于火焰检测的摄像机，其特征在于：所述摄像机包括镜头、红外灯、IR卡、图像传感器以及ARM芯片，IR卡上设置滤光片，镜头聚集被摄物体反射的光线透过IR卡上的滤光片至所述图像传感器上；
还包括一光电转换模块，图像传感器的信号输出端连接该光电转换模块，所述光电转换模块的信号输出端连接ARM芯片芯片，图像传感器经过光电转换成数字视频信号输出给所述ARM芯片；
ARM芯片对数字图像信号处理和火焰分析比对检测，叠加火焰检测结果并进行数据压缩之后，通过网络模块传输给后端解码显示设备，网络模块与后端解码显示设备无线数据传输。
2.如权利要求1所述的带IR卡日夜两用数字网络摄像机火焰检测***，其特征在于：红外灯在夜间能够主动发射波长850nm红外线。
3.如权利要求1所述的带IR卡日夜两用数字网络摄像机火焰检测***，其特征在于：图像传感器选用CCD工业相机或者CMOS。
4.如权利要求1所述的带IR卡日夜两用数字网络摄像机火焰检测***，其特征在于：所述IR卡带有红外线截止的滤光片和红外线不截止的滤光片，分别用于日间和夜间，红外截止的滤光片可以让波长400~700nm可见光通过，红外不截止的滤光片可以让波长400~700nm可见光和波长低于850nm红外线同时通过。
5.如权利要求1所述的带IR卡日夜两用数字网络摄像机火焰检测***，其特征在于：所述网络模块选WIFI模块或者3G/4G模块。
6.一种带IR卡日夜两用数字网络摄像机的火焰检测方法，其特征在于，具体包括以下几个步骤：
步骤一、ARM芯片接收到图像传感器获取的数字视频信号，其中包含BAYER格式的色彩阵列；
步骤二、通过ISP处理可以将BAYER格式的色彩阵列分成NxN块，分别获取到每一块的R红色、G绿色、B蓝色和Y亮度的统计值，通过对统计值的分析可以得到火焰检测结果；
步骤三、经上述步骤之后，通过对Bayer格式色彩阵列进行插值得到RGB色彩阵列；
步骤四、经上述步骤三的动作之后，接下来的RGB2YUV色彩转换矩阵可以实现日间获得彩色预览图像或夜间得到感红外的黑白图像；
步骤五、叠加前面得到的火焰检测结果对视频进行编码压缩；
步骤六、通过网络模块传输给后端解码显示设备，实现视频预览、录像、回放、响应火焰报警和警情处理。
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