1、火焰检测火焰有着与众不同的特征，他的颜色、温度、形状以及跳 动的形式都可以作为识别的依据。下面，我们将从火焰的静态特征和动态特征两方面入手进行火焰识别。静态特征（颜色与形状）首先，火焰有着与众不同的颜色特征。描述其 颜色的模型有很多，图 7 就是其中一种，它可以由 RGB 空间经过简单比较计算得到。图 7 火焰颜色分布图由上图，任何 RGB 图像中只要满足 R=G 且 GB 的颜色都可以看作是火焰。图 8 中显示了由该模型对各种火焰的检测结果。虽然这种模型的误报会很多，但可以作为最初始的筛选手段排除掉最不可能是火焰的物体。图 8 火焰图片（上行）及相应颜色检测结果（下行）火焰的外形也是用来识别
2、的重要特征。一种模型是采用嵌套式轮廓模型。它默认火焰存在一个或几个燃烧点，火焰从这些燃烧点一层层的向外扩散。越到外层的地方其形状的可边度越大，而且是连续的。 图 9 展示了一个燃烧点的火焰模型，它由三层火焰轮廓组成，对于其右侧图 10 中的火焰经过该模型捕捉得到图11 结果。图 9 火焰模型 图 10 火焰图片 图 11 符合模型的火焰动态特征（频率）火焰是跳跃着的，或者说是移动变化着的。初看起来没有什么规律，其 实，经研究发现，火焰的外焰部分的运动存在一定频率。从图 12 中红色标出的火焰外焰部分来看，这些像素点在经历着有火焰和无火焰两种状态的切换，这个切换的频率经过计算是 10HZ。这样，
3、我 们通过捕捉这个 10 赫兹的特征可以进一步确认是否有火焰的存在。图 12 火焰外焰部分 图 13 外焰运动存在一定频率除此之外，火焰的运动是有能量变化的。燃 烧的物理变化和化学变化造成了火焰能量的不均衡分布。这 点可以作为区分火焰与其他颜色相似运动物体的特征。图 14 中红色衣服上被黑色边框划出的区域能量变化在其右侧显示，可见衣服的能量分布是均匀的（显示为均一灰色，没有亮暗变化）。与之对比，火焰的能量变化就显得非常不均匀，在能量分布图上看得到明显的亮暗变化。图 14 与火焰颜色接近图案的能量分布 图 15 火焰的能量分布烟雾检测烟雾的特征和火焰有着明显的不同，无论是静态的还是动态的。这样使
4、得我们可以将其与火焰识别分开处理。静态特征（外形与对比度） 烟雾在颜色上没有像火焰样存在明显的分布，而且颜色与烟雾的浓度有直接关系。淡淡的烟是半透明的，可以看到其后面的物体，而浓烟是灰黑的，完全挡住了后面的事物。这样，单独考虑烟雾的颜色便无法描述它的特征。然而，无论烟雾浓淡，它都会使后面的事物变得模糊，甚至被完全遮挡。我 们可以通过像素的对比度变化判断烟雾的有无。图 16 显示了通过对比度变化检测烟雾的结果。图 16 烟雾（上行）及通过对比度变化检测结果（下行）动态特征（扩散）烟雾的动态特征是烟雾区别于其他事物的重要特征。它具备以下特点：首先，烟雾以扩散的形式变化，可以假想存在一个或几个烟雾发生点，烟雾围绕这些点扩散开去（如图 17 和图 18 所示）；其次，与火焰类似，烟雾的边界变化也存在一个 3Hz 的频率；再有，烟雾的轮廓是清晰画面与被烟雾模糊画面的交界；最后，烟雾的运动是连续而且是非刚性的。这些特点决定了烟雾与行人，汽车等等前景运动物体有本质的不同。图 17 烟雾及其轮廓 图 18 扩散的烟雾及其轮廓
