СТВОРЕННЯ АЛГОРИТМУ АВТОМАТИЧНОГО ВИЯВЛЕННЯ ПОЛУМ’Я НА ОСНОВІ КОМП’ЮТЕРНОГО ЗОРУ З ВИКОРИСТАННЯМ ПРОГРАМНОГО СЕРЕДОВИЩА MATLAB

Abstract

Вступ. Алгоритми розпізнавання пожеж є досить складними, оскільки ознаки пожежі є нестатичні. Сьогодні усе більше науковців намагаються розробити алгоритми і методи, які даватимуть змогу виявляти загоряння на ранній стадії в потоці відео з високою точністю, без помилкових спрацювань. При створені таких алгоритмів виділяють чотири основних підходи. Це колірна сегментація полум'я, виявлення руху на зображенні, аналіз просторових змін яскравості та аналіз часових змін меж. Кожен такий підхід потребує розробки свого індивідуального алгоритму роботи, поєднання їх, що є досить складною задачею. Однак, в основі усіх алгоритмів лежить процес виділення характерних для вогню кольорів на зображенні. Існує дуже багато алгоритмів роботи, які використовують два чи три підходи і вони дають хороші результати. Розглянемо можливість використання програмного середовища MATLAB і його стандартних пакетів для створення системи виявлення полум’я. Мета роботи. Розробити алгоритм автоматичного виявлення полум’я на зображенні на основі аналізу пікселів, які ідентифікують колір полум’я та площі полум’я з використанням програмного середовища MATLAB, з метою подальшого створення надійної системи виявлення полум’я на основі комп’ютерного зору. Результати роботи. В програмному середовищі MATLAB є пакети Image Acquisition Toolbox і Image Processing Toolbox, які сумісно представляють собою середовища для розробки додатків для роботи із зображеннями, які можуть надходити із цифрових відеокамер, супутникових і авіаційних бортових датчиків та інших технічних пристроїв, в реальному режимі часу. Використовуючи їх, можна впроваджувати нові ідеї, в тому числі з розробки алгоритмів роботи розпізнавання загорання. Полум’я на відміну від диму має досить однорідну інтенсивність на фоні інтенсивності інших об’єктів. Тому розроблено масу алгоритмів розпізнавання пожежі на основі полум’я. Однак, на практиці розробити ефективний алгоритм роботи є непростою задачею, оскільки на досліджуваному зображенні можуть бути об’єкти, які мають ознаки полум’я. На зображенні необхідно вибрати пікселі з характерним кольором, які притаманні полум’ю. На цьому етапі було проаналізовано різні зображення на яких є полум’я у колірній моделі RGB і визначено середнє значення їх інтенсивності і середньоквадратичне відхилення (R, G і B). На основі отриманих значень проводилася сегментація зображення. Метою сегментації було виділення полум’я на зображенні. Однак, на зображенні можуть бути присутні і інші об'єкти, значення інтенсивностей пікселів яких збігаються з інтенсивністю пікселів полум’я. В результаті на сегментованому зображенні, крім полум’я, можуть виділилися і інші об'єкти. Виходячи з обраного раніше способу сегментації, можна припустити, що полум’я на цьому зображенні займає найбільшу площу. Тому було вибрано ще однин критерій для пошуку полум’я – на основі площі, що дало змогу видалити інші об'єкти, які не є полум’ям. На кінцевому етапі полум’я на зображенні виділяється прямокутником. Висновки. Розглянуто можливість використання програмного середовища MATLAB з пакетами Image Acquisition Toolbox і Image Processing Toolbox для створення системи виявлення полум’я на основі комп’ютерного зору. Функції пакетів дають змогу впроваджувати нові ідеї, при створенні алгоритмів автоматичного розпізнавання загорання. В статті розроблено алгоритм автоматичного виявлення полум’я на зображенні на основі аналізу пікселів кольору полум’я та площі полум’я. Проаналізовано різні зображення на яких є полум’я у колірній моделі RGB і визначено середнє значення їх інтенсивності і середньоквадратичне відхилення. На основі отриманих значень проводилася сегментація зображення. Експериментальні дослідження в програмному середовищі MATLAB показують працездатність розробленого алгоритму. Надалі, для створення надійної системи виявлення полум’я на основі комп’ютерного зору, пропонуємо розробити алгоритм, який би крім аналізу пікселів кольору полум’я аналізував межі, форму та полум’яне мерехтіння.