基于MATLAB的火焰烟雾火灾检测系统

超、凢脫俗 2023-01-01 03:54 195阅读 0赞

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课题介绍

本设计为基于MATLAB的火焰烟雾火灾检测系统。结合火焰是实时动态跳跃的，采用面积增长率，角点和圆形度三个维度相结合的方式判断是否有火焰。该设计测试对象为视频，通过下一帧和上一帧的差异发现是否有火情，并可发出语音报警。本设计带有一个人机交互式GUI界面，界面友好。是个不错的毕设选题。

1.  算法流程

结合火焰的面积增长率，角点和圆形度三个维度综合判断。并且得出每帧图像火焰部分的该三个参数，实时显示在GUI上。

1.  GUI界面设计

![v2-9010a1a91f9aec28aa20ace7c9f7dc9e\_b.jpg][v2-9010a1a91f9aec28aa20ace7c9f7dc9e_b.jpg]

![v2-493ac293a79a5a45269bf8d6b71231af\_b.jpg][v2-493ac293a79a5a45269bf8d6b71231af_b.jpg]

四、程序附录

1.  读取视频

obj = VideoReader(uigetfile('*.mp4','选择视频'));%输入视频位置
    setappdata(0,'obj',obj);%设置全局变量
    Show_Frames=read(obj,1);%显示第一帧作为封面
    axes(handles.axes1);
    imshow(Show_Frames);
    set(handles.text16,'String','视频待识别...请稍等！');
     
    prompt={'输入图片名称序列号位数:'};
        defans={'3'};%默认三位数
        p=inputdlg(prompt,'输入位数',1,defans);
        numzeros=str2num(p{1});
       nz = strcat('%0',num2str(numzeros),'d');
     
    numFrames = obj.NumberOfFrames;% 帧的总数
    for k = 1 :5% 读取前15帧  numFrames
    frame = read(obj,k);%读取第几帧
    id=sprintf(nz,k);
    imwrite(frame,strcat('帧系列/',id,'.jpeg'),'jpeg');% 保存帧
    end

1.  视频读取分析

obj=getappdata(0,'obj');
    %fileName = 'test.mp4';                         %读取视频函数
    fileName = obj;                         %读取视频函数
    numFrames = obj.NumberOfFrames;                %帧的总数
    Framerate=obj.FrameRate; 
    Height=obj.Height;   
    Height%一个对象的行
    Width=obj.Width;  
    Width%一个对象的列
    a=0.06;
     
    a1=str2num(get(handles.edit1,'String'));
    s=str2num(get(handles.edit2,'String'));
    a2=str2num(get(handles.edit3,'String'));
     
    for i=a1:s:a2                
        set(handles.text15, 'String', strcat('#',num2str(i)));
        Process_Frames=read(obj,i);                %读取当前帧
        axes(handles.axes2);
        imshow(Process_Frames);%显示帧图像
        hsv=rgb2hsv(Process_Frames);               %获取当前帧H、S、V分量
     
        h=hsv(:,:,1);axes(handles.axes8);imshow(h);title('H分量图')
        s=hsv(:,:,2);axes(handles.axes9);imshow(s);title('S分量图')
        v=hsv(:,:,3);axes(handles.axes10);imshow(v);title('V分量图')
     
        [row,col]=find((h>23/24 | h<1/24));      %找出当前帧红色背景的像素坐标
        I_bw=zeros(Height,Width);
        leg=length(row);
        for j=1:leg
            I_bw(row(j),col(j))=1; 
        end
        I_bw=bwareaopen(I_bw,60);                   %去除杂质、删除小面积对象
        axes(handles.axes11);
        imshow(I_bw);
        title('去除杂质小面积对象');
     
        [row,col]=find(Process_Frames(:,:,1)>235 ); %获取当前帧R矩阵
        I_r_bw=zeros(Height,Width);
        leg=length(row);
        for j=1:leg
            I_r_bw(row(j),col(j))=1; 
        end
        I_r_bw=bwareaopen(I_r_bw,50);
     
        [row,col]=find(I_bw);                        %获取当前帧最终火焰图像
        leg=length(row);
        for j=1:leg
            I_r_bw(row(j),col(j))=1; 
        end
        K=imfill(I_r_bw,'holes');
        A=nowA(K);
     
        if leg~=0                       %判断是否有红色分量，有继续执行，无识别下一张图
            Process_Frames0=read(obj,i-3);                %读取上一帧
            hsv0=rgb2hsv(Process_Frames0);                %获取上一帧H、S、V分量
            h0=hsv0(:,:,1);
            s0=hsv0(:,:,2);
            v0=hsv0(:,:,3);
            [row,col]=find((h0>23/24 | h0<1/24)  );
            I_bw0=zeros(Height,Width);
            leg0=length(row);
            for j=1:leg0
                I_bw0(row(j),col(j))=1; 
            end
            I_bw0=bwareaopen(I_bw0,60);
     
            [row,col]=find(Process_Frames0(:,:,1)>235 );
            I_r_bw0=zeros(Height,Width);
            leg0=length(row);
            for j=1:leg0
                I_r_bw0(row(j),col(j))=1; 
            end
            I_r_bw0=bwareaopen(I_r_bw0,50);
            [row,col]=find(I_bw0);
            leg0=length(row);
            for j=1:leg0
                I_r_bw0(row(j),col(j))=1; 
            end
     
            if leg0~=0             %判断上一帧是否有红色分量
                K0=imfill(I_r_bw0,'holes');
                A0=beforeA(K0);
            else
                A0=0;
            end
     
            itedge=edge(K,'canny');  
     
     
     
            C=yuanxingdu(itedge,K,A)   %计算圆形度
            J=abs(A-A0)/A0             %计算火焰面积增长性        
            cnt=Harrris(itedge,a)      %计算角点数
            set(handles.text11, 'String', C);
            set(handles.text12, 'String', J);
            set(handles.text13, 'String', cnt);
     
    %         % 显示 
             if (J>0 & C<1)
                 set(handles.text16, 'String', '请注意：有火灾');
             end
     
         else
             set(handles.text16, 'String', '无有火灾');
               end
    end
    set(handles.text16, 'String', '识别完毕！');

1.  图片分析

[filename,pathname] = uigetfile({'*.jpeg;*.bmp;*.tif;*.png;*.gif','All Image Files'},'请选择一张图片');
    if filename == 0%如果没有选择，直接返回即可
        return;
    end
    strfullname = strcat(pathname,filename);%取得图像文件全名 
    I = imread(strfullname);%读取图片
    axes(handles.axes2)
    imshow(I);%显示图片
    title('测试图像')
     
     
     
        set(handles.text15, 'String', '识别单图');
        Process_Frames=I;                %读取当前帧
        hsv=rgb2hsv(Process_Frames);               %获取当前帧H、S、V分量
     
        h=hsv(:,:,1);axes(handles.axes8);imshow(h);title('H分量图')
        s=hsv(:,:,2);axes(handles.axes9);imshow(s);title('S分量图')
        v=hsv(:,:,3);axes(handles.axes10);imshow(v);title('V分量图')
     
        [row,col]=find((h>23/24 | h<1/24));      %找出当前帧红色背景的像素坐标
     
     
        Height=1080;                             %一个对象的行
        Width=1920;                               %一个对象的列
        I_bw=zeros(Height,Width);
        leg=length(row);
        for j=1:leg
            I_bw(row(j),col(j))=1; 
        end
        I_bw=bwareaopen(I_bw,60);                   %去除杂质、删除小面积对象
        axes(handles.axes11);
        imshow(I_bw);
        title('去除杂质小面积对象');
     
        [row,col]=find(Process_Frames(:,:,1)>235 ); %获取当前帧R矩阵
        I_r_bw=zeros(Height,Width);
        leg=length(row);
        for j=1:leg
            I_r_bw(row(j),col(j))=1; 
        end
        I_r_bw=bwareaopen(I_r_bw,50);
     
        [row,col]=find(I_bw);                        %获取当前帧最终火焰图像
        leg=length(row);
        for j=1:leg
            I_r_bw(row(j),col(j))=1; 
        end
        K=imfill(I_r_bw,'holes');
        A=nowA(K);
     
        if leg~=0                       %判断是否有红色分量，有继续执行，无识别下一张图
            %Process_Frames0=read(obj,i-3);                %读取上一帧
            Process_Frames0=imread('帧系列/003.jpeg'); 
            hsv0=rgb2hsv(Process_Frames0);                %获取上一帧H、S、V分量
            h0=hsv0(:,:,1);
            s0=hsv0(:,:,2);
            v0=hsv0(:,:,3);
            [row,col]=find((h0>23/24 | h0<1/24)  );
            I_bw0=zeros(Height,Width);
            leg0=length(row);
            for j=1:leg0
                I_bw0(row(j),col(j))=1; 
            end
            I_bw0=bwareaopen(I_bw0,60);
     
            [row,col]=find(Process_Frames0(:,:,1)>235 );
            I_r_bw0=zeros(Height,Width);
            leg0=length(row);
            for j=1:leg0
                I_r_bw0(row(j),col(j))=1; 
            end
            I_r_bw0=bwareaopen(I_r_bw0,50);
            [row,col]=find(I_bw0);
            leg0=length(row);
            for j=1:leg0
                I_r_bw0(row(j),col(j))=1; 
            end
     
            if leg0~=0             %判断上一帧是否有红色分量
                K0=imfill(I_r_bw0,'holes');
                A0=beforeA(K0);
            else
                A0=0;
            end
     
            itedge=edge(K,'canny');  
     
           a=0.06
     
            C=yuanxingdu(itedge,K,A)   %计算圆形度
            J=abs(A-A0)/A0             %计算火焰面积增长性        
            cnt=Harrris(itedge,a)      %计算角点数
            set(handles.text11, 'String', C);
            set(handles.text12, 'String', J);
            set(handles.text13, 'String', cnt);
     
    %         % 显示 
             if (J>0 & C<1)
                 set(handles.text16, 'String', '请注意：有火灾');
             end
     
         else
             set(handles.text16, 'String', '无有火灾');
               end

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