基于图像顺滑度的矿井外因火灾识别及抗干扰方法研究

作     者：孙继平 李小伟 SUN Jiping;LI Xiaowei

作者机构：中国矿业大学(北京)人工智能学院北京100083 

出 版 物：《中国矿业大学学报》 (Journal of China University of Mining & Technology)

年 卷 期：2025年第54卷第1期

页      面：215-226页

核心收录：

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52364017) 国家重点研发计划项目(2016YFC0801800) 

主　　题：矿井火灾 图像顺滑度 图像边界 火灾监测 图像识别 

摘      要：图像监测是矿井火灾火焰主要感知方法,但受矿井光源干扰.图像圆形度和矩形度方法受摄像机安装位置、拍摄目标图像角度影响大,难以排除矿井光源的干扰.本文揭示了圆形灯、正方形灯和长方形灯等矿井光源图像实际边界周长近似等于其等面积矩形图像边界周长,火焰图像实际边界周长明显大于其等面积矩形图像边界周长的特点.提出图像顺滑度计算方法,用形状与外接矩形图像相似、面积与目标图像面积相等的相似矩形周长,除以图像实际边界周长的比值,表示图像顺滑度.目标图像顺滑度数值越小,说明图像边界越不顺滑、凸凹越严重.提出基于图像顺滑度的矿井外因火灾识别及抗干扰方法,计算目标图像顺滑度,根据矿井光源图像顺滑度数值较大,而火焰图像顺滑度数值较小,区分火焰与矿井光源.本方法不受矿井光源形状、摄像机距检测目标距离和图像大小、摄像机安装位置及其拍摄检测目标的角度等影响,适应范围广,识别准确率高.试验研究表明,顺滑度识别火灾火焰图像准确率为98.1%,召回率为97.9%;矩形度识别准确率为81%,召回率为78.9%;圆形度识别准确率仅为33.3%,召回率为28.9%.