【正文】 因邊界是連續(xù)的，所以每一個(gè)邊界點(diǎn)都可以用前一個(gè)邊界點(diǎn)對(duì)當(dāng)前邊界點(diǎn)所形成的角度來(lái)表示，于是。再?gòu)脑擁旤c(diǎn)的左右邊界像素用一定的“跟蹤準(zhǔn)則”從左下和右下兩個(gè)方法進(jìn)行跟蹤, 找到下一行的邊緣目標(biāo)點(diǎn)[44]。輪廓跟蹤的總體方法是[42]：首先根據(jù)“探測(cè)準(zhǔn)則”[43]搜索出輪廓線像素；其次使用一定的“跟蹤準(zhǔn)則”對(duì)第一步中像素的特征找出輪廓線上的其他像素。與此相對(duì)應(yīng)，如果M10/M01同時(shí)有規(guī)律地變化（如同時(shí)增大），則證明有高亮度的物體攝像機(jī)方向移動(dòng)，這樣可以排除干擾。矩是一種基于區(qū)域內(nèi)部的數(shù)字特征，對(duì)于給定的二值圖像，0表示背景，1表示目標(biāo)，那么它的矩陣表示如下： 公式（316）那么，代表目標(biāo)區(qū)域面積，和方向的一階矩可簡(jiǎn)化為和方向上的目標(biāo)點(diǎn)個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)，目標(biāo)區(qū)域的重心坐標(biāo)則可根據(jù)如下表達(dá)式計(jì)算: 公式(317)得到目標(biāo)區(qū)域的質(zhì)心后再和方向的一階矩（M10/M01），對(duì)于二值圖像來(lái)說(shuō)，可以將其簡(jiǎn)化為和方向上目標(biāo)點(diǎn)的個(gè)數(shù)?；鹧娴倪吘壸兓治鲈趯?shí)際操作中，由于火苗發(fā)生竄動(dòng)，火焰的尖角信息多體現(xiàn)在火焰圖像的上半部分，因此我們用矩陣法先計(jì)算區(qū)域目標(biāo)的重心。因此，用幾何函數(shù)來(lái)描述火焰影像面積的增長(zhǎng)規(guī)律是合理的。我們可以用幾何函數(shù)來(lái)描述火災(zāi)早期火焰的形成過(guò)程，其方程見(jiàn)公式(313)： 公式(313)式中：　y為火焰影像面積； t為測(cè)量時(shí)間；t0為火焰影像增長(zhǎng)的起始時(shí)刻； a、n為與可燃物特性參數(shù)?；鹧嬗跋衩娣e的變化規(guī)律我們使用CCD來(lái)攝取火災(zāi)的火焰影像，其影像灰度值將固定在特定的“閾值”取值范圍內(nèi)。實(shí)現(xiàn)圖像的獲取和圖像的數(shù)字化任務(wù)，為數(shù)字圖像處理作好準(zhǔn)備。硬件主要由圖像采集系統(tǒng)、數(shù)字計(jì)算機(jī)以及控制處理三個(gè)部分組成。設(shè)原圖像為，則閥值分割后的圖像為： 公式（312）這樣：g(x，y)=1時(shí)，則有火災(zāi)發(fā)生；g(x，y)=0時(shí)則無(wú)火災(zāi)發(fā)生。閥值迭代算法跟數(shù)學(xué)上的逐漸逼近和迭代類似。將現(xiàn)有當(dāng)前圖像與參考圖像進(jìn)行比較，計(jì)算二者差的圖像的公式為【37，38】： 公式（311）為一個(gè)差值圖像序列，表示與參考圖像的差別。設(shè)數(shù)字化圖像序列，為圖像區(qū)域的表示，為當(dāng)前圖像，為總圖像數(shù)。火焰圖像的處理就是用當(dāng)前圖像減去參考圖像而得到目標(biāo)圖像中不需要的圖像部分，而只保留所關(guān)心的圖像。其方法就是將圖像中具有一定涵義的不同區(qū)域進(jìn)行分割，使得這些區(qū)域不自相交，所得到的區(qū)域都具有相同的特性[36]。能夠保持圖像邊緣細(xì)節(jié)。二維中值濾波要比一維中值濾波效果好，能有效抑制噪聲的同時(shí)，不會(huì)干擾到圖像的邊緣信息。我們?cè)O(shè)輸入數(shù)據(jù)序列為，I為自然數(shù)集合或子集，窗口長(zhǎng)度為n，則濾波器輸出為： 公式（39）其中Med表示取的中值。在一維的情形下，中值濾波器是一個(gè)含有奇數(shù)像素的滑動(dòng)窗口。其基本原理：是對(duì)數(shù)字圖像中的某一點(diǎn)像素，用該點(diǎn)周圍小區(qū)域中的其他各點(diǎn)的灰度值的中值來(lái)代替該點(diǎn)灰度值。其中，線性濾波具有低通性，在去除噪聲的同時(shí)，也可能將圖像的邊緣搞模糊化了。為消除噪聲，校正失真，不讓干擾信息影響到后續(xù)圖像的識(shí)別，需要對(duì)圖像進(jìn)行濾波處理，使之恢復(fù)圖像的本來(lái)面貌，把圖像變成人眼容易觀察、機(jī)器容易識(shí)別的圖像。我們根據(jù)火災(zāi)特定的環(huán)境，取RGB三基色，再根據(jù)閾值大小得到火災(zāi)活動(dòng)的不同區(qū)域，從而排除非火災(zāi)因素，做出是火災(zāi)和非火災(zāi)的準(zhǔn)確判斷。 火災(zāi)圖像的預(yù)處理 我們知道火災(zāi)在燃燒過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量煙霧、火焰和高溫和各種氣體等。利用數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行火災(zāi)圖像識(shí)別的步驟為：① 對(duì)火災(zāi)圖像預(yù)處理，包括圖像增強(qiáng)、濾波、灰度化以及分割等操作[34]；② 利用圖像特性對(duì)這些物體加以識(shí)別或分類檢測(cè)出圖像中的物體；③ 圖像分割處理是將圖像中的目標(biāo)與背景進(jìn)行分離，以找出圖像中需要進(jìn)行處理的部分；④ 在提取了圖像中的目標(biāo)之后，要對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分析，以判斷該目標(biāo)是早期火災(zāi)現(xiàn)象還是其它的干擾現(xiàn)象，這就是數(shù)字圖像處理中的圖像識(shí)別問(wèn)題。在圖像型火災(zāi)識(shí)別技術(shù)中，數(shù)字圖像處理部分是火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)的核心，直接影響到報(bào)警系統(tǒng)的準(zhǔn)確率。它利用攝像頭對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)視，對(duì)攝取的視頻信號(hào)由圖像采集卡捕捉為數(shù)字圖像并輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)根據(jù)圖像特征進(jìn)行分析和處理，從而達(dá)到探測(cè)火災(zāi)的目的。利用圖像型火災(zāi)探測(cè)技術(shù)對(duì)早期火災(zāi)進(jìn)行識(shí)別，可以較好地區(qū)別其它干擾現(xiàn)象，準(zhǔn)確及時(shí)地發(fā)現(xiàn)火災(zāi)。 圖像型火災(zāi)識(shí)別技術(shù)在圖像智能建筑的大空間中，尤其是存在遮擋和周圍環(huán)境干擾時(shí)，實(shí)踐證明前面所介紹的火災(zāi)信息識(shí)別技術(shù)都難以達(dá)到較好的識(shí)別效果，存在著靈敏度和可靠性之間的矛盾。這兩者都是在今后報(bào)警系統(tǒng)信息識(shí)別技術(shù)中需要解決的難題。如該醫(yī)院就有兩種情況出現(xiàn)誤報(bào)警：①由于該醫(yī)院設(shè)有紅外線放射科，每天受理放射檢查的病號(hào)比較多，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間稍長(zhǎng)，紅外線放出來(lái)的信號(hào)也會(huì)被火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警接收產(chǎn)生故障報(bào)警信號(hào)，出現(xiàn)誤報(bào)。例如，當(dāng)火災(zāi)信息通過(guò)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)錄入時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)行識(shí)別判斷，還可以通過(guò)信息定位進(jìn)行信息識(shí)別，必要時(shí)還可以識(shí)別人為地錄入和城市遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)發(fā)來(lái)的信息識(shí)別。目前通用的通信數(shù)據(jù)信息識(shí)別的關(guān)鍵技術(shù)方法為有線性與無(wú)線性估計(jì)。表3—1為監(jiān)測(cè)接收某型號(hào)火災(zāi)報(bào)警控制器發(fā)送的數(shù)據(jù)。 圖35 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)與城市“119”消防網(wǎng)絡(luò)圖（3）計(jì)算機(jī)根據(jù)起火部位（或方位）打印系統(tǒng)打印報(bào)警單，圖36為打印窗口圖。同時(shí)還和城市“19”火災(zāi)報(bào)警網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相連，“119”火災(zāi)報(bào)警網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也同樣收到了火警信號(hào)，并視情予以處理。 圖33 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)局部區(qū)位圖 圖34 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警局部顯示屏圖通信數(shù)據(jù)信息識(shí)別的大致步驟為：（1）由設(shè)置在附屬醫(yī)院各個(gè)部位的火災(zāi)報(bào)警感應(yīng)探頭通過(guò)線制向計(jì)算機(jī)平臺(tái)輸送火警信號(hào)，由計(jì)算機(jī)通過(guò)軟件系統(tǒng)進(jìn)行通信數(shù)據(jù)處理。目前探測(cè)器的種類有感煙、感溫、感光（分為光焰、光電、紅外光焰、紫外光焰、圖像光焰）、氣體探測(cè)器。只有在前三層匹配正確情況下才去匹配協(xié)議類型，輔以系統(tǒng)/部件類型匹配（該條件可以沒(méi)有），找出數(shù)據(jù)格式的各種可能組合，通知相應(yīng)計(jì)算模塊，加以統(tǒng)計(jì)分析、存儲(chǔ)并出具分析報(bào)告及顯示分析結(jié)果，繼而判識(shí)數(shù)據(jù)有用的格式。利用數(shù)據(jù)分析將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行多模式匹配計(jì)算（如按ASCII碼、十六進(jìn)制碼、BCD碼等）。按照時(shí)間規(guī)律（即發(fā)生順序）、重復(fù)（數(shù)據(jù)）判定、地址信息、協(xié)議類型及系統(tǒng)/部件類型五層進(jìn)行一一分類。利用規(guī)則解析規(guī)則解析就是對(duì)輸入的規(guī)則（即現(xiàn)場(chǎng)規(guī)則）：如火警(fire/alarm)、故障(shield)等進(jìn)行存儲(chǔ)及剖析。為了抑制噪聲等干擾對(duì)信號(hào)斜率計(jì)算的影響，引入一個(gè)累加函數(shù)a(n)： 公式(34) 式中，u(x)為單位階躍函數(shù)，Sg為預(yù)設(shè)的一個(gè)閾值式：當(dāng)Sg0，只有信號(hào)幅值與其穩(wěn)態(tài)值RW算得的差值函數(shù)d(n)Sg時(shí)，才進(jìn)行累加運(yùn)算，否則累加函數(shù)a(n)歸0；當(dāng)差值函數(shù)d(n)再超過(guò)Sg時(shí)，再次開(kāi)始累加；對(duì)于Sg0時(shí)，只有信號(hào)幅值與穩(wěn)態(tài)值RW算得的差值函數(shù)d(n)Sg時(shí)，才進(jìn)行累加運(yùn)算，否則累加函數(shù)a(n)歸0，當(dāng)差值函數(shù)d(n)再超過(guò)Sg時(shí)，再次開(kāi)始累加。公式表示為RW(n) ＝ 公式(32)采用探測(cè)器輸出信號(hào)值的相對(duì)變化特征其中幅度變化的絕對(duì)值更便于判斷火災(zāi)是否發(fā)生。為此我們?cè)谕ㄐ艛?shù)據(jù)信息識(shí)別中必須堅(jiān)持做好以下工作：利用數(shù)據(jù)挖掘— 斜率算法分析引入斜率算法的目的是要達(dá)到能判斷 ：。這些火災(zāi)參數(shù)包括煙霧、溫度、火焰以及氣體成分等。依此類推，即可得到正確的通信數(shù)據(jù)，并最終確定通信設(shè)置的各種匹配的參數(shù)。Step8 ：計(jì)算結(jié)束。其步驟為：Step1 ：首先取i=0。非固定串模式匹配算法方式現(xiàn)在我們以8 位數(shù)據(jù)位、奇校驗(yàn)位、1位停止位的參數(shù)組合舉例來(lái)說(shuō)明該匹配全過(guò)程。數(shù)據(jù)信息的0/1量化串方式火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)采樣接收到的時(shí)間—電平值依照計(jì)算機(jī)本身的波特率進(jìn)行0/1字符串量化進(jìn)行操作，得到一組由0/1字符組成的正文串L符號(hào)。下面從波特率的辨識(shí)方式；數(shù)據(jù)信息的0/1量化串方式；非固定串模式匹配算法方式進(jìn)行分別研究。大多數(shù)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)控制器還有與CRT連接的通信接口串行相接。我們所說(shuō)的火災(zāi)信息識(shí)別是指火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)把一個(gè)信號(hào)變換成另一個(gè)信號(hào)的過(guò)程。這些識(shí)別方法的應(yīng)用與研究對(duì)進(jìn)行火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)分析與決策起著至關(guān)重要的作用。 由圖32可知，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的關(guān)鍵部分是火災(zāi)的識(shí)別技術(shù)。但是煙與溫度的最大頻率隨房間的形狀和尺寸而有所變化。了解火災(zāi)信號(hào)的頻譜性對(duì)于我們后面確定火災(zāi)探測(cè)器的頻率響應(yīng)范圍和火災(zāi)視頻算法有重要意義。表現(xiàn)為：①非火災(zāi)時(shí)有明顯的穩(wěn)態(tài)值；②火災(zāi)發(fā)生時(shí)信號(hào)顯示了比較明顯的正向（信號(hào)增加）趨勢(shì)特征；③信號(hào)的趨勢(shì)變化持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)，相比一些短暫但強(qiáng)烈的干擾脈沖信號(hào)是不同的。非結(jié)構(gòu)性火災(zāi)探測(cè)與其他典型的信號(hào)檢測(cè)相比顯得較困難，其原因是由于火災(zāi)信號(hào)檢測(cè)屬于非結(jié)構(gòu)性問(wèn)題：①人知道如何處理與判斷火災(zāi)，但較難用數(shù)學(xué)語(yǔ)言精確描述；②存在一些實(shí)際范例，可供人們學(xué)習(xí)；③最終的火災(zāi)信號(hào)的識(shí)別與判斷是一種聯(lián)想、預(yù)測(cè)過(guò)程。不同類型的火災(zāi)其最顯著的特征參量也存在差異。隨機(jī)性火災(zāi)的輸出信號(hào)，我們用x(t)表示。圖32 某大學(xué)附屬醫(yī)院火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)形式圖工程碩士學(xué)位論文 第三章 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)信息識(shí)別方法為研究起見(jiàn)，我們結(jié)合某大學(xué)附屬醫(yī)院的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)先研究一下火災(zāi)信號(hào)的特征，為后面研究火災(zāi)信號(hào)的識(shí)別方法服務(wù)。但每年的維修費(fèi)用比較高，分兩次維修，費(fèi)用在200000元左右。系統(tǒng)現(xiàn)有6名工作人家員，24小時(shí)輪流值班，每班2人。需要時(shí)每個(gè)控制器還可擴(kuò)展116個(gè)485通信口；(9) 實(shí)時(shí)的模擬量曲線、512條事件記錄、白天/黑夜靈敏度自動(dòng)調(diào)整功能、步行測(cè)試和輸出測(cè)試功能、微型熱敏打印機(jī)實(shí)現(xiàn)事件實(shí)時(shí)打印。(7) 可鍵盤編程或計(jì)算機(jī)離線編程，有豐富的矩陣控制功能。(2) 插卡式設(shè)計(jì)，單機(jī)可帶多個(gè)回路卡，一個(gè)回路卡可帶二回路，每回路最多可帶127個(gè)編碼點(diǎn)，擴(kuò)展性強(qiáng)；(3) 所有現(xiàn)場(chǎng)部件均集成CPU，采用分布智能、火災(zāi)智能算法、先進(jìn)的迷宮結(jié)構(gòu)、表面貼裝工藝和可靠的總線通信技術(shù)，且每個(gè)編碼器件的靈敏度可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行主機(jī)設(shè)置。圖31 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)全景圖該火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)產(chǎn)品采用的是海灣安全技術(shù)有限公司智能火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)。現(xiàn)就某大學(xué)附屬醫(yī)院設(shè)計(jì)安裝的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)加以分析研究。尤其在高層建筑、大型商場(chǎng)、通信樞紐、賓館酒店、高等院校等基礎(chǔ)設(shè)施中，按照國(guó)家建筑規(guī)范要求都必須設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。因此需要對(duì)所測(cè)得的信號(hào)做相應(yīng)的分析和處理，以能夠較為準(zhǔn)確的提取測(cè)試信號(hào)中的有用信息，為獲取研究被測(cè)物理現(xiàn)象、過(guò)程、系統(tǒng)提供正確的信息依據(jù)。工程碩士學(xué)位論文 第三章 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)信息識(shí)別方法第三章 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)信息識(shí)別方法信號(hào)中蘊(yùn)含著信息，信號(hào)中包含著某些反映被檢測(cè)物理過(guò)程或系統(tǒng)狀態(tài)和特性等方面的有用信息，它是認(rèn)識(shí)客觀事物內(nèi)在規(guī)律，研究事物之間相互關(guān)系、預(yù)測(cè)事物未來(lái)發(fā)展的重要依據(jù)。在這一章里全面介紹了智能建筑火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的概念、基本結(jié)構(gòu)、基本性能、基本要求和火災(zāi)探測(cè)器原理、報(bào)警系統(tǒng)的線制，以及傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、現(xiàn)代火災(zāi)報(bào)警的主要優(yōu)缺點(diǎn)等主要內(nèi)容。如圖29。指微處理器輸出的數(shù)字信號(hào)通過(guò)D/A（數(shù)/模）變換，變?yōu)槟M信號(hào)，去驅(qū)動(dòng)控制裝置動(dòng)作。如圖28。 圖27 輸入電路與微處理器連接采樣保持器將連續(xù)信號(hào)變?yōu)殡x散信號(hào)，A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)離散信號(hào)進(jìn)行量化，變成數(shù)字信號(hào)經(jīng)輸入口送到微處理器。對(duì)于模擬量火災(zāi)探測(cè)器，火災(zāi)探測(cè)器內(nèi)包括敏感元件和放大器兩部分，多路轉(zhuǎn)換器以后的電路在控制器內(nèi)。(a) 基本原理(b) 基本結(jié)構(gòu)圖26 現(xiàn)代火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)接口技術(shù)現(xiàn)代火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的接口電路包括輸入接口電路和輸出接口電路兩種：(1) 輸入接口電路。工作原理圖26是一個(gè)以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的基本原理。模擬量探測(cè)器的誕生，使得用軟件處理火災(zāi)信號(hào)的能力大大地提高，產(chǎn)生了許多新的算法，推動(dòng)了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)的進(jìn)步。而微型計(jì)算機(jī)極強(qiáng)的運(yùn)算能力、眾多的邏輯功能等優(yōu)勢(shì)，對(duì)改善和提高系統(tǒng)的快速性、準(zhǔn)確性、可靠性方面顯示出強(qiáng)大的生命力。傳統(tǒng)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)規(guī)模大小分為區(qū)域報(bào)警系統(tǒng)、集中報(bào)警系統(tǒng)、控制中心報(bào)警系統(tǒng)三種基本形式[27]。 傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是指1995年以前，我國(guó)生產(chǎn)的火災(zāi)探測(cè)器都是開(kāi)關(guān)量火災(zāi)探測(cè)器，由于探測(cè)器的輸出只有兩種狀態(tài)，用軟件方法進(jìn)行信號(hào)處理也十分簡(jiǎn)單，人們將這樣的系統(tǒng)稱為傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。一般采用專用的阻燃的雙膠線或電纜傳輸信號(hào)，傳輸距離最大為12001500m?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員只要將所使用的探測(cè)器的地址碼讀出，標(biāo)在設(shè)計(jì)圖上，然后在相應(yīng)的地址碼上將該部件的位置名稱輸入主機(jī)。(3) 預(yù)置編碼 。用電子編碼器通過(guò)有線的方法對(duì)探測(cè)器、模塊和火災(zāi)顯示器等進(jìn)行電子編碼。最早的編碼器用8位撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置地址碼，撥碼開(kāi)關(guān)按二進(jìn)制方式進(jìn)