Thuật toán nhận dạng đám khói với vật liệu cháy thông thường trong không gian phức tạp (Phần 1)
Phát hiện sự cháy trong phòng, chống cháy nổ trong các tòa nhà, công sở, các địa điểm công cộng như sân bay, bến cảng đã đặt ra từ rất lâu và cũng đã có nhiều giải pháp, các giải pháp truyền thống cho vấn đề này thường là sử dụng sensor nhiệt, khói. Một số các yếu điểm của giải pháp truyền thống là thời điểm phát hiện thường chậm hơn nhiều so với thời điểm bắt đầu sự cháy cũng như phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và các yếu tố ảnh hưởng của môi trường hoạt động như không gian kín.
Hiện nay, việc sử dụng camera số gắn với các hệ thống xử lý thông tin (máy tính, mạng, internet) nhằm mục đích quan sát các khu vực cần bảo vệ đã và đang được triển khai và có xu thế phát triển ở Việt Nam. Đã có nhiều nghiên cứu về nhận dạng đám cháy thông qua nhận dạng ngọn lửa và nhận dạng đám khói, tuy nhiên vẫn còn nhiều trường hợp nhận dạng nhầm do có đối tượng có màu giống màu khói/lửa. Bài toán nhận dạng ngọn lửa đã được nhiều nghiên cứu và khả năng phát hiện ngọn lửa cao, tuy nhiên bài toán nhận dạng đám khói thường có tỷ lệ phát hiện đúng thấp hơn nhiều so với bài toán nhận dạng ngọn lửa do tính chất của đám khói: ở gần đám cháy khói có hình ảnh đậm đặc, càng lên cao càng loãng và làm mờ nền, nên khả năng khoanh vùng đối tượng khói là khó khăn hơn so với khả năng khoanh vùng ngọn lửa.
Việc nghiên cứu nhằm phát triển thuật toán nhận dạng đám khói, nâng cao độ chính xác là một hướng cần được nghiên cứu. Trước khi có sự cháy xuất hiện thì khói thường âm ỉ và xuất hiện trước, sau đó khi đám cháy đạt nhiệt độ đủ cao thì mới xuất hiện ngọn lửa. Vì vậy cảnh báo cháy sớm bằng cách phát hiện ra khói sẽ là bài toán có ý nghĩa thực thế cao trong cảnh báo cháy.
Việc nhận dạng khói có thể dựa các đặc trưng về màu sắc, tính lay động, tính phát triển lên cao của đám khói. Màu sắc là một đặc trưng tĩnh dễ nhận thấy của khói. Khi đám cháy mới bắt đầu, khói thường xuất hiện trước khi có lửa, màu sắc của khói có đặc trưng riêng, tuỳ thuộc vào chất liệu đốt cháy, nhiệt độ cháy. Do vậy, để xác định đám khói sẽ dựa vào các đặc trưng về màu sắc, tính lay động, và tính phát triển lên cao của đám khói.
Mục tiêu đạt được:
– Xác định đám khói thu được qua camera với các vật liệu cháy khác nhau.
- Các đối tượng có màu giống khói, hiện lên
- Phân bố màu sắc (phụ thuộc vào vật liệu cháy),….
- Lay động (cô lập ngọn lửa)
- Tính phát triển lên cao của đám khói
– Xây dựng mô hình đám khói
– Xác định vùng không gian của ngọn lửa (cô lập), tránh được các trường hợp nhầm đối tượng khác.
Các kỹ thuật được sử dụng để nhận dạng đám khói:
- Kỹ thuật sử dụng giá trị chuyển động trung bình của điểm anh
- Kỹ thuật khử nhiễu
- Kỹ thuật làm đầy đối tượng
- Kỹ thuật phát hiện đám khói dựa trên tính mờ nên
- Kỹ thuật khoanh vùng đối tượng chuyển động
Phần 2 chúng ta sẽ phân tích kỹ về các kỹ thuật được sử dụng để nhận dạng đám khói.
