66-边缘检测算子及其在火焰图像中的应用.doc

边缘检测算子及其在火焰图像中的应用徐小军,邵英,郭尚芬(海军工程大学电气与信息工程学院,湖北省武汉市430033)摘要:本文介绍了几种经典的火焰图像边缘检测算子,并利用这些算子进行火焰图像的边缘检测,总结出相对比较有效的火焰图像边缘检测算子,为进一步施行火焰特征参数的提取提供依据。关键词:火灾探测;火焰图像;边缘检测算子EdgeDetectionOperatorsandTheirApplicationinFlameImageXUXiao-jun,ShaoYing,GuoShang-fen(,NavalUniversityofEngineering,Wuhan430033,HubeiProvince,China)Abstract:Inthisarticle,':firedetection;flameimage;edgedetectionoperator1引言火焰图像是火灾图像探测方法的主要信息来源,其信息的丰富和直观,为早期火灾的辨识和判断奠定了基础。对火焰图像进行边缘检测既可以为火焰图像的恢复、增强和重构提供理论与方法,又可以为火焰特征的提取提供依据,成为火灾图像探测方法中不可缺少的一步。边缘一般是指图像中像素灰度有阶跃变化或屋顶状变化的那些像素的集合,可以粗略地分为阶跃边缘(stepedge)与屋顶边缘(roofedge),它存在于目标与背景、目标与目标、区域与区域、基元与基元之间[1]。边缘对图像识别和分析十分有用,它能勾画出目标物体轮廓,使观察者一目了然,包含了丰富的信息(如方向、阶跃性质、形状等),是图像识别中抽取的重要属性。近年来,随着数学和人工智能的发展,出现了一些新的边缘检测方法,如数学形态法[2]、小波变换法[3]、神经网络法、模糊检测法[4]、IFS边缘检测算子等等。而常用的方法有:基于一阶微分算子的罗伯特(Roberts)算子、索贝尔(Sobel)算子、Prewitt算子、坎尼(Canny)算子方法和基于二阶微分算子的拉普拉斯(Laplacian)算子。本文简要地介绍了几种经典算子的原理,设计了相关实验来提取火焰图像,并使用Matlab对火焰图像进行边缘检测,分析这几种经典算子的优劣,找出适合进行火焰图像边缘检测的最佳算子,以确保提取的火焰参数的准确性,提高火灾的判别精度。2边缘检测算子经典的边缘提取方法是考察图像的每个像素在某个邻域内灰度的变化,利用边缘邻近一阶或二阶方向导数变化规律,用简单的方法检测边缘,这种方法称为边缘检测局部算子法[5]。边缘检测的基本思想是通过检测每个像元和其邻域的状态,以决定该像元是否位于一个物体的边界上。如果每一个像元位于一个物体的边界上,则其邻域像元灰度值的变化就比较大