MATLAB多参数结合火焰识别系统[GUI+多参数识别]

MATLAB多参数结合火焰识别系统[GUI+多参数识别]

一、课题介绍

本设计为基于MATLAB的火焰烟雾火灾检测系统。传统的采用颜色的方法，误识别大，局限性强。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bishe选题。

二、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。

三、GUI界面设计及预期图

GUI设计图

预期图

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

 

 

2、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！');

 

3、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

 

 

 

        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