基于视频图像火灾检测技术,已成为火灾预警的新领域,本文提出了一种嵌入式视频图像火灾检测装置,适用于野外、仓库等大空间的火灾检测。该装置基于SOPC软硬协同技术,利用Altera提供的IP核和Avalon总线规范,构建Nios Ⅱ处理器系统,将图像的采集、存储、火灾检测和网络控制集成于一片FPGA。以火灾初期图像的动态特征为依据,实现火灾检测,并将检测结果和图像数据通过网络发送到远程PC显示,实现火灾预警与监控双重功能。装置以Altera公司型号为EP3C16F256C6的FPGA作为主控制器,选择Micron公司的CMOS图像传感器MT9M032作为图像采集设备,选择W5300作为网络传输芯片,选择Hnnix公司的H57V2562GTR SDRAM作为图像缓存并为程序运行提供存储空间。充分发挥FPGA的并行处理和Nios Ⅱ的数据处理优势,图像传感器驱动模块和网卡芯片的Avalon信号控制逻辑由Verilog HDL语言实现,网卡芯片的配置、图像数据的存储、火灾检测算法和数据传输均由Nios Ⅱ处理器完成。为提高图像数据的存储速度,采用DMA方式将图像数据缓存到SDRAM。装置以火灾初期火焰烟雾随时间变化的动态特征为依据,包括起始点不变、帧间重合和整体扩散三个特征,分析了动态特征导致相邻视频帧同一位置像素灰度值变化规律,并进行量化。首先对图像预处理,采用取样法将图像缩小为原来的1／4,进行中值滤波滤除图像中的噪声；然后采用改进的背景差分法和帧间相与提取疑似火灾区域,完成阀值分割并归一化处理,进行形态学处理,滤除其中的噪声和空洞,减少计算量和存储空间；最后采用统计像素灰度的方法提取量化火焰烟雾的动态特征,综合多帧图像进行加权判断,以确定是否有火灾发生。通过测试表明,该装置能够正常稳定工作,实现了对初期火灾的检测,有较好的成功率,具有集成度高,成本低、PCB布线简单、信号完整性好等特点。