火的发明和使用给人们的生产和生活带来了极大的便利,是人类社会从此进入文明时代的重要标志之一。如果使用方法不当,也会给人们的生命和财产带来隐患。由于传感器具备性价比高,易于安装等优点,所以早期的火灾探测和报警主要是通过传感器方法来实现。然而传感器自身存在响应时间慢、灵敏度低、在比较广阔空间里安装困难等诸多缺点,难以满足火灾发生早期探测和预警的需求。一般情况下火灾发生前期首先会产生烟雾,如果能够通过火灾发生前的烟雾特征分析及早地发现火灾险情,就能够大大降低火灾给人们带来的生命和财产安全的威胁。针对野外烟雾距离较远以及背景云雾干扰导致等因素导致现有的算法研究中准确率低,误检率较高等问题,本文基于深度特征对野外烟雾识别的算法和系统设计进行了系统研究,研究的主要工作概括如下:(1)针对目前面向森林的公开烟雾数据集的数量比较少,且大多数的烟雾数据集都只包括浓烟的数据集的问题,本文建立了包含轻烟和浓烟的烟雾识别数据集。针对现有的烟雾数据集不足之处,通过网上爬取烟雾数据集、实地拍摄烟雾视频以及调取景区监控视频等多种烟雾数据采集方式获得了烟雾识别的原始数据集,并将原始数据集的烟雾细分为浓烟和轻烟两部分。其次针对原始烟雾数据集较少的问题,对原始数据集进行了适当扩充。最终建立的烟雾识别数据集不但能够充分满足课题研究的需要,而且极具本文研究特色。(2)为了满足面向野外烟雾检测的需求,本文设计了一种基于空洞卷积的改进的VGG16C-smoke方法。本文首先将HOG特征和LBP特征融合进行野外烟雾识别,识别的准确率有了一定的提升但是,轻烟识别的准确率较低。其次,本文重点研究了基于深度特征提取的野外烟雾识别算法,深度特征能够避免人工特征提取的主观性,能够提取到最适合烟雾的特征。实验测试表明,相对于手工特征提取识别烟雾而言,VGG深度特征能够较好地识别烟雾,特别是能够较好地识别轻烟。但是火灾初期轻烟在图像上不明显,VGG16网络的感受野有限,而空洞卷积能够在不增加池化层的况下增加感受野的范围,这时候轻烟就能较好地显示。本文通过在VGG16网络中加入空洞卷积设计了一种VGG16C-smoke方法。经过实验测试表明本文中提出的VGG16C-smoke的网络对于轻烟的准确率能够达到94.8%。(3)在上述工作的基础上实现了基于深度特征的野外烟雾识别系统。本文设计的基于深度特征的野外烟雾识别系统,主要包含烟雾数据预处理、烟雾检测和烟雾识别与报警三个模块。系统设计内容包括提取疑似烟雾区域、基于HSV通道初筛烟雾,烟雾的种类细分成浓烟和轻烟。最后对设计完成的系统功能和性能进行全面测试,系统能够较好地识别出轻烟和浓烟。