KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.8
no.10
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pp.3475-3489
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2014
Here we present a simple flame detection method for an infrared (IR) thermal camera based real-time fire surveillance digital signal processor (DSP) system. Infrared thermal cameras are especially advantageous for unattended fire surveillance. All-weather monitoring is possible, regardless of illumination and climate conditions, and the data quantity to be processed is one-third that of color videos. Conventional IR camera-based fire detection methods used mainly pixel-based temporal correlation functions. In the temporal correlation function-based methods, temporal changes in pixel intensity generated by the irregular motion and spreading of the flame pixels are measured using correlation functions. The correlation values of non-flame regions are uniform, but the flame regions have irregular temporal correlation values. To satisfy the requirement of early detection, all fire detection techniques should be practically applied within a very short period of time. The conventional pixel-based correlation function is computationally intensive. In this paper, we propose an IR camera-based simple flame detection algorithm optimized with a compact embedded DSP system to achieve early detection. To reduce the computational load, block-based calculations are used to select the candidate flame region and measure the temporal motion of flames. These functions are used together to obtain the early flame detection algorithm. The proposed simple algorithm was tested to verify the required function and performance in real-time using IR test videos and a real-time DSP system. The findings indicated that the system detected the flames within 5 to 20 seconds, and had a correct flame detection ratio of 100% with an acceptable false detection ratio in video sequence level.
In this paper, we propose a deep learning structure suitable for embedded system. The flame detection process of the proposed deep learning structure consists of four steps : flame area detection using flame color model, flame image classification using deep learning structure for flame color specialization, $N{\times}N$ cell separation in detected flame area, flame image classification using deep learning structure for flame shape specialization. First, only the color of the flame is extracted from the input image and then labeled to detect the flame area. Second, area of flame detected is the input of a deep learning structure specialized in flame color and is classified as flame image only if the probability of flame class at the output is greater than 75%. Third, divide the detected flame region of the images classified as flame images less than 75% in the preceding section into $N{\times}N$ units. Fourthly, small cells divided into $N{\times}N$ units are inserted into the input of a deep learning structure specialized to the shape of the flame and each cell is judged to be flame proof and classified as flame images if more than 50% of cells are classified as flame images. To verify the effectiveness of the proposed deep learning structure, we experimented with a flame database of ImageNet. Experimental results show that the proposed deep learning structure has an average resource occupancy rate of 29.86% and an 8 second fast flame detection time. The flame detection rate averaged 0.95% lower compared to the existing deep learning structure, but this was the result of light construction of the deep learning structure for application to embedded systems. Therefore, the deep learning structure for flame detection proposed in this paper has been proved suitable for the application of embedded system.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.15
no.5
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pp.57-65
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2010
In this paper, we propose a new real-time algorithm detecting the flame and smoke in digital CCTV images. Because the forest fire causes the enormous human life and damage of property, the early management according to the early sensing is very important. The proposed algorithm for monitoring forest fire is classified into the flame sensing and detection of smoke. The flame sensing algorithm detects a flame through the conditional test at YCbCr color model from the single frame. For the detection of smoke, firstly the background range is set by using differences between current picture and the average picture among the adjacent frames in the weighted value, and the pixels which get out of this range and have a gray-scale are detected in the smoke area. Because the proposed flame sensing algorithm is stronger than the existing algorithms in the change of the illuminance according to the quantity of sunshine, and the smoke detection algorithm senses the pixel of a gray-scale with the smoke considering the amount of change for unit time, the effective early forest fire detection is possible. The experimental results indicate that the proposed algorithm provides better performance than existing algorithms.
Paik, Seung Hyun;Kim, Young Wung;Oh, Se Il;Park, Hong Bae
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.8
no.3
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pp.155-161
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2013
To reduce the personnel and material loss caused by fire, we propose the automatic fire extinguishing system based on the ignition point tracking using the flame detecter. This automatic fire extinguishing system is composed of the flame detecting system and the fire extinguishing system based on the water cannon. We study the method for the ignition point tracking and the automatic fire extinguishing using the water cannon and the flame detecter. The flame detecting system for the early fire detection and the ignition point tracking has to be satisfied the requirement of the detecting range and the flame detection time. So we study the signal process algorithm for an improvement of the flame detecting system.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.14
no.5
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pp.2156-2170
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2020
This paper presents a fire detection algorithm with a minimal false detection rate, intended for a thermal imaging surveillance environment, whose properties vary depending on temporal conditions of day or night and environmental changes. This algorithm was designed to minimize the false detection alarm rate while ensuring a high detection rate, as required in fire detection applications. It was necessary to reduce false fire detections due to non-flame elements occurring when existing fixed threshold-based fire detection methods were applied. To this end, adaptive flame thresholds that varied depending on the characteristics of input images, as well as the center of gravity of the heat-source and hot-source regions, were analyzed in an attempt to minimize such non-flame elements in the phase of selecting flame candidate blocks. Also, to remove any false detection elements caused by camera shaking, one of the most frequently raised issues at outdoor sites, preliminary decision thresholds were adaptively set to the motion pixel ratio of input images to maximize the accuracy of the preliminary decision. Finally, in addition to the preliminary decision results, the texture correlation and intensity of the flame candidate blocks were averaged for a specific period of time and tested for their conformity with the fire decision conditions before making the final decision. To verify the fire detection performance of the proposed algorithm, a total of ten test videos were subjected to computer simulation. As a result, the fire detection accuracy of the proposed algorithm was determined to be 94.24%, with minimum false detection, demonstrating its improved performance and practicality compared to previous fixed threshold-based algorithms.
Lim, Sung-Mook;Jung, Ki-Chang;Kim, Eung-Sik;Kim, Hong
Proceedings of the Korea Institute of Fire Science and Engineering Conference
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1997.11a
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pp.590-597
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1997
In this work, a new type of UV flame detection system was developed. In order to measure the performance of UV flame detector, various kinds of experiments was performed. The results show that the maximum response time of the UV flame detector is 0.2 seconds when the detection distance is one meter The advantages of this system include wide area, high speed response and high sensitivity. After testing the W flame detector in engine compartment it detected fire within 0.09 seconds and extinguished within 5 seconds. Hence, the UV flame detector can be applied in automatic fire suppression system for automobiles.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.16
no.4
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pp.43-52
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2011
With the rapid development of technology, skyscrapers are widely spread and they are tightly coupled. If fire occurs in a building, it is easily spread to neighboring buildings, resulting in the large number of victims and property damages. To remove fire disasters, the need for early fire detection techniques is increasing. To detect fire, detecting devices for heat, smoke, and flame have been used widely. However, this paper surveys and presents the latest research which focuses on early smoke and flame detection algorithms and systems with camera's input images. In addition, this paper implements and evaluates the performance of these flame and smoke detection algorithms with several types of movies.
In this paper, we propose the advanced fire-flame detection algorithm using camera image for better performance than previous sensors-based systems which is limited on small area. Also, previous works using camera image were depend on a lot of heuristic thresholds or required an additional computation time. To solve these problems, we use statistical values and divide image into blocks to reduce the processing time. First, from the captured image, candidate flame regions are detected by a background model and fire colored models of the fire-flame. After the probability models are formed using the change of luminance, wavelet transform and the change of motion on time axis, they are used for membership function of fuzzy logic. Finally, the result function is made by the defuzzification, and the probability value of fire-flame is estimated. The proposed system has shown better performance when it compared to Toreyin's method which perform well among existing algorithms.
The detection capability of UV flame detector in dust environment would be impaired. In this study, an experiment was conducted, in an effort to further understand the behavior of UV flame detector and to evaluate its detection capability in industry dust environment. Detergent powder, coal powder and dry extinguishing agent were selected as dust sources. Flaming sources include propane and gasoline flame. Experiment results indicate that dust can cause remarkable attenuation of UV flame radiation. The concentration of dust and the length of air layer where dust dispersed determine the reduction of radiation intensity. On the other hand, the attenuation of UV radiation also depends on the chemical and Physical properties of dust.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.9
no.9
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pp.977-982
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2014
In this paper, we propose a system which can detect the flame in real time from the high-quality IP camera. First, open directly the RTSP streams transmitted from the IP camera using the library FFmpeg as opening a video file. The second thing is to extract the background images from video signal using Gaussian mixture model. Then the foreground images are obtained through subtracting operation between the input image and the background image. Separated foreground image through a mathematical morphology operation are considered as candidate area. By analysing colour information and dynamic characteristics of the candidate area, flame is determined finally. Through the experiments with input videos from IP camera, the proposed algorithms were useful to detect flames.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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