图像监测是矿井火灾火焰主要感知方法，但受矿井光源干扰.图像圆形度和矩形度方法受摄像机安装位置、拍摄目标图像角度影响大，难以排除矿井光源的干扰.本文揭示了圆形灯、正方形灯和长方形灯等矿井光源图像实际边界周长近似等于其等面积矩形图像边界周长，火焰图像实际边界周长明显大于其等面积矩形图像边界周长的特点.提出图像顺滑度计算方法，用形状与外接矩形图像相似、面积与目标图像面积相等的相似矩形周长，除以图像实际边界周长的比值，表示图像顺滑度.目标图像顺滑度数值越小，说明图像边界越不顺滑、凸凹越严重.提出基于图像顺滑度的矿井外因火灾识别及抗干扰方法，计算目标图像顺滑度，根据矿井光源图像顺滑度数值较大，而火焰图像顺滑度数值较小，区分火焰与矿井光源.本方法不受矿井光源形状、摄像机距检测目标距离和图像大小、摄像机安装位置及其拍摄检测目标的角度等影响，适应范围广，识别准确率高.试验研究表明，顺滑度识别火灾火焰图像准确率为98.1%,召回率为97.9%;矩形度识别准确率为81%,召回率为78.9%;圆形度识别准确率仅为33.3%,召回率为28.9%.

国家自然科学基金项目(52364017)；国家重点研发计划项目(2016YFC0801800)；

1 矿井光源和火焰图像特征
1.1 矿井光源图像特征
1.2 火焰图像特征
2 矿井光源和火焰图像顺滑度计算
2.1 图像顺滑度计算方法
2.2 矿井光源图像顺滑度计算
2.3 火焰图像顺滑度计算
3 基于图像顺滑度的矿井外因火灾识别及抗干扰方法
1)采集图像并二值化处理：
2)计算目标图像面积：
3)计算目标图像最小外接矩形的长宽比：
4)计算目标图像等面积矩形周长：
5)计算目标图像周长：
6)计算目标图像顺滑度与报警判别：
7)应急响应：
4 试验研究与方法对比分析
4.1 矿井光源图像顺滑度试验
4.2 火焰图像顺滑度试验
4.3 报警阈值选取与识别试验结果分析
4.3.1 报警阈值选取
4.3.2 识别结果分析
4.4 本方法与圆形度和矩形度识别方法消融对比
4.4.1 算法结构对比
4.4.2 识别效果对比分析
4.4.3 识别准确率及召回率对比分析
5 结 论

[1]孙继平,李小伟.基于图像顺滑度的矿井外因火灾识别及抗干扰方法研究[J].中国矿业大学学报,2025,54(01):215-226.