[發(fā)明專利]基于ROI平均圖像分析的燃?xì)饧訜釥t火焰實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610003291.9
• 申請(qǐng)日: 2016-01-04
• 公開（公告）號(hào): CN105678295B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐望明;伍世虔;邱奕敏;鄭超兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/20
• 分類號(hào): G06K9/20;G06K9/46
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了屬于工業(yè)加熱爐火焰視頻監(jiān)控領(lǐng)域的一種基于ROI平均圖像分析的燃?xì)饧訜釥t火焰實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法。包括以下步驟：1)采用人機(jī)交互方式設(shè)置火焰感興趣區(qū)域(ROI)；2)從火焰監(jiān)控視頻流中提取ROI圖像并計(jì)算平均圖像；3)對(duì)ROI平均圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括平滑去噪、閾值分割、形態(tài)學(xué)處理，確定最可能的火焰像素區(qū)域；4)從預(yù)處理結(jié)果圖像中提取火焰特征，包括火焰區(qū)域面積、平均亮度、質(zhì)心和火焰顏色主成分；5)綜合分析火焰特征，建立判定規(guī)則，自動(dòng)識(shí)別火焰燃燒狀態(tài)并輸出；6)利用歷史數(shù)據(jù)建立離線自學(xué)習(xí)模型，優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)，提升方法的魯棒性。本發(fā)明可用于對(duì)單火嘴或多火嘴燃?xì)饧訜釥t燃燒工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，為工業(yè)生產(chǎn)提供安全保障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工業(yè)加熱爐火焰視頻監(jiān)控領(lǐng)域，具體涉及一種基于ROI平均圖像分析的燃?xì)饧訜釥t火焰實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)

燃?xì)饧訜釥t在石油、化工、鋼鐵等生產(chǎn)企業(yè)中地位舉足輕重，火焰燃燒狀況是其工況最直接的反映，一般要求保證火焰充分、穩(wěn)定地燃燒，避免因爐膛熄火而引發(fā)安全事故。因此要在生產(chǎn)過程中對(duì)爐膛火焰燃燒狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在工況異常時(shí)及時(shí)提供報(bào)警信息并采取應(yīng)對(duì)措施。目前已有的火焰自動(dòng)監(jiān)測(cè)手段，常采用單點(diǎn)的紫外線、紅外線或可見光光電傳感元件，利用火焰亮度或閃爍頻率來判斷火焰燃燒狀況，輸出開關(guān)量為監(jiān)控處理系統(tǒng)提供判斷依據(jù)，存在探頭視角小、易被煙灰玷污、參數(shù)整定困難、易被火焰串?dāng)_現(xiàn)象影響等諸多問題，其誤報(bào)率和漏報(bào)率較高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，基于視頻/圖像處理的爐膛火焰監(jiān)測(cè)技術(shù)不僅看火直觀、形象，而且能充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算處理能力，自動(dòng)采集圖像、提取火焰特征、進(jìn)行燃燒診斷、存儲(chǔ)事故圖像等。國內(nèi)外現(xiàn)有火焰視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要用于燃煤或燃油工業(yè)加熱爐火焰的監(jiān)測(cè)，已有的圖像處理方法并不適用于燃?xì)夤I(yè)加熱爐的火焰監(jiān)測(cè)，尤其對(duì)于多火嘴燃?xì)夤I(yè)加熱爐，面臨火嘴之間存在的嚴(yán)重火焰串?dāng)_問題，現(xiàn)有圖像處理方法無法準(zhǔn)確給出燃燒狀態(tài)的自動(dòng)判別結(jié)果。隨著工業(yè)攝像機(jī)分辨率提高，對(duì)采集到的監(jiān)控視頻流進(jìn)行全分辨率圖像處理分析的計(jì)算量較大，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理分析的難度也相應(yīng)增大，這也需要更有效的圖像處理方法實(shí)現(xiàn)火焰的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并準(zhǔn)確判定火焰的燃燒狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決上述問題，針對(duì)以煤氣或天然氣為燃料的工業(yè)加熱爐，提出一種基于ROI平均圖像分析的爐膛火焰實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法。其主要特點(diǎn)在于：對(duì)耐高溫成像系統(tǒng)采集到的爐膛火焰視頻流，采用人機(jī)交互方式選定火焰感興趣區(qū)域(ROI，Region of Interest)并僅對(duì)ROI圖像進(jìn)行處理分析，提高了計(jì)算效率；在計(jì)算ROI平均圖像的基礎(chǔ)上通過一系列圖像預(yù)處理算法進(jìn)一步準(zhǔn)確定位最可能的火焰像素區(qū)域，據(jù)此提取有效的燃?xì)饣鹧嫣卣髁浚⒅贫讼鄳?yīng)特征分析策略給出實(shí)時(shí)的燃燒狀態(tài)判定結(jié)果；通過不斷積累的歷史數(shù)據(jù)建立離線自學(xué)習(xí)模型，優(yōu)化系統(tǒng)分析參數(shù)，提高方法魯棒性，給工業(yè)生產(chǎn)提供了安全保障。

本發(fā)明提供的一種基于ROI平均圖像分析的燃?xì)饧訜釥t火焰實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，可以用于單火嘴或多火嘴燃?xì)饧訜釥t。存在多火嘴時(shí)，使耐高溫成像系統(tǒng)的探火鏡頭以適當(dāng)視角俯視爐膛，可依據(jù)火嘴分布情況以火嘴燃燒火焰不遮擋為原則采集多路視頻信號(hào)，每路視頻監(jiān)控一個(gè)火嘴區(qū)域或相鄰的多個(gè)火嘴區(qū)域，對(duì)每個(gè)火嘴區(qū)域選定其ROI圖像進(jìn)行處理分析。

具體而言，本發(fā)明提供的一種基于ROI平均圖像分析的燃?xì)饧訜釥t火焰實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟：