[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于圖像識(shí)別的煙霧濃度量化標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)箱

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911127989.1
• 申請(qǐng)日: 2019-11-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110967285B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王春江
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N15/06
• 分類(lèi)號(hào): G01N15/06
• 代理公司: 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 劉翠

1.一種基于圖像識(shí)別的煙霧濃度量化標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于：包括：

封閉式箱體，所述封閉式箱體內(nèi)部設(shè)有煙霧整流柵格，所述煙霧整流柵格將所述封閉式箱體分為第一腔體和第二腔體，所述煙霧整流柵格上設(shè)有若干個(gè)均勻分布的整流孔，所述第一腔體和所述第二腔體通過(guò)所述整流孔聯(lián)通；所述第一腔體為煙霧發(fā)生室，用于放置煙霧彈，使得所述煙霧發(fā)生室充滿(mǎn)合適煙霧濃度；所述第二腔體為測(cè)量室；

活塞組件，所述活塞組件設(shè)置于所述測(cè)量室內(nèi)，所述活塞組件位于所述測(cè)量室的一側(cè)，所述活塞組件可在所述測(cè)量室一側(cè)到所述煙霧整流柵格之間作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使所述測(cè)量室內(nèi)獲得不同濃度的煙霧，實(shí)現(xiàn)連續(xù)性測(cè)試；

光源，所述光源設(shè)置于所述測(cè)量室內(nèi)，所述光源為可調(diào)節(jié)亮度式光源，通過(guò)調(diào)節(jié)亮度用于模擬不同光線(xiàn)條件，獲得不同光照條件下的煙霧呈現(xiàn)的圖形；

圖像獲取單元，用于采集不同光線(xiàn)條件下、不同煙霧粒子條件下所述測(cè)量室內(nèi)煙霧圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像識(shí)別的煙霧濃度量化標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于，還包括：煙氣回收管路、風(fēng)扇、第一單向閥和第二單向閥，所述煙氣回收管路的一端通過(guò)所述第一單向閥與所述煙霧發(fā)生室連接，另一端通過(guò)所述第二單向閥與所述測(cè)量室連接；所述風(fēng)扇設(shè)置于所述煙氣回收管路中，靠近所述第一單向閥處；通過(guò)所述煙氣回收管路使煙霧在封閉的環(huán)境中，從所述煙霧發(fā)生室通過(guò)所述煙霧整流柵格進(jìn)入所述測(cè)量室；通過(guò)所述風(fēng)扇產(chǎn)生的負(fù)壓，使多余煙氣進(jìn)入所述煙氣回收管路，循環(huán)進(jìn)入所述煙霧發(fā)生室，保證了煙霧的均勻性，可獲得連續(xù)煙霧濃度的數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像識(shí)別的煙霧濃度量化標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于，所述活塞組件包括內(nèi)隔板、拉桿和旋鈕，其中，所述拉桿的一端與所述內(nèi)隔板連接，另一端由所述測(cè)量室的一側(cè)面穿出；所述內(nèi)隔板的形狀大小與所述測(cè)量室的橫截面的形狀大小相匹配，所述內(nèi)隔板可將所述測(cè)量室分為左側(cè)腔體和右側(cè)腔體，所述內(nèi)隔板在所述拉桿的帶動(dòng)下可在所述測(cè)量室內(nèi)活動(dòng)；所述旋鈕設(shè)置于所述測(cè)量室的外壁上，通過(guò)旋轉(zhuǎn)所述旋鈕調(diào)節(jié)所述拉桿在所述測(cè)量室內(nèi)的伸縮長(zhǎng)度，從而調(diào)節(jié)所述測(cè)量室的容積。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于圖像識(shí)別的煙霧濃度量化標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于，所述封閉式箱體由兩端為敞口的長(zhǎng)方體外殼、左側(cè)蓋子和右側(cè)蓋子裝配成一體結(jié)構(gòu)；

所述左側(cè)蓋子與所述長(zhǎng)方體外殼鉸接，所述左側(cè)蓋子為所述煙霧發(fā)生室的一側(cè)面，通過(guò)打開(kāi)所述左側(cè)蓋子，即打開(kāi)所述煙霧發(fā)生室；

所述右側(cè)蓋子與所述長(zhǎng)方體外殼采用可活動(dòng)式連接，所述右側(cè)蓋子為所述測(cè)量室的一側(cè)面，通過(guò)打開(kāi)所述右側(cè)蓋子，即打開(kāi)所述測(cè)量室；

所述右側(cè)蓋子上設(shè)有通孔，所述活塞組件的所述拉桿的另一端由所述通孔穿出到所述測(cè)量室的外部。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于圖像識(shí)別的煙霧濃度量化標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于，所述封閉式箱體還包括多個(gè)橡皮套，所述左側(cè)蓋子、所述右側(cè)蓋子上分別套設(shè)所述橡皮套，活塞外邊緣上設(shè)置所述橡皮套，實(shí)現(xiàn)密封。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像識(shí)別的煙霧濃度量化標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于，還包括：四個(gè)數(shù)字照度計(jì)，將四個(gè)所述數(shù)字照度計(jì)分別設(shè)置于測(cè)量室內(nèi)，用于測(cè)量通過(guò)煙霧后的光照度。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的一種基于圖像識(shí)別的煙霧濃度量化標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于，還包括：煙霧濃度測(cè)量?jī)x器，用于測(cè)量所述測(cè)量室內(nèi)的煙霧濃度；所述煙霧濃度測(cè)量?jī)x器設(shè)置于所述測(cè)量室內(nèi)；

所述測(cè)量室的內(nèi)壁上設(shè)有濃度檢測(cè)孔，用于安裝所述煙霧濃度測(cè)量?jī)x器。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的一種基于圖像識(shí)別的煙霧濃度量化標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于，若干所述整流孔呈蜂窩狀均勻分布于所述煙霧整流柵格上，使煙霧更加均勻穩(wěn)定。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的一種基于圖像識(shí)別的煙霧濃度量化標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于，所述測(cè)量室的內(nèi)壁上設(shè)有安裝孔，用于安裝所述圖像獲取單元。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的一種基于圖像識(shí)別的煙霧濃度量化標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)箱，其特征在于，還包括圖像處理單元，所述圖像處理單元與所述圖像獲取單元的輸出端連接，用于對(duì)所述圖像獲取單元獲取的煙霧圖像進(jìn)行識(shí)別并對(duì)其中的煙霧濃度進(jìn)行量化；所述圖像處理單元具體處理過(guò)程包括：

S1，輸入視頻序列或圖片；

S2，對(duì)S1中輸入的視頻序列或圖片提取運(yùn)動(dòng)區(qū)域：如果提取到運(yùn)動(dòng)區(qū)域，則執(zhí)行S3，如果沒(méi)有提取到運(yùn)動(dòng)區(qū)域，則判斷為無(wú)煙霧；

S3，對(duì)S2中得到的運(yùn)動(dòng)區(qū)域提取煙霧疑似區(qū)域：如果提取到疑似區(qū)域，則執(zhí)行S4，如果沒(méi)有提取到疑似區(qū)域，則判斷為無(wú)煙霧；

S4，通過(guò)形態(tài)學(xué)對(duì)S3中得到的煙霧疑似區(qū)域變換形成連通域；

S5，將S4中得到的連通域分割為若干個(gè)子塊；

S6，將S5中得到的若干個(gè)子塊輸入至經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)樣本集訓(xùn)練獲得的分類(lèi)模型，該分類(lèi)模型中將煙霧濃度作為數(shù)據(jù)標(biāo)簽，得到每一個(gè)子塊的分類(lèi)結(jié)果；其中，所述分類(lèi)模型根據(jù)煙霧濃度的檢測(cè)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用精度的要求，設(shè)置煙霧濃度的分類(lèi)閾值和分類(lèi)數(shù)量；

S7，設(shè)置一閾值，若S6中得到的子塊分類(lèi)結(jié)果中，被判別為煙霧的結(jié)果超過(guò)該閾值，則執(zhí)行S8，同時(shí)將該連通域判定為煙霧區(qū)域，如果沒(méi)有超過(guò)該閾值，則判斷為無(wú)煙霧；

S8，將組成S7中判定為煙霧區(qū)域的若干個(gè)子塊輸入至回歸模型進(jìn)行圖像特征提取以及煙霧濃度預(yù)測(cè)，其中：所述回歸模型由回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與貝葉斯線(xiàn)性模型組成，所述回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)圖像特征提取，對(duì)判定為煙霧區(qū)域的若干個(gè)子塊進(jìn)行初級(jí)數(shù)據(jù)標(biāo)簽分類(lèi)，確定煙霧濃度預(yù)測(cè)值，并將提取的圖像特征向量作為煙霧位置信息；所述貝葉斯線(xiàn)性模型考慮先驗(yàn)數(shù)據(jù)的分類(lèi)，在所述回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)結(jié)果基礎(chǔ)上，提升煙霧濃度數(shù)據(jù)標(biāo)簽分類(lèi)的精度；

S9，對(duì)S8中得到的各子塊的煙霧濃度預(yù)測(cè)值取平均值，并將該平均值作為煙霧區(qū)域濃度值信息。