[發明專利]一種智能爐膛火焰圖像識別方法

在審

• 申請號: 202011372651.5
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112785613A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 彭晨;王猬;周文舉;程傳良
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G06T7/136
• 分類號: G06T7/136;G06K9/62;G06N3/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

本發明公開了一種智能爐膛火焰圖像識別方法，該方法首先利用爐膛火焰監控設備獲得爐膛內部燃燒火焰視頻流，進一步從視頻流中獲得一幀待分割的燃燒火焰圖像幀；然后統計出待分割燃燒火焰圖像幀的RGB顏色信息；再利用一種最優擴散算法來計算待分割燃燒火焰圖像幀的最佳分割閾值；接著用計算出的最佳分割閾值來選擇不同的火焰圖像分割模型，本發明主要包括紅色、黃色、白色三種分割模型；最后，利用選擇的分割模型對待分割燃燒火焰圖像幀進行分割。該方法可以快速、準確地將待分割燃燒火焰圖像幀中的火焰區域同背景區域分離，有利于進一步對爐膛火焰狀態的識別和判斷，為安全生產提供了保障。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，特別涉及一種智能爐膛火焰圖像識別方法。

背景技術

近年來，視頻監控技術和圖像處理技術得到了快速的發展和廣泛的應用。在大型的工業燃燒現場，如火力發電廠、大型煉鋼企業、大型船舶中等，都已經在鍋爐上安裝了相關的視頻監控設備，以便操作人員能及時觀察到爐膛內部的燃燒狀況，以便更好的對系統的運行狀態進行更加準確地判斷。

但是由于這些大型工業燃燒燃燒現場的作業條件非常復雜，僅僅通過操作人員的主觀意識判斷往往會造成比較大的誤差，因此，為了更加準確地判斷爐膛內部的燃燒狀態，一些基于圖像處理技術的火焰圖像識別方法得到了快速的推廣和應用。

現有的圖像處理技術通常有基于閾值的分割算法、基于邊緣的分割算法、基于區域的分割算法、基于圖論的分割算法、基于能量泛函的分割算法和其他一些融合的分割算法。這些算法各具優勢，但同時又都具有一定的問題和不足，特別是在應用到特定的場景中時，由于工業現場的條件比較復雜，影響爐膛內部的燃燒狀態的因素很多，因此很難取得很好地火焰圖像分割效果。

綜上所述，現有的火焰圖像分割方法分割效果差，適用性不強，實際應用局限性大。

發明內容

為解決現有的火焰圖像分割方法分割效果差，適用性不強，實際應用局限性大的問題，本發明的目的在于提供一種智能爐膛火焰圖像識別方法，本發明方法首先通過一種最優擴散算法并行計算火焰圖像的最佳分割閾值，再根據計算的結果將火焰圖像劃分為三類，然后為不同的類別設計了不同的火焰圖像分割模型，最終可以快速準確地分割出目標火焰區域，具有較強的實際應用性。

為實現上述的技術目的，本發明采取的技術方案如下：

一種智能爐膛火焰圖像識別方法，包括如下步驟：

S1利用爐膛火焰視頻監控設備獲得爐膛內部燃燒火焰視頻流，從中提取待分割的燃燒火焰圖像幀；

S2對獲得的待分割燃燒火焰圖像幀進行初步處理，獲得其像素點的RGB統計信息；

S3用最優擴散算法對獲得的統計信息進行處理，進而并行計算出最佳分割閾值；

S4通過計算出的最佳分割閾值，利用比值計算對待分割的火焰圖像幀進行分類，找到合適的分割模型；

S5利用選擇的分割模型對待分割火焰圖像幀進行分割，得到最終分割后的火焰圖像。

優選地，所述步驟S1主要是獲取待分割的爐膛內部燃燒火焰圖像幀，具體包括以下步驟：

S1.1利用爐膛火焰視頻監控設備，如紅外攝像機、耐高溫CCD攝像機等拍攝爐膛內部燃燒火焰視頻流；

S1.2對所述的爐膛內部燃燒火焰視頻流進行幀提取處理，從中獲得要進行分割的待分割火焰圖像幀；

優選地，所述步驟S2主要是對步驟S1中獲得的待分割燃燒火焰圖像幀進行預處理階段，從而方便進一步的處理計算。具體包括以下步驟：

S2.1對步驟S1中獲得的待分割火焰圖像幀進行處理，得到火焰圖像幀上每一個像素點的RGB值；