[發明專利]一種基于混沌特性分析的火焰燃燒穩定性識別方法

在審

• 申請號: 202111108636.4
• 申請日: 2021-09-22
• 公開（公告）號: CN113792811A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 陳華;張小剛;姜羽;王煉紅
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06N7/08
• 代理公司: 長沙新裕知識產權代理有限公司 43210
• 代理人: 劉加

1.一種基于混沌特性分析的火焰燃燒穩定性識別方法，其特征在于，包括：

步驟1)確定樣本

選取某一時間段的帶有類標的火焰視頻作為訓練樣本，以及選取另一時間段待測穩定性的火焰視頻作為測試樣本；提取所述訓練樣本和測試樣本的每一幀火焰圖像，計算所述火焰圖像的平均灰度值，形成火焰視頻光照序列；

步驟2)處理樣本以及對分類器訓練

依次對所述訓練樣本和測試樣本的火焰視頻光照序列進行高維相空間重構、可視化遞歸圖、提取紋理特征以及降維處理，而后選取所述訓練樣本的主成分特征及其類標輸入分類器中進行訓練，得到訓練好的分類器；

步驟3)確定火焰燃燒穩定性

將所述測試樣本的主成分特征輸入至已訓練好的分類器中，判斷所述測試樣本中火焰燃燒的穩定性。

2.根據權利要求1所述的基于混沌特性分析的火焰燃燒穩定性識別方法，其特征在于：在步驟1)中，所述火焰圖像的平均灰度值采用如下公式進行計算：

其中，I是計算得到的平均灰度值，row和cal是火焰圖像的尺寸，grayscale_k,p是火焰圖像在(k,p)像素的灰度級。

3.根據權利要求2所述的基于混沌特性分析的火焰燃燒穩定性識別方法，其特征在于：步驟2)中，對所述火焰視頻光照序列進行高維相空間重構時，先對火焰視頻光照序列進行歸一化，再根據歸一化后的火焰視頻光照序列確定延遲時間，接著確定火焰視頻光照序列的嵌入維數，最后使用時間延遲方法對火焰視頻光照序列進行相空間重構。

4.根據權利要求3所述的基于混沌特性分析的火焰燃燒穩定性識別方法，其特征在于：步驟2)中：

所述火焰視頻光照序列進行歸一化的公式如下：

其中，x_i是火焰視頻光照序列，μ是火焰視頻光照序列x_i的平均值，MaxValue是火焰視頻光照序列x_i中的最大值，MinValue是火焰視頻光照序列x_i中的最小值。

確定延遲時間的方法如下：針對歸一化后提取出的火焰視頻光照序列x_i計算{x_i}和{x_i+t，t＝1,2,3,…τ}構成的離散系統S和Q的信息熵；

其中，P(s_i)和P(q_i)分別為S和Q中事件s_i和q_i發生的概率；

在給定S的情況下，通過S的信息推測到關于系統Q的信息，則將其稱為S和Q的互信息，表達式如下：

I(Q,S)＝H(Q)-H(Q|S) (5)

在上式(5)中，通過逐步增大Q系統{x_i+t，t＝1,2,3,…τ}中的t，計算每一次調整t后的互信息，當互信息I(Q,S)第一次達到極小值時，相對應的t值記為延遲時間τ。

確定嵌入維數的方法如下：在d維相空間中，每一個相點均有鄰近點x_NN，其距離為R_d(i)，當相空間的維數從d維增加到d+1維時，這兩個相點的距離就會發生變化，兩個間的距離就會變為R_d+1(i)，如果R_d+1(i)比R_d(i)大很多，可以認為這是由于高維混沌吸引子中的兩個不相鄰點投影到低維軌跡時變成相鄰點造成的，這樣的點是虛假臨近的，令

若a₁(i,d)＞R_τ，則x_NN是x_i的虛假臨近點。對于火焰視頻光照序列x_i，從嵌入維數d的最小起始值1開始計算虛假臨近點的比例，當隨著d的增大，虛假臨近點的比例不再減小時，此時的維數就被確定為嵌入維數m。

所述火焰視頻光照序列進行相空間重構的公式如下：

X_i＝{x_i,x_i+τ,...,x_(i+(m-1)τ)} (7)

其中，X_i為重構后的相空間中的向量，x_i+(i-1)τ是原始相空間中的向量，m為嵌入維數，τ為延遲時間。