一种回转窑火焰图像去沙尘方法技术

本发明专利技术涉及一种回转窑火焰图像去沙尘方法，包括以下步骤：S1：建立窑内沙尘图像生成模型；S2：估计背景光B；S3：估计传输率t；S4：恢复火焰图像J；S1包括S11：对回转窑内火焰图像生成过程进行分析，建立窑内沙尘图像的生成模型；本发明专利技术能有效去除沙尘图像并保证图像层次清晰，同时提升了火焰颜色的保真度和图像清晰度，而且运算快、效果稳定，还可实现图像实时去噪以便于产品化，有利于操作员更准确的估计烧成带火焰温度，进而便于操作员准确判断窑内烧成状况以确保熟料质量的稳定度，从而达到提产保质、节能降耗的效果。节能降耗的效果。节能降耗的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种回转窑火焰图像去沙尘方法


[0001]本专利技术涉及一种回转窑火焰图像去沙尘方法。

技术介绍

[0002]回转窑是水泥熟料煅烧过程中所使用的一种热工设备。生料经过预分解炉后进入回转窑，在烧结过程中发生一系列的物理和化学反应，该过程具有大惯性强耦合非线性及不确定性等特点，物料的烧结状况对水泥熟料质量有着严重影响。
[0003]由于生料成分变化或者煤粉烟尘等不确定影响，窑内经常弥漫着沙尘，使得视频图像模糊不清，增加了对火焰图像进行后续处理的困难；如何在保持火焰有效特征前提下去除沙尘影响使图像清晰化成为回转窑火焰图像去噪的难点。
[0004]在目前公开的文献中，“改进加权核函数的非局部均值回转窑火焰图像去噪方法”(公告号：CN112767282A)专利技术采用改进的加权核函数方式对非局部均值去噪方法进行改进，增强了图像去噪效果，但是对窑内弥漫沙尘的火焰图像恢复效果不佳，致使操作员无法准确判断窑内烧成状况，进而无法保证熟料质量的稳定性，还会造成原料和能源的浪费，亟需等待解决。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术的现状，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种能有效去除沙尘图像并保证图像层次清晰以有利于操作员更准确的估计烧成带火焰温度，进而便于操作员准确判断窑内烧成状况以确保熟料质量的稳定度，从而达到提产保质、节能降耗效果的回转窑火焰图像去沙尘方法。
[0006]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种回转窑火焰图像去沙尘方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]S1：建立窑内沙尘图像生成模型；
[0008]S2：估计背景光B；
[0009]S3：估计传输率t；
[0010]S4：恢复火焰图像J；
[0011]所述S1包括：
[0012]S11：对回转窑内火焰图像生成过程进行分析，建立窑内沙尘图像的生成模型；
[0013]S12：窑内火焰辐射J经过沙尘传输被衰减
‑
衰减率为t，在相机中成像I同时受到窑壁背景光B的影响，用以下方程来表示成像模型：
[0014]I(x)＝J(x)t(x)+B[1
‑
t(x)]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0015]上式中I(x)为含沙尘图像，J(x)为火焰图像，t(x)为传输衰减率，B为窑内的背景光，x为图像的像素坐标；
[0016]所述S2包括：
[0017]S21：在含沙尘的模糊火焰图像中，总有一些像素的颜色通道具有较大的光照强
度，将这些亮通道先验中中间部分像素的亮度均值估计为背景亮度；
[0018]对于含沙尘火焰图像I(x)，其亮通道表达式为：
[0019]I
bright
(x)＝max
c∈{R，G，B}
[max
y∈W(x)
I
c
(y)]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0020]上式中I
c
(y)表示彩色图像I的某一R、G、B颜色通道，W(x)表示以像素点x为中心的领域窗口，在该窗口内亮度被认为为某一常数不变；
[0021]S22：对上式(2)两个取极限操作，其极限值应该为255，即一个强亮度图像的最强亮度值趋近255，这就是亮通道先验理论：
[0022]lim I
bright
(x)＝255
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0023]S23：在计算出亮通道先验I
bright
(x)后，由于该先验的亮度最强的部分对应着火焰部分，而当前要估计的是背景光，背景光的亮度强度总是小于火焰强度；故此，先对该亮通道先验I
bright
(x)按照亮度从高到低进行排序，在I(x)上对应像素位置上取一定比例的像素，在图像I(x)上分别计算RGB三个通道对应所取像素位置的像素亮度的均值，作为RGB三通道各自的背景亮度B
c
，c∈{R，G，B}；
[0024]所述S3包括：
[0025]S31：估计出RGB这三个通道的背景亮度B
c
，c∈{R，G，B}后，依然假设在一个局部窗口区域W(x)内传输率t(x)是个常数，对图像生成方程(1)两边分别按局部邻域W(x)进行最大化操作，并都除以B，c∈{R，G，B}得：
[0026][0027]S32：接着对三个RGB通道做最大化操作，得：
[0028][0029]结合照亮通道先验式子(2)、(3)，得：
[0030][0031]对(6)式整理得到初始传输率：
[0032][0033]S33：在得到初始传输率(7)后，为了克服光晕现象和颜色畸变，需要对初始传输率进一步精化处理；
[0034]先进行非线性变换：
[0035]然后对变换后结果进行gamma校正gamma∈[1，2]；
[0036]为了防止过小需要对的最小值进行限制，设置最小阈值t0，当时令其等于该阈值
[0037]所述S4包括：
[0038]S41：在估计出背景亮度B和传输率后，可根据下述公式恢复无沙尘火焰图像J(x)：
[0039][0040]优选地，所述步骤S23中的所取的像素比例为20％。
[0041]优选地，所述步骤S23中所取的20％的像素取在中部40％～60％的位置。
[0042]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术能有效去除沙尘图像并保证图像层次清晰，同时提升了火焰颜色的保真度和图像清晰度，而且运算快、效果稳定，还可实现图像实时去噪以便于产品化，有利于操作员更准确的估计烧成带火焰温度，进而便于操作员准确判断窑内烧成状况以确保熟料质量的稳定度，从而达到提产保质、节能降耗的效果。
附图说明
[0043]图1为本专利技术的窑内沙尘图像生成模型的示意图；
[0044]图2为本专利技术的去沙尘流程图；
[0045]图3为含沙尘的火焰图像示意图；
[0046]图4为采用本专利技术的方法去除沙尘后火焰图像示意图。
具体实施方式
[0047]除非另外定义，本专利技术使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0048]为了保持本专利技术实施例的以下说明清楚且简明，本专利技术省略了已知功能和已知部件的详细说明。
[0049]如图1～2所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种回转窑火焰图像去沙尘方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立窑内沙尘图像生成模型；S2：估计背景光B；S3：估计传输率t；S4：恢复火焰图像J；所述S1包括：S11：对回转窑内火焰图像生成过程进行分析，建立窑内沙尘图像的生成模型；S12：窑内火焰辐射J经过沙尘传输被衰减
‑
衰减率为t，在相机中成像I同时受到窑壁背景光B的影响，用以下方程来表示成像模型：I(x)＝J(x)t(x)+B[1
‑
t(x)]
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)上式中I(x)为含沙尘图像，J(x)为火焰图像，t(x)为传输衰减率，B为窑内的背景光，x为图像的像素坐标；所述S2包括：S21：在含沙尘的模糊火焰图像中，总有一些像素的颜色通道具有较大的光照强度，将这些亮通道先验中中间部分像素的亮度均值估计为背景亮度；对于含沙尘火焰图像I(x)，其亮通道表达式为：I
bright
(x)＝max
c∈{R，G，B}
[max
y∈W(x)
I
c
(y)]
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)上式中I
c
(y)表示彩色图像I的某一R、G、B颜色通道，W(x)表示以像素点x为中心的领域窗口，在该窗口内亮度被认为为某一常数不变；S22：对上式(2)两个取极限操作，其极限值应该为255，即一个强亮度图像的最强亮度值趋近255，这就是亮通道先验理论：lim I
bright
(x)＝255
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)S23：在计...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘传玉，张成伟，张焱，
申请(专利权)人：南京凯盛国际工程有限公司，
类型：发明
国别省市：