本发明专利技术属于化工检测技术领域，公开了一种基于机器视觉的化工视镜流动态检测方法，通过将补光灯安装在管道视镜背面，视觉传感器安装在视镜正面，获得管道视镜中的视频图像，然后对单帧图像数据进行处理，包括检测区域标定、快速盒型滤波、图像像素二值化分割、零值像素数量统计、计算零值像素百分占比，最后将一定时间内多帧图像的零值像素百分比进行累加，作为计量流量的响应值，通过上述方法，可以有效测量非满管乃至只有断断续续流体通过时管道视镜中的流体流量，也可以测量流体中的杂质含量，反应灵敏，响应速度可达到100ms，完全满足化工生产自动化要求。化工生产自动化要求。化工生产自动化要求。
【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的化工视镜流动态检测方法
[0001]本专利技术属于化工检测
，具体涉及一种基于机器视觉的化工视镜流动态检测方法。
技术介绍
[0002]化工生产现场的某些场景需要监测管道视镜中的流动态，流动态是指流体的流动状态，分为流动与断流两种状态。目前监测流动态的方式主要通过流量计测量或者人工观察。流量计中测得流量非零表明视镜中处于有流体流动状态态，流量为零时则处于断流状态。流量计主要分为接触式的和非接触式的，接触式的流量计主要有差压式流量计、转子流量计、容积流量计。非接触式的流量计有电磁流量计超声流量计。人工观察则是在生产现场安排专人值守，值守人员观察管道视镜中流体状态来进行相关操作。
[0003]现有技术缺点：
[0004]流量计在非满管工况下无法对流动态有准确响应。当管道视镜中需要流动态检测时，管道中很少有满管流体，通常为细流状态甚至是断断续续的流动状态。非满管流体的流动具有随机性，接触式流量计的探测装置无法准确接触到管道中的流体，非接触式流量计则无法获得管道准确的流体信号，两种类型的流量计均会在有流体流过的时候出现仪表无流量显示。
[0005]采用人工观察会出现以下几点问题：人工判断带有主观性，不利于工艺稳定。无法保证时刻有人在值守，容易出现因没有观察到流体状态变化产生的故障。无法实现生产车间的完全自控。
技术实现思路
[0006]为解决上述问题，本专利技术提供了一种基于机器视觉的化工视镜流动态检测方法，可以实时响应管道视镜中的流动态变化(流动、断流)，对流动态变化敏感，检测准确，响应速度在100ms以内。
[0007]本专利技术提供的技术方案如下：
[0008]一种基于机器视觉的化工视镜流动态检测方法，包括管道视镜图像获取、图像数据处理和流动态监测算法，具体检测步骤为：
[0009](一)管道视镜图像获取
[0010]1A、管道视镜背部安装补光灯，光线通过视镜；
[0011]1B、视觉传感器安装在管道视镜前方接收通过视镜的光形成视镜图像；
[0012](二)图像数据处理
[0013]2A、视镜图像下采样：从原图左上方原点开始按照采样步长进行采样并赋值给采样后的图像；
[0014]2B、图像空间域变换：将采集到的空间域图像数组变换为时域图像数组并只保留实部；
[0015]2C、计算特征向量：将二维图像数组展开，并遍历数组内每一个元素计算其特征值，得到特征向量；
[0016](三)流动态监测算法
[0017]3A、检测开始，创建缓存区buffer[t]，t为监测周期，计数buffer_n＝0。设置汉明距离阈值h_threshold，设置流动态阈值threshold；
[0018]3B、读取视频流的第一帧图片，计算其特征向量V_p，设其为前一帧；
[0019]3C、读取下一帧图片，计算其特征向量V_c，设其为当前帧。计算当前帧与前一帧特征向量的汉明距离hamming_dist，将其存入缓冲区buffer中；
[0020][0021]buffer[buffer_n]＝hamming_dist
[0022]3D、将当前帧设为前一帧，buffer_n加1，如果buffer_n<t
‑
1，则转步骤3C，如果buffer_n＝t
‑
1，则转步骤3E，如果buffer_n>＝t，则转步骤3F；
[0023]3E、遍历缓存区数据，统计汉明距离大于汉明距离阈值的数据个数占缓存区所有数据的百分比P，则转步骤3G；
[0024]3F、缓冲区首个元素弹出，buffer_n减1，则转步骤3C；
[0025]3G、如果P<threshold，输出断流状态，否则输出流动状态。
[0026]优选的是，所述补光灯发出的光线为平行光线。
[0027]优选的是，所述步骤2A中具体方法为，设原图A，宽度W、高度H，采样后的图F，宽度w、高度h，计算宽度方向和高度方向的缩放步长w_step,h_step，计算结果取整，
[0028]w_step＝W/w
[0029]h_step＝H/h
[0030]从原图A左上方原点开始按照采样步长进行采样并赋值给采样后的图像a，
[0031]a(i,j)＝A(i*w_step,j*h_step)(i≤w,j≤h)
[0032]为了方便后续的图像变换，采样后的图像f宽度和高度相同，均为n，
[0033]w＝h＝n
[0034]优选的是，所述步骤2B中具体方法为，首先计算变换系数矩阵C：
[0035][0036][0037]再将空间域图像数组f变换为时域图像数组并只保留实部F，F宽度和高度也为n，
[0038]F＝C*F*C
T
[0039]优选的是，所述步骤2C中具体方法为，将二维图像数组F展开为长度n*n的一维数组F_1D，
[0040]F_1D[i+n*j]＝F[i][j](i＝0,1
…
n
‑
1,j＝0,1
…
n
‑
1)
[0041]计算数组F_1D平均值F_1D_mean，
[0042][0043]遍历数组F_1D每一个元素计算其特征值，得到特征向量H。
[0044][0045]综上所述，本专利技术的有益效果是：
[0046]本技术方案首先采用背部补光灯加视觉传感器获得管道视镜中的图像，形成视频流，然后将视频流的每一帧图像数据传入图像算法处理模块进行数据处理，包括图像下采样、图像数据空间变换、计算特征向量，最后将每一帧图像的特征向量存入一个缓存区中、计算缓存区中相邻特征向量的汉明距离、设定汉明距离阈值、计算大于阈值的图像帧占缓存区总帧数的百分比作为响应值输出，通过上述方法，可以实时响应管道视镜中的流动态变化(流动、断流)，对流动态变化敏感，检测准确，响应速度在100ms以内。
附图说明
[0047]图1为本专利技术流动态监测算法步骤流程图。
具体实施方式
[0048]为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例对本专利技术作进一步详述，以下实施例仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限定。
[0049]如图1所示，本专利技术提供了一种基于机器视觉的化工视镜流动态检测方法，包括管道视镜图像获取、图像数据处理和流动态监测算法，具体检测步骤为：
[0050](一)管道视镜图像获取
[0051]1A、管道视镜背部安装补光灯，光线通过视镜；
[0052]具体的，补光灯发出的平行光线通过视镜，当光线遇到流体时会发生折射和散射等导致衰减，光线通过空相几乎不发生衰减；
[0053]1B、视觉传感器安装在管道视镜前方接收通过视镜的光形成视镜图像，后续对视镜图像进行处理；
[0054](二)图像数据处理
[0055]2A本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的化工视镜流动态检测方法，其特征在于，包括管道视镜图像获取、图像数据处理和流动态监测算法，具体检测步骤为：(一)管道视镜图像获取1A、管道视镜背部安装补光灯，光线通过视镜；1B、视觉传感器安装在管道视镜前方接收通过视镜的光形成视镜图像；(二)图像数据处理2A、视镜图像下采样：从原图左上方原点开始按照采样步长进行采样并赋值给采样后的图像；2B、图像空间域变换：将采集到的空间域图像数组变换为时域图像数组并只保留实部；2C、计算特征向量：将二维图像数组展开，并遍历数组内每一个元素计算其特征值，得到特征向量；(三)流动态监测算法3A、检测开始，创建缓存区buffer[t]，t为监测周期，计数buffer_n＝0。设置汉明距离阈值h_threshold，设置流动态阈值threshold；3B、读取视频流的第一帧图片，计算其特征向量V_p，设其为前一帧；3C、读取下一帧图片，计算其特征向量V_c，设其为当前帧。计算当前帧与前一帧特征向量的汉明距离hamming_dist，将其存入缓冲区buffer中；buffer[buffer_n]＝hamming_dist3D、将当前帧设为前一帧，buffer_n加1，如果buffer_n<t
‑
1，则转步骤3C，如果buffer_n＝t
‑
1，则转步骤3E，如果buffer_n>＝t，则转步骤3F；3E、遍历缓存区数据，统计汉明距离大于汉明距离阈值的数据个数占缓存区所有数据的百分比P，则转步骤3G；3F、缓冲区首个元素弹出，buffer_n减1，则转步骤3C；3G、如果P&am...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄俊杰，沈鸿飞，陈栋飞，龚卫东，韩胜平，
申请(专利权)人：南通市海视光电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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