一种火焰燃烧稳定性自动监测方法技术

本发明专利技术公开了一种火焰燃烧稳定性自动监测方法，获取N幅RGB模式图像An，从中提取蓝色图像并增强对比度，获取处理后火焰图像Bn；对所述处理后火焰图像Bn进行分割，得到分割后的火焰图像In；从所述分割后的火焰图像In中提取火焰燃烧稳定区W和火焰燃烧临界区L；计算所述火焰燃烧稳定区W的面积率；当所述火焰燃烧稳定区W的面积率小于面积率阈值时，火焰燃烧不稳定。本方法实现了即使在整体偏心不大或波动较严重的情况时，也能对火焰稳定性进行监测，较好的反映了火焰燃烧的整体情况，并且排除了因炉膛中心点与摄像机中心点出现的相对位置漂移产生的误差以及主观因素造成的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种火焰燃烧稳定性自动监测方法
本专利技术涉及炉膛火焰燃烧稳定性自动监测，尤其涉及一种基于火焰燃烧稳定区面积率的火焰稳定性监测方法
技术介绍
热媒炉被普遍应用于原油输送过程中，主要用来解决高含蜡，高凝点原油输送的困难。热媒炉燃烧的基本要求是保持火焰燃烧的稳定性，火焰燃烧稳定是指在一定的时间段内火焰的大小、火焰的亮度、火焰的燃烧偏心距离以及火焰燃烧的波动性基本保持不变。然而理想中稳定燃烧的火焰是不存在的，炉膛火焰是一种不规则的，没有固定形态的事物。如果火焰燃烧不稳定，一方面会降低火焰的燃烧效率，产生噪声和污染物等，另一方面会浪费大量的能源，增加生产成本。若火焰偏向某一侧，严重时会引发炉膛爆管、停炉影响生产，以及引发安全事故。因此非常有必要对热媒炉火焰燃烧的稳定性进行有效监测，确保工作过程万无一失，或及早采取补救措施避免灾祸的发生。目前针对准确监测热媒炉火焰燃烧是否稳定的工作主要包括3个部分：1、正对火焰喷射方向对火焰进行拍摄并从火焰燃烧图像中提取火焰燃烧区域；2、从火焰燃烧区域中提取出火焰燃烧特征值；3、根据得到的特征值对火焰燃烧状况进行判断。由于数字图像处理技术已经相对成熟，所以提取火焰燃烧区域工作已经不是技术难题，判断火焰稳定性的重点主要取决于对火焰燃烧特性的特征值的提取与相关计算。目前针对炉膛火焰燃烧稳定性的特征值主要为火焰图形中心偏移距离。以此特征值判断火焰稳定性的方法存在3个不足之处：第一、对于火焰整体偏心并不大，但是在火焰图形中心四周出现随机波动较严重的情况时难以较好的监测；第二、火焰燃烧存在波动性，检测过程中，根据单幅图像得到的偏心距离值存在波动范围大、波动频率快，不利于反映火焰燃烧的整体情况；第三、传统的图形中心距离就是火焰中心与炉膛中心距离，炉膛中心点在由热媒炉和摄像机组成的系统每次启动时都需要进行标定，标定方法有两种，一是，每次启动前都将摄像机中心与炉膛中心点对齐，但随着系统长期的运行，炉膛中心点与摄像机中心点会出现相对位置漂移的情况，导致检测失准，不利于实际应用；二是，不必将摄像机中心和炉膛中心点对齐，但是在喷火初期，凭经验人为主观地设定一个火焰中心，这种方法主观风险也较大。
技术实现思路
针对以上3个不足之处，本专利技术提供了一种火焰燃烧稳定性自动监测方法，该方法实现了即使在整体偏心不大或波动较严重的情况时，也能对火焰稳定性进行监测，较好的反映了火焰燃烧的整体情况，并且排除了因炉膛中心点与摄像机中心点出现的相对位置漂移产生的误差以及主观因素造成的风险，详见下文描述：一种火焰燃烧稳定性自动监测方法，所述方法包括以下步骤：（1）获取N幅RGB模式图像An，从中提取蓝色图像并增强对比度，获取处理后火焰图像Bn；（2）对所述处理后火焰图像Bn进行分割，得到分割后的火焰图像In；（3）从所述分割后的火焰图像In中提取火焰燃烧稳定区W和火焰燃烧临界区L；（4）计算所述火焰燃烧稳定区W的面积率；（5）当所述火焰燃烧稳定区W的面积率小于面积率阈值时，火焰燃烧不稳定。所述对所述处理后火焰图像Bn进行分割，得到分割后的火焰图像In具体为：1）对每个所述处理后火焰图像Bn进行梯度变换，得到梯度图；2）提取目标标记点(x1,y1)和背景标记点(x2,y2)；3）将所述目标标记点(x1,y1)和所述背景标记点(x2,y2)作为种子点对所述梯度图进行分水岭分割。所述火焰燃烧稳定区W和火焰燃烧临界区L具体为：其中，是N幅图像求平均后坐标为(x,y)点的灰度值；f(x,y)代表提取出所述火焰燃烧稳定区W和所述火焰燃烧临界区L后坐标为(x,y)处的灰度值，P,Q分别为所述火焰燃烧稳定区W和所述火焰燃烧临界区L的灰度值，Vw，Vl为预设值。所述计算所述火焰燃烧稳定区W的面积率包括：1）计算火焰燃烧稳定区面积；2）计算火焰燃烧区面积：其中Sp为单个像素点的面积，公式3）计算火焰燃烧稳定区W的面积率；本专利技术提供的技术方案的有益效果是：本方法通过采用标记分水岭方法和多图平均的方式，获取到稳定的火焰燃烧区，并通过本文提出的新特征值火焰燃烧稳定区面积率就能够稳定地检测火焰波动性；该方法实现了对于火焰整体偏心并不大，但是在火焰图形中心四周出现随机波动较严重的情况时也能较好的检测出火焰的燃烧情况，针对单幅图像的波动性大也能较好的反映火焰燃烧的整体情况，并且避免了因炉膛中心点和摄像机中心点相对位置漂移产生的误差以及主观因素造成的风险。附图说明图1为一种火焰燃烧稳定性自动监测方法的流程图；图2为一种火焰燃烧稳定性自动监测方法的另一流程图；图3a为RGB图的示意图；图3b为R图的示意图；图3c为G图的示意图；图3d为B图的示意图；图4a为曲线灰度变换结果示意图；图4b为曲线灰度变换坐标的示意图；图5a为无标记点分水岭分割的示意图；图5b为基于标记的分水岭分割的示意图；图6a为提取蓝色分量图的示意图；图6b为增强对比度的示意图；图6c为分水岭分割的示意图；图6d为多图平均的示意图；图6e为火焰区域提取的示意图；图7a为火焰燃烧稳定区面积率Rm=0.65时的火焰燃烧区域图像；图7b为火焰燃烧稳定区面积率Rm=0.40时的火焰燃烧区域图像。图8为火焰燃烧稳定时检测结果对比图；图9为火焰燃烧不稳定时检测结果对比图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。为了实现即使在波动较严重的情况时，也能对火焰稳定性进行监测，较好的反映了火焰燃烧的整体情况，排除了炉膛中心点与摄像机中心点相对位置漂移产生的误差，避免了主观因素的影响，参见图1和图2，本专利技术实施例提供了一种火焰燃烧稳定性自动监测方法，详见下文描述：实施例1101：获取N幅RGB模式图像An，从中提取蓝色图像并增强对比度，获取处理后火焰图像Bn，其中，n=1~N，N>=20；102：对处理后火焰图像Bn进行分割，得到分割后的火焰图像In；103：从分割后的火焰图像In中提取火焰燃烧稳定区W和火焰燃烧临界区L；104：计算火焰燃烧稳定区W的面积率Rm；105：当火焰燃烧稳定区W的面积率Rm小于面积率阈值时，火焰燃烧不稳定。利用计算得到的火焰稳定区面积率Rm与实际经验预先设定好的面积率阈值th相比较，若Rm<th，则可判断火焰燃烧不稳定。th的取值根据实际应用中的需要进行设定，本专利技术实施例对此不做限制。通过上述步骤101-步骤105实现了火焰燃烧稳定性的自动监测，提高了监测稳定性。实施例2200：利用摄像机在火焰燃烧期间正对热媒炉观火窗口对火焰以预设速度连续拍摄N幅RGB模式图像An，其中，n=1~N，N>=20；其中，预设速度根据实际应用中的需要进行设定，通常为每秒钟拍摄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种火焰燃烧稳定性自动监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（1）获取N幅RGB模式图像An，从中提取蓝色图像并增强对比度，获取处理后火焰图像Bn；（2）对所述处理后火焰图像Bn进行分割，得到分割后的火焰图像In；（3）从所述分割后的火焰图像In中提取火焰燃烧稳定区W和火焰燃烧临界区L；（4）计算所述火焰燃烧稳定区W的面积率；（5）当所述火焰燃烧稳定区W的面积率小于面积率阈值时，火焰燃烧不稳定。

【技术特征摘要】
1.一种火焰燃烧稳定性自动监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)获取N幅RGB模式图像An，从中提取蓝色图像并增强对比度，获取处理后火焰图像Bn；(2)对所述处理后火焰图像Bn进行分割，得到分割后的火焰图像In；(3)从所述分割后的火焰图像In中提取火焰燃烧稳定区W和火焰燃烧临界区L；其中：其中，是N幅图像求平均后坐标为(x,y)点的灰度值；f(x,y)代表提取出所述火焰燃烧稳定区W和所述火焰燃烧临界区L后坐标为(x,y)处的灰度值；In(x,y)代表第n幅图像中坐标为(x,y)点的灰度值，其值为0或255；P,Q分别为所述火焰燃烧稳定区W和所述火焰燃烧临界区L的灰度值，P取255，Q取125；Vw,Vl为预设值，Vw取220～240，Vl取50～150；(4)计算所述火焰燃烧稳定区W的面积率，包括；计算火焰燃烧稳定区面积；

【专利技术属性】
技术研发人员：李一博，张博林，李健，王伟魁，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：