火焰图像监测系统研究 第6页
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处理
由于检测器现场安装位置等原因一般会出现两类火焰图像第一
类只有燃烧区和火焰尾迹图像如图3.1 a第二类有未燃烧区初
燃烧区和燃烧区的火焰图像如图3.1 b另外火焰图像并不照满整
个CCD靶面故图像上有未照射黑区黑区
a b
3.1火焰燃烧图像
3.1.3火焰图像特征
图3.2给出了图3.1 a中某一行r g b三个色度值在行上的空间
分部情况在横轴X方向上依次经历了未照射黑区x<19燃烧区
20<x<106火焰尾迹107<x<240和未照射黑区x>240
在正常无偷火现象时一般火焰图像具有如下特征
1在未照射黑区Z内像素x y上的三个色度值R x y
G x y B x y都很低
图3.2图像三色度值在行上空间分布B
X
色度值华北电力大学北京硕士学位论文
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2在燃烧区H内像素x y上的三个色度值R x y G x
y B x y都接近饱和单色度值一般均在220以上
3在火焰尾迹区J内B x y色度值较低R x y G x
y值比未照射黑区Z的R x y G x y值要高即3.1
4在火焰未燃区W内R x y G x y B x y三个色
度值较低但比未照射黑区的R x y G x y B x y
三个色度值要高一些尤其是R x y值即
xyWxyZR
xyRxy∈
∈>
(,)(,)
(,)(,)3.2
5当燃烧器灭火时图像R G B特性与火焰未燃区W的R G
B特性相近
6当有物体挡住镜头或光纤断等故障即黑屏时图像R G B特
性与未照射黑区内的R G B特性一致与灭火图像的R G
B特性不同
7燃烧区域大小与负荷风量及煤种有关
第二类图像特征与第一类图像特征基本相同不同的是燃烧器灭火
情况下的图像特征一是断粉无火这时背景火焰进入检测图像中火
焰图像R G B特性与火焰燃烧区R G B特性相近另一种是喷粉熄
火图像中大部分为黑龙火焰图像特性就是火焰未燃区的R G B
特性
因此通过分析可知火焰图像具有以下特征1在黑区内像素
x y上的R G B三个色度值都很低2在火焰未燃区黑龙区
内R G B三个色度值较低但R值比黑区的R值要高些3在燃烧
区内R G B都很高4在火焰尾迹G B值较低R值较高5
当有物体挡住镜头或光纤断等故障时图像R G B特性与黑区内的R
G B特性一致
在第一类火焰图像中当燃烧器灭火时图像特性与火焰未燃区的
特性相近在第二类火焰图像中当燃烧器灭火时有两种情况一是断
粉灭火这时背景火焰进入检测图像中图像特性与火焰燃烧特性相近
另一种是喷粉灭火图像中大部分为黑龙图像特性就是火焰未燃区华北电力大学北京硕士学位论文
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的特性
§3.2火焰检测算法
对于不同的图像采用不同火焰检测算法对于第一类火焰图像特征
提出如下的火焰检测算法
1检测区域为图3.3中由火焰图像边缘和直线L组成的阴影区域在
检测区域S内如果{(,),1}21∑i{?(x,y)∈S,B(x,y)>Y,i=1;B(x,y)≤Y,i=0}>∑i?xy∈Si=
iiiiBiiBii
3.3
成立即B色度值大于阈值YB的像素点数是域内总像素数的一半以上
则为有火否则转2
图3.3检测区域
2如果
iiw
∑i{?(x,y)∈S,i=1}≤Y3.4
成立转3否则左移直线L缩小判别区域如
iiw
∑i{?(x,y)∈S,i=1}>Y3.5
成立,转1否则右移直线L至到满足
iiw
∑i{?(x,y)∈S,i=1}=Y3.6
则转1
3将检测区域改为不含偷火图像的所有图像区域在判别区域内如
果
iiiiBiiBiiBM
∑i{?(x,y)∈S,R(x,y)>Y,B(x,y)>Y,i=1;R(x,y)≤Y,i=0}>Y
3.7华北电力大学北京硕士学位论文
成立即B R色度值同时大于阈值YB的像素点数大于阈值YM则为
有火否则如果
∑i{?(x,y)∈S,R(x,y)>E,i=1;R(x,y)≤E,i=0}>0.8∑i{?(x,y)∈S,i=1}
iiiiRZiiRZii
3.8
成立,则为灭火式中ERZ为未照射黑区内的R色度值均值即R色度
值大于未照射黑区内R均值的像数占区域总像数的百分之八十否转
4
4在所有火焰图像区域S内如果3.9
式中Mn=∑i{?(x,y)∈S,i=1}
ii
ERZ EGZ EBZ为未照射黑区内的R G
B色度值均值0<ER<10 0<EG<10 0<EB<10即R G B的色
度值均值与未照射黑区内的R G B色度值均值相近则为无图像故
障否则为灭火
算法中检测初始区域阈值YB阈值YM阈值YW偷火区域和ERZ
EGZ EBZ均由上位机根据现场的实际情况确定后通信下传
根据第二类火焰图像特征(如图3.1 b所示)在火焰检测算法中
火焰的存在与否不是以着火区域面积为依据而是以黑龙区域面积为依
据其逻辑判断关系与图3.1 a的火焰检测算法正好相反这样可避
免由于偷火而误报其具体算法结构与步骤和图3.1(a)的火焰检测
算法很相似火焰检测算法简述如下
在所有图像区域如果式3.9成立,则为无图像故障否则转
2
2在所有图像区域内如果
iiiiHiiHN
∑i{?(x,y)∈S,R(x,y)>Y,i=0;R(x,y)≤Y,i=1}>Y3.10
成立R色度值小于阈值Y
H
的像素点数大于阈值Y
N
则为灭火否则转
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