一種回轉(zhuǎn)窯火焰燃燒狀態(tài)在線識別方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種回轉(zhuǎn)窯火焰燃燒狀態(tài)在線識別方法。其技術(shù)方案是,設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)火焰灰度圖像y、正常火焰灰度圖庫FN和異?;鹧婊叶葓D庫FA。獲取待測火焰圖像P,對待測火焰圖像P進行濾波和灰度變換,得到待測火焰灰度圖像x;將待測火焰灰度圖像x與所有標(biāo)準(zhǔn)火焰灰度圖像進行峰值信噪比系數(shù)計算,得到a+b個峰值信噪比PSNR(x,y);取峰值信噪比最大值,若峰值信噪比最大值所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)火焰灰度圖像y屬于正?;鹧婊叶葓D庫FN,待測火焰圖像P屬于正常狀態(tài);反之屬于異常狀態(tài)。本發(fā)明具有精度高、計算復(fù)雜度低、干擾因素少和處理過程短的特點。
【專利說明】一種回轉(zhuǎn)窯火焰燃燒狀態(tài)在線識別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于回轉(zhuǎn)窯【技術(shù)領(lǐng)域】。特別涉及一種回轉(zhuǎn)窯火焰燃燒狀態(tài)在線識別方法?!颈尘凹夹g(shù)】
[0002]回轉(zhuǎn)窯是煅燒或焙燒及其他方式加工各種工業(yè)原料工藝中所用的熱工設(shè)備,用于對輸入的物料進行機械、物理或化學(xué)處理,在建材、化工、冶金等行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。受回轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)的特殊性和工藝復(fù)雜性的影響,所得熟料質(zhì)量指標(biāo)難以在線測量,熟料的燒成狀態(tài)也難以準(zhǔn)確識別,加上回轉(zhuǎn)窯過程的多變量強耦合特性以及不確定干擾等因素,使得回轉(zhuǎn)窯運轉(zhuǎn)過程仍然處于“人工看火”的開環(huán)操作階段,難以實現(xiàn)回轉(zhuǎn)窯控制系統(tǒng)的自動控制,長期運行易造成熟料質(zhì)量指標(biāo)不穩(wěn)定、產(chǎn)能低、能耗高和人工勞動強度大等問題。
[0003]火焰圖像是燃燒過程的有效反應(yīng),亮度信息反映了燃燒過程中的輻射熱度和燃燒效果,火焰形狀則反映了燃燒反應(yīng)發(fā)生區(qū)域的形狀。因此,利用合理的技術(shù)判斷火焰圖像的燃燒狀態(tài),從而確定回轉(zhuǎn)窯的運行狀態(tài)和燃燒穩(wěn)定性,具有十分重要的意義,亦引起本領(lǐng)域的國內(nèi)外科技人員的關(guān)注。
[0004]在目前公開的文獻中,“一種基于火焰圖像結(jié)構(gòu)相似性的回轉(zhuǎn)窯燒成狀態(tài)識別方法”(CN:201310567666.0)專利技術(shù)是從圖像的亮度、對比度和結(jié)構(gòu)三種不同角度來判別回轉(zhuǎn)窯火焰燃燒狀態(tài),具有運行過程短且識別精度高的優(yōu)點。但這種方法需要對圖像進行局部加窗處理,計算所得結(jié)構(gòu)相似性系數(shù)易受所選窗口的大小和形狀影響,從而會干擾圖像識別結(jié)果。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷,目的是提供一種精度高、計算復(fù)雜度低、干擾因素少和處理過程短的回轉(zhuǎn)窯火焰燃燒狀態(tài)在線識別方法。
[0006]為完成上述任務(wù),本發(fā)明采用的技術(shù)方案的具體步驟是:
[0007]第一步、標(biāo)準(zhǔn)火焰圖像Q由回轉(zhuǎn)窯操作專家標(biāo)定;標(biāo)準(zhǔn)火焰圖像Q組成標(biāo)準(zhǔn)火焰圖庫L,標(biāo)準(zhǔn)火焰圖庫L分為正?;鹧鎴D庫LN和異?;鹧鎴D庫LA,正?;鹧鎴D庫LN由a幅正常狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)火焰圖像Q組成,異常火焰圖庫LA由b幅異常狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)火焰圖像Q組成;將標(biāo)準(zhǔn)火焰圖像Q進行濾波處理和灰度變換,得到標(biāo)準(zhǔn)火焰灰度圖像I ;所有標(biāo)準(zhǔn)火焰灰度圖像I組成標(biāo)準(zhǔn)火焰灰度圖庫F,標(biāo)準(zhǔn)火焰灰度圖庫F分為正?;鹧婊叶葓D庫FN和異常火焰灰度圖庫FA。
[0008]第二步、從采集的回轉(zhuǎn)窯燒成帶的火焰視頻中獲取一幅待測火焰圖像P;將待測火焰圖像P進行濾波處理和灰度變換,得到待測火焰灰度圖像X。
[0009]第三步、采用峰值信噪比的計算方法,計算一幅待測火焰灰度圖像X與每一幅標(biāo)準(zhǔn)火焰灰度圖像I之間的峰值信噪比PSNR(X,y),得到a+b個峰值信噪比PSNR(x,y)。
[0010]第四步、對第三步得到的a+b個峰值信噪比PSNR(X,y)進行比較,選取峰值信噪比最大值MAXpsnr ;如果峰值信噪比最大值MAXpsnr所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)火焰灰度圖像y屬于正常火焰灰度圖庫FN,則判定待測火焰圖像P的燃燒狀態(tài)為正常狀態(tài);如果峰值信噪比最大值MAXpsnr所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)火焰灰度圖像y屬于異?;鹧婊叶葓D庫FA,則判定待測火焰圖像P的燃燒狀態(tài)為異常狀態(tài)。
[0011]第五步、若判定待測火焰圖像P的燃燒狀態(tài)為正常狀態(tài),直接進行下一幅火焰圖像燃燒狀態(tài)的識別;
[0012]若判定待測火焰圖像P的燃燒狀態(tài)為異常狀態(tài),系統(tǒng)報警,改善回轉(zhuǎn)窯火焰燃燒狀態(tài)后,再進行下一幅火焰圖像燃燒狀態(tài)的識別。
[0013]第六步、重復(fù)第二~第五步,直至結(jié)束。
[0014]所述a為I~1000的自然數(shù);所述b為I~1000的自然數(shù)。
[0015]所述的峰值信噪比為:
[0016]
【權(quán)利要求】
1.一種回轉(zhuǎn)窯火焰燃燒狀態(tài)在線識別方法,其特征在于所述火焰燃燒狀態(tài)在線識別方法的具體步驟: 第一步、標(biāo)準(zhǔn)火焰圖像Q由回轉(zhuǎn)窯操作專家標(biāo)定;標(biāo)準(zhǔn)火焰圖像Q組成標(biāo)準(zhǔn)火焰圖庫L,標(biāo)準(zhǔn)火焰圖庫L分為正?;鹧鎴D庫LN和異?;鹧鎴D庫LA,正?;鹧鎴D庫LN由a幅正常狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)火焰圖像Q組成,異?;鹧鎴D庫LA由b幅異常狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)火焰圖像Q組成;將標(biāo)準(zhǔn)火焰圖像Q進行濾波處理和灰度變換,得到標(biāo)準(zhǔn)火焰灰度圖像I ;所有標(biāo)準(zhǔn)火焰灰度圖像I組成標(biāo)準(zhǔn)火焰灰度圖庫F,標(biāo)準(zhǔn)火焰灰度圖庫F分為正?;鹧婊叶葓D庫FN和異常火焰灰度圖庫FA; 第二步、從采集的回轉(zhuǎn)窯燒成帶的火焰視頻中獲取一幅待測火焰圖像P ;將待測火焰圖像P進行濾波處理和灰度變換,得到待測火焰灰度圖像X ; 第三步、采用峰值信噪比的計算方法,計算一幅待測火焰灰度圖像X與每一幅標(biāo)準(zhǔn)火焰灰度圖像I之間的峰值信噪比PSNR(X,y),得到a+b個峰值信噪比PSNR(x,y); 第四步、對第三步得到的a+b個峰值信噪比PSNR(X,y)進行比較,選取峰值信噪比最大值MAXpsnr ;如果峰值信噪比最大值MAXpsnr所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)火焰灰度圖像y屬于正?;鹧婊叶葓D庫FN,則判定待測火焰圖像P的燃燒狀態(tài)為正常狀態(tài);如果峰值信噪比最大值MAXpsnr所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)火焰灰度圖像y屬于異常火焰灰度圖庫FA,則判定待測火焰圖像P的燃燒狀態(tài)為異常狀態(tài); 第五步、若判定待測火焰圖像P的燃燒狀態(tài)為正常狀態(tài),直接進行下一幅火焰圖像燃燒狀態(tài)的識別; 若判定待測火焰圖像P的燃燒狀態(tài)為異常狀態(tài),系統(tǒng)報警,改善回轉(zhuǎn)窯火焰燃燒狀態(tài)后,再進行下一幅火焰圖像燃燒狀態(tài)的識別; 第六步、重復(fù)第二~第五步,直至結(jié)束。
2.按照權(quán)利要求1所述的回轉(zhuǎn)窯火焰燃燒狀態(tài)在線識別方法,其特征在于所述a為I~1000的自然數(shù);所述b為I~1000的自然數(shù)。
3.按照權(quán)利要求1所述的回轉(zhuǎn)窯火焰燃燒狀態(tài)在線識別方法,其特征在于所述峰值信噪比為: PSNR(x,y) = 101og10iis|;(vv)CD 式(I)中:G表示圖像的動態(tài)范圍,G = 255 ; MSE (x, y)表示待測火焰灰度圖像X與標(biāo)準(zhǔn)火焰灰度圖像I的均方誤差:
j N2 MSE(x,y)=iZh—Λ)(2).N 1:l 式⑵中:N為待測火焰灰度圖像X和標(biāo)準(zhǔn)火焰灰度圖像y的像素點個數(shù); Xi為待測火焰灰度圖像X的第i個像素點的值; Ii為標(biāo)準(zhǔn)火焰灰度圖像I的第i個像素點的值。
【文檔編號】G06K9/64GK103914709SQ201410175913
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】柴利, 林彥君, 盛玉霞, 周曉杰 申請人:武漢科技大學(xué), 東北大學(xué)