本發(fā)明涉及火焰特征提取，尤其涉及一種基于圖像的火焰運(yùn)動(dòng)特征提取方法。

背景技術(shù)：

1、為了消納更多新型能源，火電機(jī)組需要具備靈活調(diào)峰的能力，甚至火電機(jī)組在未來(lái)會(huì)長(zhǎng)時(shí)間在低負(fù)荷工況下，這容易引起一系列燃燒問(wèn)題。而且由于煤炭?jī)r(jià)格問(wèn)題，多數(shù)電廠選擇多種燃料摻燒或燃燒低質(zhì)量煤，對(duì)燃燒影響較大。燃燒不穩(wěn)定不僅使鍋爐的熱效率降低，而且會(huì)產(chǎn)生大量的污染物和較大的噪聲，甚至還可能會(huì)引起爐膛滅火、爆燃等安全事故。鍋爐燃燒過(guò)程十分復(fù)雜，火焰靜態(tài)特征僅能表征燃燒過(guò)程的部分信息無(wú)法反映燃燒隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程，不利于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)爐內(nèi)燃燒狀態(tài)。由于工業(yè)燃燒系統(tǒng)中惡劣的爐膛環(huán)境、復(fù)雜的燃料成分、火焰燃燒呈現(xiàn)湍流特性等原因，導(dǎo)致許多先進(jìn)的火焰特征提取技術(shù)難以被應(yīng)用。目前已有的火焰特征提取方法，提取了火焰幾何參數(shù)、發(fā)光參數(shù)和熱力學(xué)參數(shù)等來(lái)反映火焰狀態(tài)，忽略了火焰連續(xù)動(dòng)態(tài)過(guò)程。

2、因此，需要一種基于圖像金字塔迭代改進(jìn)的hs光流法提取爐內(nèi)火焰動(dòng)態(tài)特征，用于描述火焰燃燒的運(yùn)動(dòng)特征。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提出一種基于圖像的火焰運(yùn)動(dòng)特征提取方法，包括以下步驟：

2、步驟1：對(duì)相機(jī)實(shí)時(shí)采集的火焰圖像進(jìn)行灰度轉(zhuǎn)換、濾波去噪的預(yù)處理操作；

3、步驟2：輸入連續(xù)兩幀原始圖像進(jìn)行降采樣得到圖像金字塔，計(jì)算頂層速度場(chǎng)后對(duì)圖像進(jìn)行變形操作；

4、步驟3：利用迭代計(jì)算公式計(jì)算出圖像金字塔的底層圖像，得出火焰光流速度場(chǎng)；

5、迭代計(jì)算公式為：

6、

7、其中uk+1、vk+1代表第k+1次迭代一個(gè)像素點(diǎn)在x軸和y軸方向的速度；uk、vk分別代表第k次迭代像素點(diǎn)在x、y軸的速度；ix、iy、it代表像素點(diǎn)的灰度值在x、y以及時(shí)間方向的梯度，i1為迭代前像素點(diǎn)的梯度值；m、c為關(guān)于圖像灰度值的系數(shù)，代表局部平均值，為金字塔中上一層圖像的速度場(chǎng)，αc、αs，αm表示各項(xiàng)的權(quán)重系數(shù)，β為下降系數(shù)；

8、步驟4：計(jì)算火焰圖像中每幀像素點(diǎn)的速度大小均值和速度方向均值，完成火焰運(yùn)動(dòng)特征提取。

9、步驟2中的圖像金字塔越靠近上層，圖像的尺寸越小。

10、本發(fā)明的有益效果在于：

11、本發(fā)明方法可以準(zhǔn)確可靠地提取燃燒器火焰燃燒過(guò)程在空間、時(shí)間上的有效特征信息，定性、定量反映燃燒過(guò)程的運(yùn)動(dòng)特征，提升了電廠的經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性。

技術(shù)特征：

1.一種基于圖像的火焰運(yùn)動(dòng)特征提取方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于圖像的火焰運(yùn)動(dòng)特征提取方法，其特征在于，所述步驟2中的圖像金字塔越靠近上層，圖像的尺寸越小。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了屬于火焰特征提取技術(shù)領(lǐng)域的一種基于圖像的火焰運(yùn)動(dòng)特征提取方法。包括以下步驟：步驟1：對(duì)相機(jī)實(shí)時(shí)采集的火焰圖像進(jìn)行灰度轉(zhuǎn)換、濾波去噪的預(yù)處理操作；步驟2：輸入連續(xù)兩幀原始圖像進(jìn)行降采樣得到圖像金字塔，計(jì)算頂層速度場(chǎng)后對(duì)圖像進(jìn)行變形操作；步驟3：利用迭代計(jì)算公式計(jì)算出圖像金字塔的底層圖像，得出火焰光流速度場(chǎng)；步驟4：計(jì)算火焰圖像中每幀像素點(diǎn)的速度大小均值和速度方向均值，完成火焰運(yùn)動(dòng)特征提取。本發(fā)明方法可以準(zhǔn)確可靠地提取燃燒器火焰燃燒過(guò)程在空間、時(shí)間上的有效特征信息，定性、定量反映燃燒過(guò)程的運(yùn)動(dòng)特征，提升了電廠的經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性。

技術(shù)研發(fā)人員：黃孝彬,武俊,向斯雯
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華北電力大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9