CN118799278A - 一种预氧化炉火焰检测方法、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数字图像处理技术领域，尤其涉及一种预氧化炉火焰检测方法、设备及存储介质，方法包括如下步骤：拍取一张具有一定分辨率的预氧化炉内的图像；将预处理后的图像进行特征提取，找出疑似火焰区域S1；根据疑似火焰区域S1进行相应的截取生成第二张分辨率较小的图像；对疑似火焰区域S1进行二次分割，筛选出白色区域S2；若白色区域S2为所述疑似火焰区域S1的子集，则剩余部分S3，即S3=S1‑S2；对剩余部分S3进行RGB特征提取，若满足条件，则确定发生火情，发出报警。本发明通过采集图像，并对图像进行分割截取操作，保证了在采集图像的时候减少图像数据，针对疑似区域进行滤波处理，过滤掉白色区域，减少了像素处理，节约了时间，提高了检测效率和精度。

Description

一种预氧化炉火焰检测方法、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及数字图像处理技术领域，尤其涉及一种预氧化炉火焰检测方法、设备及存储介质。

背景技术

PAN基碳纤维的氧化碳化过程包含预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理、上浆干燥等工序。其中，预氧化是一个重要的中间过程，PAN原丝的线型分子链在此过程中逐渐形成耐热的梯形结构，PAN原丝需要在氧化炉集群中经过温度递增的多个预氧化炉，预氧化过程的主要反应是环化、氧化和脱氢，都是放热反应，会在纤维内部造成蓄热和过热，而预氧化炉内温度又高，很容易由于局部温度过高而发生着火现象。

由于预氧化炉内温度较高，炉内一旦着火即发生爆燃现象，在几秒内火焰即可扩散至整个氧化炉，为了提高对氧化炉内火焰识别的速度，可通过视觉检测的方式来对火焰进行识别，但是对于检测精度要求很高，在一出现火焰时，就要识别出并进行后续的灭火措施。高精度的检测往往带来较高的误检率，一旦误检进行后续的灭火措施，则对于生产线的运作产生很大的影响，极大增加了生产成本。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种预氧化炉火焰检测方法、设备及存储介质，有效解决背景技术中的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种预氧化炉火焰检测方法，包括如下步骤：

拍取一张具有一定分辨率的预氧化炉内的图像；

将预处理后的图像进行特征提取，找出疑似火焰区域S1；

根据疑似火焰区域S1进行相应的截取生成第二张分辨率较小的图像；

对疑似火焰区域S1进行二次分割，筛选出白色区域，记为S2；

若白色区域S2为疑似火焰区域S1的子集，则剩余部分记为S3，即S3＝S1-S2；

对剩余部分S3进行RGB特征提取，若满足条件，则确定发生火情，发出报警。

进一步地，在取第二张图的时候应该要按照对疑似区域S1进行相应的截取生成一张分辨率较小的图像，截取原则如下：

设原图像分辨率为m×n,第一张截取出来的火焰区域为S1，那么截取原则为长：(m×n/S1)/m,宽(m×n/S1)/n,(取整，这样就设定第二张采集图像的大小)，依次类推这样在确定火焰的疑似区域后采集的图像数据就会变少，也即以火焰区域的中心为新图像的中点，计算出来的长宽，进行生成图像。

进一步地，对疑似火焰区域S1进行二次分割时，首先在图像中找出白色区域(即筛选出亮度值大于240的区域)，记此时的区域为S2，需要再判断此时的S2是否在该区域的内部也即是疑似火焰区域S1的子集。

进一步地，判断此时的S2是否在该区域的内部也即是疑似火焰区域S1的子集的方法为：

设区域S1的中心为(x₁,y₁)，离区域S1中心最大距离长度为圆的直径，生成S1的外接圆方程为

(x-x₁)²+(y-y₁)²＝r²

设区域S2的中心为(x₀,y₀)，离区域S2中心最大距离长度为圆的直径，生成S2的外接圆方程为

(x-x₀)²+(y-y₀)²＝d²

若d＜r，即

(x₀-x₁)²+(y₀-y₁)²＜r²

即可判断S2为S1的子集。

进一步地，若判断S2为S1的子集，则滤掉S2，剩余部分记为S3，若S2的区域超出了S1那么就算出两个区域相交的部分也即算出S2的外接圆的方程

(x-x₀)²+(y-y₀)²＝d²

两个方程相减就是相交部分的区域记为S3,然后在算出区域S3在S1中的补集，挖掉这一部分即可。

进一步地，对剩余区域S3进行特征提取中，对图像中像素的R、G、B值进行提取，并分别计算G/R、B/R、(G+B)/R，判断像素的红色特征值，当红色特征值超出设定阈值时，则标记为满足条件，确认发生火情。

本发明还包括一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上述的方法。

本发明还包括一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述的方法。

本发明的有益效果为：本发明通过采集图像，并对图像进行分割截取操作，保证了在采集图像的时候减少图像数据，并针对疑似区域进行滤波处理，过滤掉白色区域，减少了像素处理，节约了时间，提高了检测效率和检测精度，去除掉白色区域后，针对剩余区域进行RGB特征提取，检测精度更高，减少了多余像素的处理，避免了误检的情况，这种检测方法不仅在获取图像上可以提升速率，同时也在区域处理上提升了效率，使得区域更稳定，更加高效、稳定的对火焰进行检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中预氧化炉火焰检测方法的流程图；

图2为本发明实施例中计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在预氧化炉火焰检测过程中，需要检出率达到百分百，误检率为0。这就要求整体装置有一个高可靠性高稳定性。所以基于以上原则，对预氧化炉内火焰检测进行了一定的研究。提出了如下高可靠性稳定检测方法。

如图1所示，一种预氧化炉火焰检测方法，包括如下步骤：

拍取一张具有一定分辨率的预氧化炉内的图像；

将预处理后的图像进行特征提取，找出疑似火焰区域S1；

根据疑似火焰区域S1进行相应的截取生成第二张分辨率较小的图像；

对疑似火焰区域S1进行二次分割，筛选出白色区域S2；

若白色区域S2为所述疑似火焰区域S1的子集，则剩余部分S3，即S3＝S1-S2；

对剩余部分S3进行RGB特征提取，若满足条件，则确定发生火情，发出报警。

在整体火焰检测的时候，需要考虑到预氧化炉内的具体情况，所以不能按照原先的静态模型去实时检测氧化炉里面是否有火焰产生。通过采集预氧化炉内的图像，找出图像中的疑似火焰区域，这可以通过传感器或者视觉跟踪的方式实现，根据疑似火焰区域截取出第二张图片，并对第二张图片中的疑似火焰区域进行筛选，将白色区域去除后，对剩余部分进行RGB特征提取，若满足条件，则判定为发生火情，并触发报警。减少了像素处理，节约了时间，提高了检测效率，同时也在区域处理上提升了效率，使得区域更稳定。更加高效、稳定的对火焰进行检测。

在本实施例中，在取第二张图的时候应该要按照对疑似区域S1进行相应的截取生成一张分辨率较小的图像，如果还是取一张相同分辨率的图像，那势必会造成在取图上的浪费，为此在取图的时候就不能按照第一张图的分辨率来取，这样会造成时间上的浪费。截取原则如下：

设原图像分辨率为m×n,第一张截取出来的火焰区域为S1，那么截取原则为长：(m×n/S1)/m,宽(m×n/S1)/n,(取整，这样就设定第二张采集图像的大小)，依次类推这样在确定火焰的疑似区域后采集的图像数据就会变少，也即以火焰区域的中心为新图像的中点，计算出来的长宽，进行生成图像。这样可以保证在采集图像的时候减少图像数据。

在本发明实施例中，对疑似火焰区域S1进行二次分割时，首先在图像中找出白色区域(即筛选出亮度值大于240的区域)，记此时的区域为S2，需要再判断此时的S2是否在该区域的内部也即是疑似火焰区域S1的子集。

作为上述实施例的优选，判断此时的S2是否在该区域的内部也即是疑似火焰区域S1的子集的方法为：

设区域S1的中心为(x₁,y₁)，离区域S1中心最大距离长度为圆的直径，生成S1的外接圆方程为

(x-x₁)²+(y-y₁)²＝r²

设区域S2的中心为(x₀,y₀)，离区域S2中心最大距离长度为圆的直径，生成S2的外接圆方程为

(x-x₀)²+(y-y₀)²＝d²

若d＜r，即

(x₀-x₁)²+(y₀-y₁)²＜r²

即可判断S2为S1的子集。

作为上述实施例的优选，若判断S2为S1的子集，则滤掉S2，剩余部分记为S3，若S2的区域超出了S1那么就算出两个区域相交的部分也即算出S2的外接圆的方程

(x-x₀)²+(y-y₀)²＝d²

两个方程相减就是相交部分的区域记为S3,然后在算出区域S3在S1中的补集，挖掉这一部分即可。

在本实施例中，对剩余区域S3进行特征提取中，对图像中像素的R、G、B值进行提取，并分别计算G/R、B/R、(G+B)/R，判断像素的红色特征值，当红色特征值超出设定阈值时，则标记为满足条件，确认发生火情。

其中，主要包括：

设定需要检测的火焰大小；

根据图像像素的大小，将需要检测的火焰大小转换为直径以像素点数量判定的范围；

以预测的中心点坐标为圆心，进行划定区域。

根据预期的火焰大小，设定需要检测的火焰直径或者半径，根据图像像素的大小和分辨率，将需要检测的火焰大小转换为相应的像素数量。这可以通过简单的比例尺或者像素密度来计算，以预测的中心点坐标为圆心，将计算得到的像素数量作为半径，画一个圆形区域，这个圆形区域即判定是火焰中心出现的区域，实现动态识别。

通过采集图像，并对图像进行分割截取操作，保证了在采集图像的时候减少图像数据，并针对疑似区域进行滤波处理，过滤掉白色区域，减少了像素处理，节约了时间，提高了检测效率，去除掉白色区域后，针对剩余区域进行RGB特征提取，检测精度更高，减少了多余像素的处理，避免了误检的情况，这种检测方法不仅在获取图像上可以提升速率，同时也在区域处理上提升了效率，使得区域更稳定。更加高效、稳定的对火焰进行检测。

请参见图2示出的本申请实施例提供的计算机设备的结构示意图。本申请实施例提供的一种计算机设备400，包括：处理器410和存储器420，存储器420存储有处理器410可执行的计算机程序，计算机程序被处理器410执行时执行如上的方法。

本申请实施例还提供了一种存储介质430，该存储介质430上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器410运行时执行如上的方法。

其中，存储介质430可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory,简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory,简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Red-Only Memory,简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory,简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种预氧化炉火焰检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

拍取一张具有一定分辨率的预氧化炉内的图像；

将预处理后的图像进行特征提取，找出疑似火焰区域S1；

根据疑似火焰区域S1进行相应的截取生成第二张分辨率较小的图像；

对疑似火焰区域S1进行二次分割，筛选出白色区域S2；

若白色区域S2为疑似火焰区域S1的子集，则剩余部分S3，即S3＝S1-S2；

对剩余部分S3进行RGB特征提取，若满足条件，则确定发生火情，发出报警。

2.根据权利要求1所述的预氧化炉火焰检测方法，其特征在于，在取第二张图的时候应该要按照对疑似区域S1进行相应的截取生成一张分辨率较小的图像，截取原则如下：

设原图像分辨率为m×n,第一张截取出来的火焰区域为S1，那么截取原则为长：(m×n/S1)/m,宽(m×n/S1)/n,(取整，这样就设定第二张采集图像的大小)，依次类推这样在确定火焰的疑似区域后采集的图像数据就会变少，也即以火焰区域的中心为新图像的中点，计算出来的长宽，进行生成图像。

3.根据权利要求1所述的预氧化炉火焰检测方法，其特征在于，对疑似火焰区域S1进行二次分割时，首先在图像中找出白色区域(即筛选出亮度值大于240的区域)，记此时的区域为S2，需要再判断此时的S2是否在该区域的内部也即是疑似火焰区域S1的子集。

4.根据权利要求3所述的预氧化炉火焰检测方法，其特征在于，判断此时的S2是否在该区域的内部也即是疑似火焰区域S1的子集的方法为：

设区域S1的中心为(x₁,y₁)，离区域S1中心最大距离长度为圆的直径，生成S1的外接圆方程为(x-x₁)²+(y-y₁)²＝r²

设区域S2的中心为(x₀,y₀)，离区域S2中心最大距离长度为圆的直径，生成S2的外接圆方程为(x-x₀)²+(y-y₀)²＝d²

若d＜r，即

(x₀-x₁)²+(y₀-y₁)²<r²

即可判断S2为S1的子集。

5.根据权利要求4所述的预氧化炉火焰检测方法，其特征在于，若判断S2为S1的子集，则滤掉S2，剩余部分记为S3，若S2的区域超出了S1那么就算出两个区域相交的部分也即算出S2的外接圆的方程

(x-x₀)²+(y-y₀)²＝d²

两个方程相减就是相交部分的区域记为S3,然后在算出区域S3在S1中的补集，挖掉这一部分即可。

6.根据权利要求1所述的预氧化炉火焰检测方法，其特征在于，对剩余区域S3进行特征提取中，对图像中像素的R、G、B值进行提取，并分别计算G/R、B/R、(G+B)/R，判断像素的红色特征值，当红色特征值超出设定阈值时，则标记为满足条件，确认发生火情。

7.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。

8.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。