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基于改进光流法的锅炉火焰动态特征提取与分析

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华北电力大学学报（自然科学版） 2022年第3期49卷 104-111页

作者：杨国田何雨晨李鑫李新利华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

锅炉燃烧过程具有连续性与随机性,火焰静态特征仅能表征燃烧过程的部分信息,无法反映燃烧随时间变化的动态过程,不利于长期监测炉内燃烧状态。针对这一问题,提出了一种基于金字塔分层改进的Lucas-Kanade光流法,提取炉内火焰动态特征,用... 详细信息

锅炉燃烧过程具有连续性与随机性,火焰静态特征仅能表征燃烧过程的部分信息,无法反映燃烧随时间变化的动态过程,不利于长期监测炉内燃烧状态。针对这一问题,提出了一种基于金字塔分层改进的Lucas-Kanade光流法,提取炉内火焰动态特征,用于描述炉内燃烧过程的变化。为了验证火焰动态特征监测炉内燃烧状态的灵敏性和有效性,采用互信息法建立动态特征与锅炉负荷、NO_(x)排放量间的相关性模型。结果表明,所提动态特征能准确跟随火焰的运动轨迹,反映当前运行工况、燃烧状态的变化。采用改进后光流法提取的火焰动态特征与锅炉负荷、NO_(x)排放量间具有显著相关性,能够为锅炉燃烧状态实时监测提供一个更有效的特征。

关键词：光流法互信息法火焰动态特征锅炉燃烧状态监测

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基于火焰图像动态特征的火灾识别算法

测控技术 2007年第5期26卷 7-9页

作者：王亚军徐大芳陈向成杨圣中国科学技术大学精密机械与精密仪器系安徽合肥230027 中国科学技术大学图书馆安徽合肥230027

提出了一种基于火焰图像动态特征的火灾识别算法。首先在HSI空间对捕捉的图像进行彩色分割,通过相邻两帧图像判断视频中是否存在可疑火焰。当有可疑火焰存在时,再连续捕捉多帧图像,进行火焰中心定位并提取火焰动态特征,最后判断是否发... 详细信息

提出了一种基于火焰图像动态特征的火灾识别算法。首先在HSI空间对捕捉的图像进行彩色分割,通过相邻两帧图像判断视频中是否存在可疑火焰。当有可疑火焰存在时,再连续捕捉多帧图像,进行火焰中心定位并提取火焰动态特征,最后判断是否发生火灾。实验结果表明,该算法具有比较好的鲁棒性,能够有效地提高火灾识别的准确率、降低误报漏报率。

关键词：火灾探测火焰动态特征彩色分割

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凸台扰流结构对火焰动态特性的影响

航空动力学报 2023年

作者：赵世龙李亚凡肖辉范育新南京航空航天大学能源与动力学院中山大学航空航天学院

支板火焰稳定器是多模态冲压燃烧室的关键部件，稳焰区具有多回流区耦合和多剪切层散布等特点，火焰稳定困难且火焰结构表现复杂的动态特征。本文以带有/无凸台扰流结构的支板稳定器为研究模型，采用高频ICCD拍摄部分预混火焰图像、双... 详细信息

支板火焰稳定器是多模态冲压燃烧室的关键部件，稳焰区具有多回流区耦合和多剪切层散布等特点，火焰稳定困难且火焰结构表现复杂的动态特征。本文以带有/无凸台扰流结构的支板稳定器为研究模型，采用高频ICCD拍摄部分预混火焰图像、双铂铑热电偶测试出口温度，发展部分预混动态火焰关键特征参量的定向选择、时空关联解耦、脉动识别、均值计算、最大概率密度分布等算法，构建部分预混动态火焰表征方法。研究结果表明，第一，凸台扰流结构有助于脉动振荡区和共轭温度场前移，强化燃油在主回流区二次雾化，增强火焰的多向传播能力。第二，凸台扰流结构具有提高火焰稳定性、燃烧室温度分布均匀性的能力；第三，楔形凸台扰流结构可以使火焰扩张比增大5.2%-29.4%，而三角型凸台扰流结构可以在相同进口条件下，将燃烧室出口温度提高40K以上，达到提高燃烧室出口温度目的。

关键词：加力燃烧室支板火焰稳定器凸台扰流结构火焰动态特征火焰演变规律

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基于红外热成像的早期火焰探测研究

基于红外热成像的早期火焰探测研究

作者：沙健安徽大学

学位级别：硕士

火灾一直以来是具有巨大破坏力的多发性灾害,其常年来威胁着人类的生命、毁坏了物质财富、破坏了生态平衡,对人类社会的发展与经济建设造成了严重危害。为了在火灾发生时,最大化的降低危害,在火灾发生初期进行及时探测与扑救是目前最切... 详细信息

火灾一直以来是具有巨大破坏力的多发性灾害,其常年来威胁着人类的生命、毁坏了物质财富、破坏了生态平衡,对人类社会的发展与经济建设造成了严重危害。为了在火灾发生时,最大化的降低危害,在火灾发生初期进行及时探测与扑救是目前最切实有效的方法。传统的火灾探测技术如感烟、感光、感光等探测器不仅受限于使用场所,同时也很难做到早期火灾探测。近年来,伴随着各项科学技术的不断发展,如:模式识别、计算机图像处理技术、图像传感器等,在此基础之上发展起来的基于图像型的火灾探测技术逐渐被人们所青睐并运用到各类场所。其中,红外热成像技术在图像信息的基础上又多了一维温度信息,这对于早期火灾探测具有宝贵的价值,有助于真正做到火灾预警、火灾趋势分析。基于此,本文应用图像处理技术、结合红外热成像的火焰图像特点,提出了一种基于红外热成像图像特征的早期火焰探测算法,并将其应用到火灾探测系统中。本文具体工作如下:首先对图像型火焰探测技术的研究背景与现状进行了分析,并与传统型的火灾探测技术进行了对比,总结了图像型火焰探测技术的优缺点,分析了红外热成像火灾探测技术的现状。文中分析了红外热成像的图像特点,提出了一种新的图像分割方法,该方法可对高亮区域下的火焰目标和早期火灾中的小目标进行准确提取,根据实验对比,选取了一种适用于火焰探测的算法模块及形态学操作流程。本文针对热成像图像分辨率低的特点,对火焰动态特征进行分析,提出了三种动态特征的计算方法,构建了一组多维特征向量,建立了火焰特征模型。然后采用C4.5决策树分类方法实现对可疑目标的识别,实验结果表明该算法简单且具有良好的分类能力。最后,在前面工作的基础上,将火焰探测算法应用到一种火焰识别系统中,利用热成像下的温度及图像特征,实现了对早期火灾的探测,并给出了该系统应用于各类火焰探测的实验结果。

关键词：红外热成像火焰动态特征图像分割决策树傅里叶变换

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基于林火图像特征的火险识别系统研究与设计

基于林火图像特征的火险识别系统研究与设计

作者：王雨婷东北林业大学

学位级别：硕士

森林火灾带来的危害是毁灭性且不可逆转的,目前我国森林防火技术仍处于较为落后的阶段,所面临的形式十分严峻。所以必须要开发出行之有效的森林火灾监测识别系统来解决这一难题。本系统基于林火烟雾和火焰动态的特征,采用巴特沃思高通... 详细信息

森林火灾带来的危害是毁灭性且不可逆转的,目前我国森林防火技术仍处于较为落后的阶段,所面临的形式十分严峻。所以必须要开发出行之有效的森林火灾监测识别系统来解决这一难题。本系统基于林火烟雾和火焰动态的特征,采用巴特沃思高通滤波器和傅里叶函数变换的方法消除在采集林火图像时所产生的烟雾等杂质,从而提高对火焰动态特征识别和提取的精确度。通过对所提取的火焰动态特征进行详细分析,再根据实验所得数据准确的判断出是否有火险发生。本文首先阐述了国内外森林防火监测和识别技术的发展现状,并具体说明了研究这一课题的目的和意义。然后细致的描述了采用WX1700摄像头组件对森林进行的实时监测和图像采集以及应用SHT11作为温湿度传感器芯片,提供全标定的数字输出,确保在数据采集过程中,传感器的高可靠性和稳定性。通过ARM Cortex-A9处理器对所有采集模块进行控制,再经过无线网桥将所采集的温湿度数据和图像数据传输到Flash存储器中进行存储,此方法行之有效的解决了数据采集的无线传输及数据预处理的问题。为后期的软件设计奠定基础。图象采集完成后,我们使用数学形态学的方法对所采集的图象进行预处理,去除图像在采集过程中所产生的各种噪声和杂质。在烟雾处理方面,本文使用巴特沃思高通滤波器进行频域滤波和傅里叶函数变换的方法对图像中的烟雾进行最大化的消除,最大限度的减少对火焰动态特征识别和提取的影响。在火焰处理方面,本文针对火焰面积、火焰圆形度、火焰质心偏移距离三个火焰动态特征进行提取,最终确定是否有火灾发生实验结果表明,先经过对林火烟雾消除的处理,再进行对火焰动态特征的识别和提取,可以更加高效的提高火焰识别率,更加精准的判别火情的发生。在林火检测的技术中,具有很好的发展前景。

关键词：图像分割数字形态学同态滤波火焰动态特征

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基于火焰动态模型融合的火焰检测算法研究

基于火焰动态模型融合的火焰检测算法研究

作者：张瑞西安科技大学

学位级别：硕士

火的出现,使人类区别于其他物种的发展,开辟了文明历史的新纪元。如果能够准确使用火会造福人类,一旦放松对其的警惕,导致无法被控制,则会带来很严重的损失。基于硬件的传统火焰检测器,只有达到要求时才对火灾做出响应,不能够做到及时... 详细信息

火的出现,使人类区别于其他物种的发展,开辟了文明历史的新纪元。如果能够准确使用火会造福人类,一旦放松对其的警惕,导致无法被控制,则会带来很严重的损失。基于硬件的传统火焰检测器,只有达到要求时才对火灾做出响应,不能够做到及时有效的报警。因此,人们把眼光聚集到了实用性强、响应快的智能视频系统上。本文主要研究了基于火焰动态模型融合的火焰检测算法,对提取的前景目标结合RGB和HSI颜色模型确定出视频图像中的疑似火焰区域。然后结合火焰的动态特征对疑似火焰区域提取面积变化率、规则度和重叠度三个特征值,分别设定阈值进行分析判断。然后将三个特征值放入火焰动态模型中进行融合,设定权值对疑似火焰区域进行综合分析判断。最后,标示火焰区域。实验结果表明,算法能够达到实时性,对环境有一定的适应性,对类似火焰物体、发光源有一定的抗干扰能力。当火焰初期火焰动态特征不显著时检测效果明显,当火焰特征显著时,检测结果比较准确。相比利用帧间差分提取运动目标结合RGB颜色空间进行判别的方法,该算法漏检率明显下降,基本不存在误检现象。

关键词：火焰检测三帧差 RGB HSI 火焰动态特征