[发明专利]一种基于MIA的电熔镁炉动态火焰分割及特征提取方法

权利要求书

1.一种基于MIA的电熔镁炉动态火焰分割及特征提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采集火焰的视频图像，并将单帧的RGB图像转换成二维矩阵；

步骤2：采用主成份分析法对所述二维矩阵进行降维处理，并通过图像重构技术将选取的主元映射回RGB图像空间进行验证，以保证降维后的图像能够代替原始图像；

步骤3：将降维后的具有两列向量的矩阵归一化到[0,255]之间，然后以矩阵中每行数据的两个值作为XY坐标系下的位置信息，统计该矩阵具有同一坐标值的像素个数，从而获得得分柱状图；

步骤4：针对不同工况的单帧的RGB图像重复步骤1-3，将获得的不同工况的得分柱状图进行对比，找出不同工况的得分柱状图中变化明显的区域，对变化明显的区域进行标记处理，并将所述得分柱状图中被标记的区域映射回原始RGB图像，以获得火焰分割图像；

步骤5：对得分柱状图中被标记的区域进行微调，以获得确定的标记区域和精确的火焰分割图像，并依据确定的标记区域对视频图像中所有的单帧RGB图像进行分割获得每帧的火焰分割图像，所述步骤5包括：

步骤5.1：对得分柱状图中被标记的区域进行微调，并获得新的火焰分割图像，若分割效果有明显的改善，则保留新的标记区域，通过多次调整获得确定的标记区域和精确的火焰分割图像；

步骤5.2：通过验证法在所述确定的标记区域周围标记一块验证区域，将验证区域映射回原始RGB图像，若验证区域对应的分割图像位于火焰图像的周围，则表明所述确定的标记区域符合火焰分割的要求；

步骤6：通过特征提取公式，借助得分柱状图中被标记区域分别计算火焰亮度区域大小、火焰颜色种类数、火焰区域颜色平均值、整幅图像颜色平均值以及火焰亮度值5种特征数据。

2.如权利要求1所述的基于MIA的电熔镁炉动态火焰分割及特征提取方法，其特征在于，所述步骤1包括：

步骤1.1：将工业相机采集到的视频图像进行固定窗口分割，剔除火焰外围区域对图像分割造成的干扰；

步骤1.2：通过矩阵变换将单帧火焰RGB图像变换为二维空间下的矩阵。

3.如权利要求1所述的基于MIA的电熔镁炉动态火焰分割及特征提取方法，其特征在于，所述步骤2包括：

步骤2.1：通过主成份分析法将上述二维矩阵进行降维，选取一定量的主元数量保证降维后的矩阵能够表征原始数据99％的信息；

步骤2.2：通过图像重构技术将选取的主元映射回RGB图像空间，通过观察比对，确定降维后的图像能够代替原始的图像。

4.如权利要求1所述的基于MIA的电熔镁炉动态火焰分割及特征提取方法，其特征在于，所述步骤3中采用下式将降维后的具有两列向量的矩阵归一化到[0,255]之间：

其中，s_i表示归一化后的两列向量，t_i表示归一化前的两列向量，t_i,min表示列向量t_i中最小的元素，t_i,max表示列向量t_i中最大的元素。

5.如权利要求1所述的基于MIA的电熔镁炉动态火焰分割及特征提取方法，其特征在于，所述步骤3中采用下式获得得分柱状图：

其中，TT_x,y为得分柱状图中坐标为(x，y)的同样像素点的个数，b为矩阵的某行，s_1,b表示向量s₁第b行的元素，s_2,b表示向量s₂第b行的元素。

6.如权利要求1所述的基于MIA的电熔镁炉动态火焰分割及特征提取方法，其特征在于，所述步骤6中火焰亮度区域大小是指经过分割后所得感兴趣区域的大小，原始RGB图像的每一个像素值都被投影到得分柱状图中，所以感兴趣区域大小在得分柱状图中即为标记区域中所有数值之和，根据下式计算火焰亮度区域大小：

其中，A表示火焰亮度区域大小，TT_x,y为得分柱状图中坐标为(x，y)的同样像素点的个数，M_i,j＝1对应得分柱状图中的标记区域。