[发明专利]基于卷积神经网络的火焰场快速监测装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于卷积神经网络的火焰场快速监测装置及方法，监测装置包括多方向投影采集装置、基于MART的三维重建模块和卷积神经网络监测模块，其中多方向投影装置从12个间隔为15°的不同方向用相机对待测火焰场进行空间位置参数和相距进行标定，并对火焰图像进行采集；基于MART的三维重建模块将采集到的12个方向的图像进行三维重建，之后将重建结果输入卷积神经网络进行训练，最终得到火焰场形貌的监测结果。本发明相比于原有的代数迭代重建算法，在完成对卷积神经网络的训练后，能够迅速、准确的重建出火焰场的形貌结构，无需人为干预迭代次数。

技术领域

本发明涉及火焰场形貌快速监测技术，特别是一种基于卷积神经网络的火焰场快速监测装置及方法。

背景技术

火焰场的形貌显示以及关键物理参数的测量，在现代航空航天、导弹发射以及能源等很多领域起到着至关重要的作用，合适的火焰场的诊断研究方法变得日益重要。

传统火焰场的分析和测量方法主要包括利用工程应用类软件对火焰场进行分析的数值模拟法、利用热电偶或探针测量燃烧场参数的接触式测量法和光学测量法。其中，光学测量法具有非接触式的特点，可以在不干扰待测场的前提下实现对燃烧场的实时瞬态测量，测量结果具有较高的时间和空间分辨率，尤其适用于难以放探针的复杂恶劣燃烧环境下。火焰层析发射监测技术是一种将光学测量方法和计算机层析理论相结合的方法，通过测量待测场的多个方向的信息来重建其结构信息，由于其具有非接触、无损、瞬态等优势，因此逐渐成为火焰场诊断技术研究的热点之一。然而，传统的火焰发射层析监测技术同样有很多缺点，例如重建过程较为复杂困难、重建时间较长、使用相机较多，并且需要人为控制迭代次数来达到较好的重建效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于卷积神经网络的火焰场快速监测装置及方法，快速高效的实现火焰场的三维结构的监测。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于卷积神经网络的火焰场快速监测装置，包括多方向投影采集装置、基于MART的三维重建模块和卷积神经网络监测模块，所述多方向投影采集装置从12个间隔为15°的不同方向用相机对待测火焰场进行空间位置参数和相距进行标定，并对火焰图像进行采集；所述基于MART的三维重建模块将多方向投影采集装置所采集到的12个方向的图像进行三维形貌重建；所述卷积神经网络模块以采集到的多方向投影和MART重建结果作为训练集输入和输出，实现火焰形貌监测。

一种基于卷积神经网络的火焰场快速监测方法，包括以下步骤：

步骤1，对待测火焰场进行空间位置参数和相距进行标定，采集火焰图像；

步骤2，利用MART三维重建算法对采集到的火焰图像进行三维形貌重建；

步骤3，以采集到的多方向投影和MART三维重建结果作为训练集输入和输出，实现火焰形貌监测。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)本发明引入卷积神经网络来对火焰场进行三维形貌重建，与现有的火焰发射层析监测技术相比，在完成训练过程后，能够极快的完成重建，能够运用到火焰场的实时监测中；(2)本发明与传统的MART重建算法相比，无需人为控制迭代次数，更加方便快捷。

附图说明

图1为本发明的基于卷积神经网络的火焰场重建方法的流程框图。

图2为本发明的12个方向的发射层析系统采集装置示意图。

图3为本发明的卷积神经网络结构示意图。

具体实施方式