[发明专利]基于数字图像处理的燃烧器火焰稳定性定量检测方法

权利要求书

1.一种基于数字图像处理的燃烧器火焰稳定性定量检测方法，其特征在于，所述方法包括：

1)利用相机实时获取火焰图像；

2)将所述火焰原始图像转换为灰度图像和二值图像；对所述火焰原始图像、所述火焰灰度图像和所述火焰二值图像利用图像处理算法，提取火焰特征参数序列；火焰特征参数包含三类，分别为几何参数、亮度参数和热力学参数；几何参数包括着火点、根部面积、张角、火焰长度和火焰面积；亮度参数包括亮度和不均匀性；热力学参数包括最高温度、最低温度、平均温度和闪烁频率；当存在所述特征参数无法从所述火焰图像中提取时，仅对可提取的特征参数进行后续分析及参数融合；

3)根据所述火焰特征参数序列确定火焰参数变化率，由所述火焰参数序列的标准差和平均值确定，即，

其中，δ_x，σ_x和μ_x分别为特征参数x的变化特征、标准差和平均值。

4)分析所述火焰参数变化率与所述火焰闪烁频率的相关性，根据实际情况设置阈值，确定高相关性特征参数，用于参数融合；

5)由高相关性特征参数序列确定特征参数正常变化率和非正常变化率，二者包含着不同的火焰稳定性信息，其中，对于所述火焰特征参数序列，位于95％置信区间内特征参数的变化率为正常变化率，即，

其中，δ_x-nor为特征参数x的正常变化率，σ_x-nor和μ_x-nor分别为特征参数x序列95％置信区间内参数x的标准差和平均值。

位于95％置信区间外特征参数的变化率为非正常变化率，即，

δ_x-abnor＝C_x·δ_x-_nor

X_x-upper＝μ_x-upper-2σ_x

X_x-lower＝μ_x-lower+2σ_x

其中，δ_x-abnor为特征参数x的非正常变化率，由不稳定系数C_x和正常变化率δ_x-nor共同确定；μ_x-upper和μ_x-lower分别为特征参数x序列95％置信区间外较大值和较小值部分的平均值。

6)融合所述各高相关性特征参数和所述火焰闪烁频率的正常变化率与非正常变化率，得到火焰稳定性指标，用于火焰稳定状态的实时检测，融合方法为

其中，δ为火焰稳定性指标，N_e为高相关性特征参数个数，C_x(i)和δ_x(i)-nor分别为特征参数x(i)的不稳定系数和正常变化率，C_F和δ_F-nor为闪烁频率的不稳定系数和正常变化率。

2.根据权利要求1所述基于数字图像处理的燃烧器火焰稳定性定量检测方法，其特征在于：所述几何参数包括的着火点，根部面积，张角，火焰长度和火焰面积均由所述火焰二值图像确定，其中，着火点为燃烧器出口与其沿燃烧器中轴线方向最近明亮点的绝对距离，根部面积为在一预设边界框内明亮像素点数量之和与边界框总像素之和的商，张角为沿燃烧方向火焰两侧边缘明亮点拟合形成两直线的夹角，火焰长度为燃烧器出口与最远明亮点之间的绝对距离，火焰面积为图像中明亮点像素数量总和与图像总像素和的商。

3.根据权利要求1所述基于数字图像处理的燃烧器火焰稳定性定量检测方法，其特征在于：所述亮度参数包括的亮度和不均匀性由所述火焰二值图像和所述火焰灰度图像共同确定，其中，亮度由所述火焰灰度图像中火焰区域的平均灰度值确定，不均匀性为火焰区域内灰度强弱的对比特征。

4.根据权利要求1所述基于数字图像处理的燃烧器火焰稳定性定量检测方法，其特征在于：所述热力学参数包括最高温度，最低温度，平均温度和闪烁频率，三种温度由火焰原始图像确定，闪烁频率由火焰灰度图像确定，其中，最高温度，最低温度和平均温度由火焰温度分布确定，闪烁频率由火焰灰度图像序列所确定的火焰平均灰度序列在整个频率范围内频率分量的加权平均所确定。