專利名稱：一種石油鉆井伴生氣燃燒火焰圖像識別的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種氣體燃燒所產(chǎn)生火焰圖像的識別方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，石油鉆井伴生氣燃燒火焰識別方法 多利用感溫、感光技術(shù)對火焰進(jìn)行識別，由于火焰的多變性和不確定性，這些火焰識別技術(shù)均要受到所監(jiān)控環(huán)境的面積、濕度、粉塵顆粒以及氣流等因素的影響，這些影響在惡劣環(huán)境下的石油鉆井伴生氣燃燒火焰識別中更為明顯。公開號為CN1410709的中國專利一種火焰監(jiān)測診斷測量方法及裝置中，只采用了火焰的黑度、色度特征作為判據(jù)，不容易排除高亮、移動干擾，且不適用于大空間、惡劣環(huán)境的火焰識別。公開號為CN1131275的中國專利火焰檢測器自診斷系統(tǒng)中，只采用火焰的光特征作為判據(jù)，容易對顏色類似火焰的燈光產(chǎn)生誤報(bào)。公開號為CN1132889的中國專利探測火焰的方法及實(shí)施該方法的火焰報(bào)警器中，只采用火焰輻射的強(qiáng)度變化作為判據(jù)，對輻射強(qiáng)度類似火焰的干擾物易產(chǎn)生誤報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)只適用于較小的空間，且易受到所監(jiān)控環(huán)境的面積、濕度、粉塵顆粒以及氣流等因素的影響，因而導(dǎo)致火焰圖像識別效率低、誤報(bào)率高的技術(shù)問題；提供一種能在大空間、惡劣環(huán)境中對火焰圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)、高效、準(zhǔn)確識別的技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是提出一種石油鉆井伴生氣燃燒火焰圖像識別的方法，標(biāo)記核心高亮白區(qū)域?yàn)榭梢苫鹧鎱^(qū)域，檢測核心高亮白區(qū)域周邊的像素顏色，如果屬于火焰模型當(dāng)中的顏色，則將其劃入可疑火焰區(qū)域，從可疑火焰區(qū)域去掉虛假火焰；根據(jù)火焰顏色判斷可疑火焰區(qū)域是否存在真實(shí)火焰；基于離散分形布朗隨機(jī)場DFBIR，計(jì)算分形維數(shù)和分形擬合誤差
，如果移動滑窗中N個(gè)相鄰像素目標(biāo)都為真實(shí)火焰(N根據(jù)根據(jù)移動滑窗數(shù)確定)，則該區(qū)域有火焰燃燒。如果Msiyi j) <威并且f,則像素I； I ^對應(yīng)的目標(biāo)為真實(shí)火焰。因此，本發(fā)明根據(jù)火焰顏色模型，檢測可疑火焰區(qū)域；然后根據(jù)火焰運(yùn)動特征，初步判定火焰；最后應(yīng)用DFBIR算法排除假的火焰，并確定真實(shí)火焰的燃燒。本發(fā)明利用離散分形布朗隨機(jī)場(DFBIR)識別火焰，能更準(zhǔn)確的識別火焰，很好的解決在大空間、惡劣環(huán)境的火焰識別中誤報(bào)率高的問題。


圖I本發(fā)明火焰圖像識別方法流程圖。
具體實(shí)施方式
以下針對附圖對本發(fā)明的實(shí)施進(jìn)行具體描述。如圖I所示為本發(fā)明火焰圖像識別方法流程圖，包括如下步驟采集原始圖像，建立火焰色度模型，去除背景信息，檢測可疑的火焰區(qū)域；根據(jù)火焰運(yùn)動特征，排除靜止干擾，確定初步火焰區(qū)域，建立離散分形布朗隨機(jī)場模型，排除虛假火焰，確定真實(shí)火焰燃燒。一、火焰顏色模型及可疑火焰區(qū)域檢測
火焰中不同顏色的像素的相對位置確具有比較固定的特征，即在火焰的顏色圖像當(dāng)中，亮白區(qū)域構(gòu)成了火焰的核心，從里到外依次是黃、橙、紅色，從而構(gòu)成了一個(gè)分層結(jié)構(gòu)。為了得到并分析可疑火焰特征，首先必須得到火焰的核心即高亮白區(qū)域的位置，可采用如下方法獲取，采用傳統(tǒng)攝像機(jī)獲取確實(shí)RGB格式的圖像，但這種格式不利于得到完整的、正確的核心區(qū)域位置，因此，將RGB模型的輸入圖像轉(zhuǎn)換為YUV模型。在圖像的各種顏色模型當(dāng)中，YUV模型表示亮度、色差空間關(guān)系，其中Y為亮度信號，U、V為色差信號。對于描述火焰的核心高亮白區(qū)域，將攝像機(jī)獲取的RGB格式圖像轉(zhuǎn)換為YUV模型信號，根據(jù)公式J = 0.2fM+0.S7G+(UM雜Rgb轉(zhuǎn)換為麗，當(dāng)y值大于預(yù)設(shè)的閾值時(shí)標(biāo)記該像素點(diǎn)屬于高亮白區(qū)域，其中，R、G、B分別為圖像像素的紅、綠、藍(lán)分量，Y為該圖像像素點(diǎn)的灰度值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)及計(jì)算，設(shè)圖像像素為255時(shí)，閾值設(shè)定為160，此時(shí)，能夠排除大部分干擾物并完整保留火焰區(qū)域。標(biāo)記高亮白區(qū)域?yàn)榭梢苫鹧鎱^(qū)域；檢測核心高亮白區(qū)域周邊的像素顏色，如果像素屬于火焰模型當(dāng)中的顏色，則將其劃入可疑火焰區(qū)域；提取高亮白區(qū)域周邊的可疑火焰顏色像素，與高亮白區(qū)域比較，如果高亮白區(qū)域周邊的可疑火焰顏色像素和高亮白區(qū)域相t匕，如顏色像素所占比例小于高亮白區(qū)域中該顏色像素設(shè)置的預(yù)定閾值(如10%)，則認(rèn)為是虛假火焰，并將該像素點(diǎn)的灰度值設(shè)定為O。二、根據(jù)火焰運(yùn)動特征，初步判定火焰
采集疑似火焰圖像，根據(jù)火焰像素變化率及背景變化率，初步對疑似火焰區(qū)域進(jìn)行判斷，是否存在火焰。采集疑似火焰部分的連續(xù)n幀圖像，調(diào)用公式
權(quán)利要求
1.一種石油鉆井伴生氣燃燒火焰圖像識別方法，其特征在于，標(biāo)記核心高亮白區(qū)域?yàn)橐伤苹鹧鎱^(qū)域，檢測核心高亮白區(qū)域周邊的像素顏色，如果屬于火焰模型中的顏色，則將其劃入疑似火焰區(qū)域，從疑似火焰區(qū)域去掉虛假火焰；根據(jù)疑似火焰部分的像素變化率初步識別火焰區(qū)域；基于離散分形布朗隨機(jī)場DFBIR，計(jì)算疑似火焰區(qū)域的分形維數(shù)和分形擬合誤差J),如果移動滑窗中N個(gè)相鄰像素目標(biāo)都為真實(shí)火焰，則該區(qū)域有火焰燃Nti o
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的識別方法，其特征在于，所述標(biāo)記核心高亮白區(qū)域?yàn)橐伤苹鹧鎱^(qū)域的步驟為:攝像機(jī)獲取的RGB格式圖像，根據(jù)公式r = 0.299i +0.587Gt0.1145將RGB格式轉(zhuǎn)換為YUV格式，當(dāng)Y值大于預(yù)設(shè)的閾值時(shí)標(biāo)記該像素點(diǎn)為核心高亮白區(qū)域，其中，R、G、B分別為圖像像素的紅、綠、藍(lán)分量，Y為該圖像像素點(diǎn)的灰度值。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的識別方法，其特征在于，初步識別火焰區(qū)域的方法具體為采集疑似火焰區(qū)域中連續(xù)n幀圖像，調(diào)用公式
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的識別方法，其特征在于，獲取疑似火焰區(qū)域中相鄰兩個(gè)目標(biāo)像素點(diǎn)的灰度值八和4 ,其坐標(biāo)分別為( )和( A)，根據(jù)公式
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的識別方法，其特征在于，當(dāng)圖像像素為255時(shí)，閾值設(shè)定為160。
全文摘要
本發(fā)明為應(yīng)用于石油鉆井伴生氣燃燒所產(chǎn)生火焰圖像的識別方法，涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，根據(jù)火焰圖像的色度特征、運(yùn)動特征，并結(jié)合離散分形布朗隨機(jī)場，對石油鉆井伴生氣燃燒火焰進(jìn)行識別。本發(fā)明可應(yīng)用于陸上、海上石油鉆井平臺的伴生氣燃燒火焰監(jiān)測，也可以結(jié)合油井監(jiān)測系統(tǒng)，對石油鉆井平臺的整體安全進(jìn)行監(jiān)測。
文檔編號G06K9/00GK102646191SQ20121008298
公開日2012年8月22日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者仇國慶, 楊志龍, 陳軍鴿 申請人:重慶郵電大學(xué)