H2、CH4及CO气体燃烧火焰颜色的实证

H2、CH4及CO这3种气体燃烧的火焰颜色教科书上均表述为淡蓝色，但在实际操作中总是很难达到。为了解决这一问题，通过改变导气管材质、控制气流速率、改变气体与空气接触面积等因素进行实验探究。结果表明气体流速是影响火焰颜色的主要因素，通过改变气流速率能使这3种气体燃烧的火焰颜色基本上达到淡蓝色。

新型火焰颜色空间——IFCS

针对火焰识别颜色空间模型FCS带来的错判率高问题,基于混沌理论和k-medoids的粒子群算法,提出了一种改进的火焰识别颜色空间——IFCS。利用IFCS颜色空间进行火焰识别,可以在保证计算的简单快捷的同时,相对FCS更加突出火焰/非火焰像素颜色属性差异特性。采用混沌序列初始化粒子、自适应调整惯性权重、动态非线性调整学习因子、混沌搜索跳出局部最优等方法,得到了IFCS火焰识别颜色空间;进一步,在IFCS火焰颜色空间中通过经典Otsu阈值方法得到二值图像,建立了基于IFCS和Otsu的火焰识别算法——IOFR算法。实验结果表明:IOFR算法有效降低了当前基于FCS颜色空间火焰识别算法的火焰错判率。

乙醇燃烧火焰颜色变化的实验探究

针对室温下53%白酒燃烧火焰无色而无水乙醇燃烧火焰呈黄色的问题进行了探究,发现环境温度是影响乙醇燃烧火焰颜色变化的主要因素之一,提出乙醇燃烧火焰颜色变化与产物中水分子处于不同激发态有关的理论解释,并作实验验证。设计环境温度对乙醇燃烧火焰颜色影响的演示实验装置以及常见金属元素焰色反应新方案。针对教材中钾元素焰色反应的不足,设计使用氢氧化钾乙醇水溶液进行演示的新方案,肉眼可观察到明显紫色。探究过程将生活问题与化学学习相联系,充分挖掘其价值和意义,有利于培养学生独立思考、敢于质疑和勇于创新的精神。

氢气燃烧火焰颜色影响因素的研究及演示方案再设计

基于对氢气燃烧火焰颜色的不同解释,从焰色反应、火焰温度、气体流速等3方面影响因素设计方案进行实验研究,得出影响氢气火焰颜色的主要因素是气流速度、火焰温度及药品的焰色反应。巧用球形干燥管既控制气流速度、又控制火焰温度的特点,设计出可以观察到氢气燃烧火焰呈明显蓝色的演示装置。用可现取的仪器药品、可执行的实验方案、可重现的实验现象、可检验的实验结果,验证了教材中关于氢气燃烧火焰颜色的论述,突破了实际操作中氢气燃烧颜色不易观察的局限。

一种基于颜色分量离散度的火焰识别模型

针对在视频火灾探测中,传统的火焰颜色模型适应性差、易受环境因素干扰的问题,利用火焰的分层特性,将火焰颜色分量的离散度作为研究对象,选取颜色B分量标准差作为火焰和干扰源的判别依据,提出了一种新的火焰颜色模型。通过绘制大样本数据的ROC曲线确定了判断阈值的大小。实验证明:该颜色模型能够排除常见干扰源的影响,准确地进行火灾预警。

基于火焰颜色特征的火灾探测轻量化模型

针对现有的基于卷积神经网络的火灾探测模型无法做到精度高与参数量小兼顾,并且容易对颜色似火的物体产生误判的问题,提出了一种利用火焰的颜色特征提高模型抗干扰能力的方法,主要是通过增加模型对蓝色通道的关注度来提高模型的抗干扰能力;同时,利用一种训练方案大幅度减少了模型的参数量和训练时间,主要是通过知识蒸馏对模型进行压缩,以促进其在移动终端或嵌入式设备上的部署.结果表明:使用该方法训练出来的模型,参数量减少了7/8,误报率减少了6.53%,精度增加了2.42%,实现了精度高和参数量小兼顾.

森林燃烧中的火焰特征研究进展

阐述火焰的概念,从火焰高度与长度、火焰颜色与温度、火焰热辐射与结构、火焰传播与火焰淬熄等方面对火焰特征进行综述。可利用火焰燃烧频率判断森林火灾是否发生,利用森林可燃物燃烧的火焰颜色进行火焰区域分割、提取并进行识别。影响森林燃烧火焰的主要因素是森林可燃物,其结构与组成等特征直接决定了燃烧蔓延及火焰特征。未来将聚焦森林燃烧火焰结构识别与特征提取。森林抚育能调整林分密度,优化林分结构,调控可燃物,提高森林抵御火灾能力。

一种基于连续帧图像相似度的火焰识别方法

为解决了火焰闪烁频率计算量大、计算结果不准确的问题,首先基于火焰的闪烁特性,选取连续帧图像中可疑区域的相似度作为火焰和干扰源的判别依据,利用正负大样本数据确定了相似度阈值的范围大小;然后,根据火焰的运动特性设计了一种连续帧图像中可疑区域的区域跟踪方法。实验证明:该方法能够跟踪出连续帧图像中的可疑区域,并可排除常见干扰源的影响,准确地进行火灾预警。

基于改进梯度边缘特征的早期火焰识别方法

在视频火灾探测中,基于颜色特征变化的火灾识别模型适应性差、对火焰倒影等在颜色模型方面与火焰图像很类似的外界干扰分辨率差。利用火焰燃烧时在空气中的状态与周围环境的颜色阶跃性,在颜色分量模型的基础上,对火焰图像边缘进行粗定位和精定位,使用改进的Soble边缘检测算法,选取颜色B分量的边缘梯度作为判断火焰和干扰图像的依据,构建了一种基于图像边缘梯度的火焰识别模型。实验证明:颜色分量梯度模型能够排除大量的常见干扰源,准确、快速地对火灾进行识别,对大空间室内火灾探测具有一定的使用价值。

基于图像特征的火焰识别与检测技术研究

提出了一种基于火焰图像特征的火灾火焰检测及识别算法。将火焰颜色、变化率作为火灾火焰检测与识别的判据,在火焰颜色模型和变化率的基础上引入火焰尖角以及圆形度对火灾火焰图像进行进一步判定。实验结果表明,该算法能有效提高火灾火焰检测与识别的准确率,排除干扰源。

基于卷积神经网络的水面火焰倒影滤波方法

为了解决由于水面火焰倒影等区域与火焰特征相似,在水面火焰检测中分割火焰区域时,容易将火焰倒影等区域识别为火焰区域,尤其是当火焰亮度高时,YCbCr空间火焰识别模型可能将较多的火焰亮度高的区域误判为非火焰区域的问题,提出了一种水面火焰识别方法.利用卷积神经网络来判断图片中是否含有火焰,再根据火焰经水面反射、折射后在水中的倒影与火焰区域的亮度差,结合YCbCr空间模型,将火焰区域分割出来.试验结果证明:这种水面火焰识别方法可以判断图像中是否含有火焰图像,能够有效过滤火焰倒影等区域,较为精准地提取出火焰区域;同时可以解决火焰亮度高时,YCbCr空间模型识别火焰区域时存在较大空洞的问题.

基于可见光图像的火焰识别与提取

对火焰的基本特征进行分析,从中选择出几种比较有代表性的火焰特征作为判据来识别和提取火场图像中的火焰区域。基于火灾火焰的亮度特征利用区域生长法分割出疑似火焰区域;根据RGB和HIS颜色模型的对应关系,通过分离火焰像素的R、G、B分量,验证了火焰的色彩分布规律;利用圆形度判据排除规则光源的干扰。

可观察到氢气燃烧呈淡蓝色火焰的实验设计

现行高中化学教科书中钠与水的反应实验未提供验证反应所产生气体的实验装置。为使学生通过观察实验现象，直观地认识和理解钠与水反应产生的气体是氢气，在已设计“钠与水反应的实验装置”的基础上，从普通玻璃尖嘴导管焰色反应的干扰、煤油蒸气的干扰2个维度进行分析，最终设计出可以观察到氢气燃烧呈淡蓝色火焰的实验。

舰船大空间疑似火焰目标提取方法研究

火灾是威胁舰船安全航行的重要因素之一,及时准确的视频火灾探测依赖于快速准确的疑似火焰区域提取。针对舰船大空间内光照多变、干扰众多的复杂环境,论文根据四种典型的火焰和干扰视频图像对不同的目标提取方法进行了实验分析。实验证明:常用的运动检测方法不适用于舰船大空间中的火焰目标提取,而Chen等提出的RGB-HIS火焰颜色模型则有不错的提取效果,可用于舰船大空间中疑似火焰目标区域的提取。

基于多特征的火灾监控系统设计

随着网络摄像机的普及以及图像处理技术的不断发展,基于视频的火灾监控系统得到越来越多的关注。目前基于视频的火灾监控系统的常用方法是通过对火灾发生后产生的火焰进行检测,其缺点在于报警时火灾已经发生。提出的火灾检测系统首先通过运动检测和烟雾刚出现时的运动特征找出疑似烟雾区域,在此基础上在疑似烟雾区域内进行烟雾和火焰联合检测。其中烟雾检测采用烟雾颜色特征以及纹理特征相结合方式,火焰检测采用火焰RGB、HSI两种颜色特征相结合方式,以此提高检测的准确率。实验结果表明,系统可以在火灾蔓延前提供报警并准确检测出火灾着火点的位置,验证了所提方法的有效性。

一种基于连续帧图像质心运动的火灾探测方法

针对传统视频火灾探测方法误报率高、适用性弱的缺点,根据火焰在连续帧图像上的质心运动规律,提出了一种新的火灾探测方法。先利用RGB-HSI颜色模型筛选出单帧图像中的疑似火焰区域,再结合区域跟踪算法和质心轨迹统计得出火焰的质心运动规律,从而实现火灾连续探测。实验证明,该方法能够排除常见干扰源的影响,对于室内火灾探测具有一定的实用价值。