一种基于闪烁特征的火焰识别方法

介绍了一种以火焰闪烁特征为基础的早期火灾图像识别方法,先通过颜色特征判断可疑区域,再在此基础上对可疑像素的一维信号进行频率分析,以区分火焰像素和具有火焰颜色物体的像素。闪烁判据减少了误报和漏报,提高了火焰识别的可靠性和准确性。

基于紫红外传感器的火焰探测系统设计与实现

针对传统的感烟、感温、感光型火焰探测器的误报率高,响应时间长的特点,研制了一种联合使用紫外和红外传感器的火焰探测系统。该系统利用紫外传感器探测火焰辐射出的处在日盲区波段的紫外光谱,同时使用红外传感器探测火焰辐射出的4.4μm波段的红外光谱,并结合快速傅里叶变换(FFT)提取火焰闪烁频率的方法来识别火焰。实验表明,该方法有效地降低系统误报率和漏报率,响应时间小于1 s,探测距离达到5 m,对于粮仓、易燃物品存放地的消防应用有着重要的意义。

建筑防水材料火焰视频图像特征提取

在火焰视频探测技术的基础上,对建筑防水材料的火焰特征进行研究。对三元乙丙橡胶燃烧视频序列进行数据处理。运用软件编程的方法提取三元乙丙橡胶燃烧视频中的火焰特征,包括火焰面积、频谱特性以及火焰颜色空间,得到了三元乙丙橡胶燃烧初期火焰面积变化趋势、火焰脉动频率以及火焰颜色的RGB分量分布规律,为三元乙丙橡胶火灾乃至建筑外壁面的火灾探测技术研究提供数据支持。

基于超像素分割与闪频特征判别的视频火焰检测

视频监控已经成为当今火灾防范的主要方法。视频火焰算法层出不穷,但多为训练各种分类器做最后的分类,这需要提前准备大量相关的视频火焰样本来做训练,在视频火焰样本不够的情况下往往不能达到很高的检测率。本文提出一种基于超像素分割并结合闪频特征进行判断识别的方法。首先在Lab颜色空间上利用超像素分割方法将待检测图像分割出近似均匀的若干个小区域,并以其形心点代表一个超像素,结合RGB颜色空间与Lab颜色空间中的静态特征,根据提出的一定规则提取出火焰候选区域,最终利用此区域内提取的闪频特征判别其是否为火焰。实验证明,该算法在样本较少的情况下检测率较高。

利用小波阈值法对火焰闪烁频率消噪

在工业现场锅炉燃烧过程中,火焰检测器是观测锅炉火焰燃烧状态必不可少的,对锅炉的安全运行是至关重要的。然而工业现场中有很多因素对火焰闪烁信号有很大的影响,白噪声是非常重要的一个因素。为了准确判断锅炉的工作情况,我们对火焰闪烁频率的特征、白噪声和噪声的小波分析进行了较为详尽的描述,利用Daubechies小波的heursure阈值法对炉膛火焰信号中的白噪声进行消噪,取得了较好的效果。

锥形预混火焰羽流脱落过程的实验诊断

为了研究锥形预混火焰的羽流脱落特性,以丙烷-空气预混火焰为实验对象,通过粒子图像测速技术对锥形预混火焰的羽流速度场进行了实验研究,以动态模态分解法对得到的速度场进行了模态分解和主要特征重构还原。同时采用光电倍增器对火焰热释放强度信号进行实时采集,采用双热电偶法对燃后热气体的温度进行了重建。结果表明在浮力诱导下燃尽气体与周围环境空气相互剪切形成剪切层(BSL),BSL的Kelvin-Helmholtz不稳定性诱导产生了涡,涡作用于燃尽区附近的流场,扰动传至火焰面附近区域,与火焰剪切层的Darrie-Landu不稳定性耦合,表现为火焰面的脉动和火焰热释放率的脉动。通过近红外自发光成像得到的热气体自发光强度与温度信号有较强的相关性,热气体呈现出与速度场相似的周期性传播模式,为研究预混火焰的羽流脱落特性提供了新的思路。

基于多特征融合的视频火焰检测技术研究

基于彩色监控视频图像,利用火焰影像的时间运动特性,采用混合高斯背景建模方法从监控视频图像序列中提取出运动前景像素;在RGB色彩空间模型中通过火焰颜色的加权判别算法提取出具有火焰颜色的运动像素区域;最后,提出一种基于统计频率计数的火焰频闪特征识别方法,用于将视频图像中真实的火焰区域从具有火焰像素颜色的运动区域中区分出来。Matlab仿真结果表明,该算法具有很高的有效性和鲁棒性,能够应用实际的视觉火灾检测系统之中。

一种基于质心距脉动特征的火焰轮廓识别算法

火灾视觉特征的提取是火灾图像探测的关键问题。提出了一种描述火灾火焰轮廓脉动信息的火焰图像质心距脉动模型,即先用质心距来描述火焰的轮廓信息,再利用傅立叶描述子描述火焰轮廓变化的时空信息,采用距离来度量相邻两帧图像轮廓的变化幅度。实验结果表明,对于火灾火焰视频图像而言,其相邻两帧之间的脉动幅度、变化频率要明显高于受控燃烧、光源干扰等非火灾情况,可有效应用于火灾火焰的识别。研究表明,该方法能有效地探测火灾的发生,降低系统的误报率。

基于视频图像的火灾火焰探测技术分析

论述火灾火焰的基本特征及其视频图像的动静态特征,概括分析视频火焰的模式识别处理方法及其研究趋向。

早期火灾火焰识别的滑动平均计数模型

针对大空间环境下的早期火灾的探测问题,提出一种基于滑动平均计数模型的视频火灾火焰探测方法.使用自适应背景减除法提取前景中的运动目标,通过滑动平均计数模型度量运动目标的闪烁特性,结合运动目标的圆度变化和面积变化,实现早期火灾火焰的识别.实验结果表明:方法能够适应室外环境变化,快速检测火灾火焰.

时频联合分析评判火焰燃烧稳定性的实验研究

通过改变燃气量和一级空气量完成一系列燃烧工况。采用低成本的火焰检测装置采集得到各个工况火焰辐射的脉动信息,利用快速傅里叶变换算法将获得的时域信号衍生出频域上的功率谱信号。从时域信号的周期性能和频域信号中主峰频率的波动情况提取出反应火焰脉动性能的参数:火焰强度比方差和火焰闪烁频率,通过联合分析得到其随时间和燃烧状态变化的规律,实现对燃烧稳定性能的评判。

运动区域提取和闪频分析并行的火焰检测算法

在火焰检测中对火焰运动区域提取和闪烁特征分析大都分开进行,本文在提取运动区域的同时分析该区域的闪频特性,即将火焰的运动特征和闪烁特征同时提取。首先基于Ohta颜色空间找出图像中具有火焰颜色的疑似区域,其次根据视频图像某个位置在一段时间内变化的程度和次数是否都达到一定程度提取具有闪烁特性的运动区域,最后根据具有火焰颜色的连通区域是否包含这种运动区域,且颜色区域与运动区域的面积比例是否达到一定比值,来判断该连通区域是否为火焰。实验结果表明该方法在提取运动区域的同时能排除不具火焰闪烁特征的前景,且能在运动区域提取不完整的情况下保持较高的火焰检测率和较低的误检率。

基于RAGA-PPC模型的火焰燃烧特征量分析和稳定性预测

通过从时域和频域提取能够反映火焰稳定性的5个特征量,采用基于实数编码的加速遗传算法的投影寻踪分类模型(RAGA-PPC模型)对这5个特征量进行分析和讨论,得到能够反映高维数据结构的最佳投影方向,给出这5个特征量在评价火焰燃烧稳定性时的重要程度,并根据投影值和样本序号建立火焰燃烧稳定性评价模型,给出评价模型的函数关系式,分析了模型的误差.利用该模型对测试样本进行了预测.结果表明:强度均值这个特征量对火焰燃烧稳定性的影响贡献最小,火焰闪烁频率对火焰燃烧稳定性的影响贡献最大;该评价模型验证了经典的燃烧理论,基本能满足火焰燃烧稳定性判别的要求.

不同伴流速度下压力对火焰闪烁的影响

利用Ansys Fluent软件,采用直接数值模拟方法(DNS)模拟了甲烷/空气在同轴射流燃烧器中的燃烧过程,探究不同伴流速度下压力对火焰闪烁的影响,并对燃烧系统进行了非线性分析。结果表明:伴流速度为0.009 8 m/s,压力为0.7×105~1.6×105 Pa时,火焰发生闪烁;压力的升高使得火焰与涡的作用增强,火焰闪烁剧烈;当伴流速度增大到一临界值时,原本在压力场内闪烁的火焰变得稳定,表明燃烧流场由浮升力主导转变为伴流动量主导;提高伴流速度和压力均能促进烟黑的生成;通过燃烧系统的非线性分析发现,燃烧系统对伴流速度初值和压力初值具有强依赖性,在伴流速度临界值或压力临界值下,系统的解发生了动态分岔现象。

稀释气体对火焰闪烁的影响及其非线性特性研究

为研究稀释气体对火焰闪烁不稳定性的影响,利用Fluent求解器模拟了同轴射流燃烧器中火焰的燃烧,研究了CO_(2)和N_(2)作为稀释气体对火焰闪烁现象的影响,并分析了火焰闪烁的非线性特性。结果表明:轴向最大火焰温度随着稀释比的增大而降低,火焰的振荡幅度也随之减弱;相比N_(2),CO_(2)更容易抑制火焰的闪烁;增大稀释比也会使火焰的闪烁频率峰值提高,燃烧系统的流动和换热也从周期性振荡进入混沌状态。

同轴射流非预混火焰闪烁特性及非线性分析

以同轴射流燃烧器为研究对象,对6 mm、11.4 mm和17.4 mm 3种燃烧器直径下的甲烷空气同轴射流扩散火焰进行数值模拟,研究了氧气质量分数在23%~48%内扩散火焰的闪烁特性。结果表明:使火焰稳定的伴流速度比值Ur随着燃烧器直径的增大而增加,3种燃烧器直径下抑制火焰振荡所对应的Ur值分别为0.647、2.2和11.4;作用在火焰面外部的涡旋随着Ur的增大逐渐向火焰下游推移,同时峰值闪烁频率增加,而火焰的振荡幅度逐渐减小,流动与换热特性由周期性振荡转变为混沌状态;火焰的振荡幅度随着氧气质量分数的增加而减小,当氧气质量分数为48%时,火焰的闪烁峰值频率为10 Hz,且火焰闪烁的峰值频率不随氧气质量分数发生变化。

火焰燃烧的特征量提取及稳定性识别

为了有效提取火焰燃烧特征量,进而对火焰燃烧稳定性进行分析,文章通过理论分析和实验总结,首先提取了火焰强度方差及闪烁频率作为特征量,之后重点运用高阶统计量对火焰信号进行分析,提取了对火焰稳定性有较大影响的相位作为另一个新的特征量。最后考虑到各个特征量之间的相关性及量纲的影响,运用马氏距离作为判别准则,对火焰燃烧稳定性进行了有效的识别。结果表明,提取的3个特征量对火焰燃烧稳定性都有重要影响,而且运用马氏距离能够综合这3个特征量,使得从总体样本中选出的训练样本识别率达到93%,识别效果理想。

强迫对流下正庚烷浸湿多孔球的火焰结构与波动特征

为了探究强迫对流下燃料液滴的火焰结构和波动特征,利用被正庚烷浸润的多孔球来充当液滴,在环境压力下对其火焰施加不同温度和强度的气流(温度T=420~720 K和对流速度U=0.6~7.1 m/s)。使用高速摄影仪捕获火焰的实时图像,并通过自编Python-OpenCV程序对表征火焰结构的参数进行提取,进而分析火焰的结构演化和瞬时波动特征。对火焰瞬时数据进行傅里叶变换处理。研究结果表明:随着对流速度增加,火焰几何结构变化剧烈,而雷诺数Re=300之后,其变化则趋于平缓。对于燃烧状态,火焰从黄色火焰到黄-蓝分层火焰、再到蓝色火焰的转变随雷诺数的变化呈阶跃型规律进行,在这个过程中Re=200及Re=400为两个关键转变点。处于强迫对流下的多孔球尾迹火焰的瞬时波动呈现明显的周期性,其频率主要由球后卡门涡旋的脱落频率决定。

图像型火灾火焰探测原理

根据火灾火焰的颜色特性、闪烁频率特性、形态变化特性及其发生发展在图像上所表现出来的趋势特征,设计分析了图像型火灾火焰的序列帧识别原理,并结合工程应用的分类特性,论述了图像型火灾火焰的干扰及其使用图像的小块分割算法和外形判断的干扰排除方法。

伴流速度和当量比对部分预混火焰闪烁频率的影响

在不同空气伴流速度和燃料当量比的条件下,对甲烷/空气部分预混射流火焰闪烁进行了直接数值模拟(DNS),分析了伴流速度和燃料当量比对火焰闪烁频率的影响.数值模拟结果表明:伴流能够有效地抑制火焰的闪烁行为.存在1个临界伴流速度比(Ucr),当伴流速度比小于Ucr时,随着伴流速度比的增加,火焰锋面周围的涡旋尺度变小,火焰闪烁频率增加;当伴流速度比大于Ucr时,火焰的闪烁行为完全消失.燃料当量比增加,火焰锋面周围的涡旋尺度变大,火焰闪烁频率减小.