基于相位一致的燃煤火焰图像工况识别

发布时间：2020-09-10 13:37

　　回转窑广泛地应用在各个工业领域,窑内烧结工况识别是对其进行稳定控制的关键。由于窑体结构的特殊性和现场粉尘环境,烧结温度无法直接物理测量。一方面,燃煤火焰图像中蕴含了丰富的烧结工况信息,但是恶劣的窑内环境导致火焰图像光照不均并且边缘模糊,后续分割和特征提取困难。另一方面,图像相位信息较灰度信息具有更强的鲁棒性,且相位一致也符合人类视觉机制。基于上述两点,本文以回转窑生产过程中的燃煤火焰图像作为具体对象,利用相位一致原理进行煤粉区的分割从而识别窑内温度,解决了目前“人工看火”造成的设备使用寿命短、产品质量差、产量少、能耗高等问题。具体分为以下几个方面:(1)综述了相位一致的基础理论和近年的发展应用,仿真对比了相位一致边缘检测与传统的边缘检测算法,实验结果表明相位一致方法较空间灰度方法具有更强的灰度不变特性;(2)针对燃煤火焰图像的光照不均问题,提出了一种限制对比度自适应直方图均衡化(Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization,CLAHE)改进的光照补偿算法。将CLAHE处理后的图像进行小波高频去噪。针对窑内粉尘浓度大,图像边缘模糊的问题,对去噪后的图像运用自适应阈值的模糊增强算法,进一步提高燃煤火焰图像的增强效果;(3)提出一种融合相位一致和大津法的火焰图像燃煤混合区(俗称“黑把子”)分割算法。先用相位一致进行边缘检测,二值化后融合大津法分割出完整的前景,该方法结合大津法对感兴趣区域的中心分割优势和相位一致的边缘检测优势,有效地分割出煤粉区;(4)提取粉煤区的5个矩形度形态特征,利用神经网络进行工况分类的结果表明,本方法可较好的识别出回转窑内烧结工况,为燃煤过程工况检测提供了一种有效的工况识别手段。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP391.41;TF046.4
【部分图文】：

幅度信息,相位信息

１９８１年Ｏｐｐｅｎｈｅｉｍ和Ｌｉｍ用实验证明图像相位信息的重要性超过了幅度信逡逑息［２７］，他们分别对两张图进行傅里叶变换，一张提取相位信息，另一张提供幅度逡逑信息，再把其重新融合成一张新的图像，反傅里叶变换后，如图２．１表明图像相逡逑位信息对于图像表达的特征有着决定性的作用。逡逑（ａ）小女孩图逦（ｂ）电脑图逡逑：肩＇ｒ逦‘逡逑（ｃ）女孩相位和电脑幅度信息融合逦（ｄ）电脑相位和女孩幅度信息融合逡逑图２．１相位信息和幅度信息的融合实验图逡逑８逡逑

三角波,方波,幅度信息,电脑

局部能量,相位一致,实线箭头,信号

号进行卷积运算，去除直流分量后与第二个滤波器进行卷积运算，再将两个滤波逡逑器进行正交，得到的信号卷积的平方和就是局部能量的值。相位一致与局部能量逡逑两者的关联如图２．３所示。逡逑逦逦Ｔ．￣逡逑＼逦＾邋＾Ｘ逦７？逡逑＼邋＼邋／／邋．邋Ｌ逡逑ＪＩ逡逑逦＇逦１逦逦逦？逡逑Ｆ，ｘｌ逦实轴逡逑图２．３相位一致与局部能量的关系逡逑图２．３中实线箭头代表的是信号在ｘ处的傅里叶分量，这些首尾相连的分量逡逑在坐标实轴的投影是信号去除直流分量的值Ｆ（ｘ），虚轴上的投影即为Ｈ（ｘ），所有逡逑分量的矢量和对应就是ｘ处的局部能量函数的值。矢量和越大，局部能量函数的逡逑１０逡逑

【参考文献】