基于欧拉视频增强技术的火焰异常信号提取方法技术

本发明专利技术公开了一种基于欧拉视频增强技术的火焰异常信号提取方法，包括以下步骤：1）信号采集：采集火焰视频序列信号；2）金字塔分解：用金字塔分解对火焰视频序列进行分解以得到不同频带的视频序列；3）时域滤波：用带通滤波器对火焰异常信号进行提取；4）弱信号放大：将提取的火焰异常信号进行放大处理；5）视频合成：将放大的火焰异常信号与原采集输入的火焰信号进行叠加，完成火焰视频的重组，使火焰异常信号可视化；本发明专利技术采用欧拉视频增强技术来对火焰异常信号进行提取，具有操作简单、成本低、可视化等优点，特别适合用于对燃烧异常信号的提取研究。

【技术实现步骤摘要】
基于欧拉视频增强技术的火焰异常信号提取方法
本专利技术涉及一种基于欧拉视频增强技术的火焰异常信号提取方法，属于矿井提升设备

技术介绍
目前，世界上80%的能源来自化石燃料，我国的主要能源资源是煤炭，也就是说我国乃至全球目前都以燃烧作为主要的供能方式。燃烧对于我们每个人来说并不陌生。它是物质剧烈氧化而发光、发热的现象，也称为“火”，也是一种复杂的化合现象。它与我们的生活息息相关，被广泛应用于工业、国防、交通等多个领域。社会的不断发展使得资源短缺与环境的污染等问题的日趋严重。所以提高能源利用率和减少污染物的排放极为重要。而绝大部分能源用于燃烧，因此想要改善化石燃料带来的这些问题，对燃烧过程中的异常信号的提取则是极为重要的。目前对于燃烧诊断的技术主要有三类。即吸收光谱类，如可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）方法；发射光谱类，如激光诱导荧光光谱法（LIF）、平面激光诱导荧光法(PLIF)等方法；非线性光谱类，如相干反斯托克斯拉曼光谱（CARS）、简并四波混频光谱(DFWM)、偏振光谱(PS)等。而这些诊断方法对燃烧过程中异常信号的提取成本高、处理复杂。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种基于欧拉视频增强技术的火焰异常信号提取方法，具有提取成本低，处理方法简单等优点，可以克服现有技术的不足。本专利技术的技术方案是：一种基于欧拉视频增强技术的火焰异常信号提取方法，包括以下步骤：1）信号采集：采集火焰视频序列信号；2）金字塔分解：用金字塔分解对火焰视频序列进行分解以得到不同频带的视频序列；3）时域滤波：用带通滤波器对火焰异常信号进行提取；4）弱信号放大：将提取的火焰异常信号进行放大处理；5）视频合成：将放大的火焰异常信号与原采集输入的火焰信号进行叠加，完成火焰视频的重组，使火焰异常信号可视化。所述的金字塔为高斯金字塔，可有效保证图像边缘的平滑性。所述带通滤波器为理想带通滤波器。用采样频率为120帧及以上的高速相机采集火焰视频序列信号。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用欧拉视频增强技术来对火焰异常信号进行提取并分析异常信号产生的原因，进而优化燃烧动力装置、控制污染物的排放以及防止火灾的发生等，可提高能源利用率和环境的优化。本专利技术具有操作简单、成本低、可视化等优点，特别适合用于对燃烧异常信号的提取研究。附图说明图1为本专利技术的原理框图。具体实施方式下面结合附图及具体的实施例对专利技术进行进一步介绍：参考图1，本专利技术一种基于欧拉视频增强技术的火焰异常信号提取方法，包括以下步骤：1）信号采集：利用相机采集火焰视频序列信号。常用的摄像机一般是30帧、60帧的，仅能针对15~30Hz频段信号进行提取，但一般不稳定火焰具有较高频率的异常信号，为了更好的提取火焰异常信号，可选用采样频率为120帧及以上的高速相机对火焰视频序列进行采集。2）金字塔分解：用金字塔分解对火焰视频序列进行分解以得到不同频带的视频序列，以便于对各个频段微变信号的提取。为了加快图像的处理速度，可加入图像下采样过程。常用的图像金子塔有拉普拉斯金字塔和高斯金字塔。拉普拉斯金字塔是由高斯金字塔演变而来的，而该金字塔不能保证图像边缘的平滑性。因此本申请优选高斯金字塔来对视频序列图像进行处理。3）时域滤波：用带通滤波器对火焰异常信号进行提取。常用的带通滤波器有巴特沃斯带通滤波器、理想带通滤波器等。火焰异常信号一般是在一个较窄的频带内变化。因此对于火焰异常信号的提取需要一个具有较窄频带的滤波器。而理想带通滤波器能满足这一特点特性，因此本申请优选理想带通滤波器对火焰异常信号进行提取。4）弱信号放大：将提取的火焰异常信号进行放大处理。由于火焰的一些异常信号是微小的，因此需要将时域滤波环节选出来的火焰异常信号进行放大。将火焰异常弱信号乘以一个放大倍数，使得异常火焰的变化得以增强，进而便于可视化。5）视频合成：将放大的火焰异常信号与原采集输入的火焰信号进行叠加，完成火焰视频的重组，使火焰异常信号可视化。本专利技术的工作原理是：一幅数字图像可以定义为一个二维函数f(x,y)，其中x和y为空间坐标。则视频序列可以认为二维函数f(x,y)在时间序列上的集合，即f(x,y,t)。图像在每一个坐标点是以灰度值得形式存储的，如果在获得的图像中前后图像在相同的位置灰度值以特定的规律（稳定火焰频率）变化，则说明火焰中没有异常信号产生，反之则说明火焰发生不稳定变化，即产生了异常信号。以上内容是结合具体的优选实施方式对本专利技术所作的进一步详细说明，不能认定本专利技术的具体实施只局限于这些说明。对于本专利技术所属
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于欧拉视频增强技术的火焰异常信号提取方法，包括以下步骤：1）信号采集：采集火焰视频序列信号；2）金字塔分解：用金字塔分解对火焰视频序列进行分解以得到不同频带的视频序列；3）时域滤波：用带通滤波器对火焰异常信号进行提取；4）弱信号放大：将提取的火焰异常信号进行放大处理；5）视频合成：将放大的火焰异常信号与原采集输入的火焰信号进行叠加，完成火焰视频的重组，使火焰异常信号可视化。

【技术特征摘要】
1.一种基于欧拉视频增强技术的火焰异常信号提取方法，包括以下步骤：1）信号采集：采集火焰视频序列信号；2）金字塔分解：用金字塔分解对火焰视频序列进行分解以得到不同频带的视频序列；3）时域滤波：用带通滤波器对火焰异常信号进行提取；4）弱信号放大：将提取的火焰异常信号进行放大处理；5）视频合成：将放大的火焰异常信号与原采集输入的火焰信号进行叠加，完成火焰视频的重组，使火焰...

【专利技术属性】
技术研发人员：敖宇，杨健晟，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州,52