红外对蒸汽管道泄露的实时监控方法技术

本发明专利技术公开了一种红外对蒸汽管道泄露的实时监控方法，包括如下步骤：实时接收红外摄像仪采集的监控区域的红外热像图和温度参数；利用当前帧红外热像图和温度参数检测监控区域内是否存在蒸汽泄露区域；判断下一帧红外热像图中检测到的蒸汽泄漏区域相关的位置是否存在蒸汽泄露区域，若存在，则发出报警信号并反馈相关位置中蒸汽泄露区域的位置信息，直至完成对所有相关位置的判断。该红外对蒸汽管道泄露的实时监控方法考虑前后帧图片中目标的关联度，采用目标跟踪的方法，将下一帧疑似目标区域的坐标选取与当前帧目标坐标关联上，可以加快下一帧图片中蒸汽有无的判定速度，并通过两帧联合判定的方式，提高了蒸汽泄漏判定的准确性。

Infrared Real-time Monitoring Method for Steam Pipeline Leakage

The invention discloses an infrared real-time monitoring method for steam pipeline leakage, which comprises the following steps: receiving infrared thermal images and temperature parameters of the monitoring area collected by infrared camera in real time; detecting whether there is a steam leakage area in the monitoring area by using infrared thermal images and temperature parameters of the current frame; and judging the correlation of the steam leakage area detected in the next infrared thermal image. Whether there is a steam leak area in the location, if there is, an alarm signal will be sent and the position information of the steam leak area in the correlation position will be feedback until all the relevant positions are judged. The infrared real-time monitoring method for steam pipeline leakage takes into account the correlation degree of the target in the front and back frame pictures. By using the target tracking method, the coordinates of the suspected target area in the next frame are selected and correlated with the target coordinates of the current frame. This method can speed up the determination speed of steam in the next frame picture, and improve the accuracy of steam leakage determination through the joint determination of two frames.

【技术实现步骤摘要】
红外对蒸汽管道泄露的实时监控方法
本专利技术涉及蒸汽泄露检测领域，特别提供了一种红外对蒸汽管道泄露的实时监控方法。
技术介绍
管道泄漏检测大多是针对深埋地下的管道，一般采用声波检测方法并且非实时监控。对室内管道泄露问题的检查也多是采用人为操作的便携式仪器检测，这种方式实时性差且容易漏检。中国专利技术专利CN201711423014提出了一种使用机器人搭载可见光相机和热成像仪双视融合对气体泄露检测的方法，可实现对巡检点场景蒸汽管道异常泄露的检测。然而，该方法存下以下问题：1、在法兰连接处产生的蒸汽泄露发生时间短，使用机器人巡视的方法易漏检。2、对于无光源场景，可见光相机将完全失去作用，该方法不再适用。因此，提出一种新的蒸汽管道泄露的实时监控方法，以使其不再受光源限制，可在黑暗的环境下快速准确地监测到蒸汽的瞬时泄露，成为人们亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种红外对蒸汽管道泄露的实时监控方法，以至少解决现有的蒸汽泄露检测方法不适用于黑暗环境、不能及时准确地检测到蒸汽的瞬时泄露的问题。本专利技术提供的技术方案是：一种红外对蒸汽管道泄露的实时监控方法，包括如下步骤：S1：实时接收红外摄像仪采集的监控区域的红外热像图和温度参数；S2：利用当前帧红外热像图和温度参数检测监控区域内是否存在蒸汽泄露区域，若存在，执行S3，若不存在，返回S1继续执行，其中，利用当前帧红外热像图和温度参数检测监控区域内是否存在蒸汽泄露区域的步骤如下：S21：对接收到的红外热像图进行中值滤波，得到滤除部分噪声的去噪图像f(x,y)；S22：利用当前帧与其前两帧图像采用三帧联合的方法，将每相邻两帧去噪图像做帧差，得到两幅帧差图像，之后，对两幅帧差图像进行每个像素点的或运算，得到图像P，其中，三帧相邻去噪图像分别为f1(x,y)，f2(x,y)，f3(x,y)，f3(x,y)为当前帧红外热像图对应的去噪图像，图像P为：P(x,y)＝|f2(x,y)–f1(x,y)|×|f3(x,y)–f2(x,y)|；S23：对图像P做二值化处理，得到二值化图像Q；S24：对二值化图像Q做标记连通，得到连通区域的信息，并根据连通区域的高、宽、面积，排除干扰连通区域；S25：对留下的每个连通区域的图像做直方图均衡，再使用双线性插值的方法对均衡后的图像做固定尺寸的缩放，分别得到与留下的每个连通区域的图像一一对应的图像M；S26：分别对图像M做3*3尺寸的LBP，得到LBP图像，之后，依次判断每个LBP图像中是否存在蒸汽，若存在，执行S27，直至完成对所有LBP图像的判断，若所有LBP图像中均不存在蒸汽，返回S1继续执行；S27：根据红外摄像仪采集的温度参数，判断与存在蒸汽的LBP图像对应的连通区域内的温度极大值是否大于预设的蒸汽泄露温度阈值，若是，则初步判定该连通区域为蒸汽泄露区域，该连通区域内存在蒸汽泄漏点，若否，则初步判定该连通区域为非蒸汽泄露区域，该连通区域内不存在蒸汽泄漏点；S3：判断下一帧红外热像图中与S2中检测到的蒸汽泄漏区域相关的位置是否存在蒸汽泄露区域，若存在，则发出报警信号并反馈相关位置中蒸汽泄露区域的位置信息，直至完成对所有相关位置的判断，若所有相关位置的判断结果均为不存在蒸汽泄露区域，则返回执行S1，其中，判断下一帧红外热像图中与S2中检测到的一个蒸汽泄漏区域相关的位置是否存在蒸汽泄露区域的方法如下：S31：将S2中初步确定出来的蒸汽泄露区域所对应的矩形框扩大，得到新的矩形框，并将其作为与该蒸汽泄漏区域相关的位置，之后，提取下一帧红外热像图中位于该新的矩形框中的图像的灰度图，并将该灰度图做中值滤波后得到图像P1；S32：计算所述图像P1的方差，并将该方差值与预设的方差阈值iTH比较，判断图像P1中是否存在蒸汽，若存在，执行S33，否则，返回S3，继续对S2中检测到的下一个蒸汽泄漏区域做进一步判断，其中，方差阈值iTH用于区分蒸汽图像与非蒸汽图像；S33：对图像P1做直方图均衡后做标记连通，得到连通区域的信息，并根据连通区域的高、宽、面积，排除干扰连通区域；S34：对留下的每个连通区域的图像做直方图均衡，再使用双线性插值的方法对均衡后的图像做固定尺寸的缩放，分别得到与留下的每个连通区域的图像一一对应的图像M1；S35：分别对图像M1做3*3尺寸的LBP，得到LBP图像，之后，依次判断每个LBP图像中是否存在蒸汽，若存在，执行S36，直至完成对所有LBP图像的判断，若所有LBP图像中均不存在蒸汽，返回S1继续执行；S36：根据红外摄像仪采集的温度参数，判断与存在蒸汽的LBP图像对应的连通区域内的温度极大值是否大于预设的蒸汽泄露温度阈值，若是，则判定该连通区域为蒸汽泄露区域，该连通区域内存在蒸汽泄漏点，若否，则判定该连通区域为非蒸汽泄露区域，该连通区域内不存在蒸汽泄漏点。优选，S23中，二值化处理的阈值T通过最大类间方差法得到。进一步优选，S24中，排出干扰连通区域的步骤中，干扰连通区域的高、宽阈值范围为2～10像素个数，面积阈值范围为50～80像素个数。进一步优选，S25中，缩放后的图像的高宽比为2～10：1。进一步优选，S26中，LBP图像中是否存在蒸汽的判断方法如下：将该LBP图像按列连接后得到的列向量作为特征向量，对特征向量经LDA分类后得到一个数值，之后，根据该数值判断该LBP图像中是否存在蒸汽。进一步优选，S31中，新的矩形框的高度相对于S2中初步确定出来的蒸汽泄露区域所对应的矩形框的高度上下各扩1/3～1倍，新的矩形框的宽度相对于S2中初步确定出来的蒸汽泄露区域所对应的矩形框的宽度左右各扩1/4～1/2倍。进一步优选，S32中，iTH的确定方法为：选取大量存在蒸汽的图像与非蒸汽图像，统计两类图像的方差值，确保iTH值，能使超过iTH值的蒸汽图像数量占总蒸汽图像数量的比重最大，同时超过iTH值的非蒸汽图像数量占总非蒸汽图像数量比重最小，当图像P1的方差超过阈值iTH时，则判定图像P1中存在蒸汽。进一步优选，S35中，LBP图像中是否存在蒸汽的判断方法如下：将该LBP图像按列连接后得到的列向量作为特征向量，对特征向量经LDA分类后得到一个数值，根据该数值即可判断该LBP图像中是否存在蒸汽。本专利技术提供的红外对蒸汽管道泄露的实时监控方法，考虑前后帧图片中目标(蒸汽)的关联度，采用目标跟踪的方法，将下一帧疑似目标区域的坐标选取与当前帧目标坐标关联上，可以加快下一帧图片中蒸汽有无的判定速度，并通过两帧联合判定的方式，提高了蒸汽泄漏判定的准确性。具体实施方式下面将结合具体的实施方案对本专利技术进行进一步的解释，但并不局限本专利技术。本专利技术提供了一种红外对蒸汽管道泄露的实时监控方法，包括如下步骤：S1：实时接收红外摄像仪采集的监控区域的红外热像图和温度参数；S2：利用当前帧红外热像图和温度参数检测监控区域内是否存在蒸汽泄露区域，若存在，执行S3，若不存在，返回S1继续执行，其中，利用当前帧红外热像图和温度参数检测监控区域内是否存在蒸汽泄露区域的步骤如下：S21：对接收到的红外热像图进行中值滤波，得到滤除部分噪声的去噪图像f(x,y)，因为红外图像噪点与椒盐噪声相似，因此，该步骤中，优选采用中值滤波方法，以更好的去除红外图像的噪声；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.红外对蒸汽管道泄露的实时监控方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：实时接收红外摄像仪采集的监控区域的红外热像图和温度参数；S2：利用当前帧红外热像图和温度参数检测监控区域内是否存在蒸汽泄露区域，若存在，执行S3，若不存在，返回S1继续执行，其中，利用当前帧红外热像图和温度参数检测监控区域内是否存在蒸汽泄露区域的步骤如下：S21：对接收到的红外热像图进行中值滤波，得到滤除部分噪声的去噪图像f(x,y)；S22：利用当前帧与其前两帧图像采用三帧联合的方法，将每相邻两帧去噪图像做帧差，得到两幅帧差图像，之后，对两幅帧差图像进行每个像素点的或运算，得到图像P，其中，三帧相邻去噪图像分别为f1(x,y)，f2(x,y)，f3(x,y)，f3(x,y)为当前帧红外热像图对应的去噪图像，图像P为：P(x,y)＝|f2(x,y)–f1(x,y)|×|f3(x,y)–f2(x,y)|；S23：对图像P做二值化处理，得到二值化图像Q；S24：对二值化图像Q做标记连通，得到连通区域的信息，并根据连通区域的高、宽、面积，排除干扰连通区域；S25：对留下的每个连通区域的图像做直方图均衡，再使用双线性插值的方法对均衡后的图像做固定尺寸的缩放，分别得到与留下的每个连通区域的图像一一对应的图像M；S26：分别对图像M做3*3尺寸的LBP，得到LBP图像，之后，依次判断每个LBP图像中是否存在蒸汽，若存在，执行S27，直至完成对所有LBP图像的判断，若所有LBP图像中均不存在蒸汽，返回S1继续执行；S27：根据红外摄像仪采集的温度参数，判断与存在蒸汽的LBP图像对应的连通区域内的温度极大值是否大于预设的蒸汽泄露温度阈值，若是，则初步判定该连通区域为蒸汽泄露区域，该连通区域内存在蒸汽泄漏点，若否，则初步判定该连通区域为非蒸汽泄露区域，该连通区域内不存在蒸汽泄漏点；S3：判断下一帧红外热像图中与S2中检测到的蒸汽泄漏区域相关的位置是否存在蒸汽泄露区域，若存在，则发出报警信号并反馈相关位置中蒸汽泄露区域的位置信息，直至完成对所有相关位置的判断，若所有相关位置的判断结果均为不存在蒸汽泄露区域，则返回执行S1，其中，判断下一帧红外热像图中与S2中检测到的一个蒸汽泄漏区域相关的位置是否存在蒸汽泄露区域的方法如下：S31：将S2中初步确定出来的蒸汽泄露区域所对应的矩形框扩大，得到新的矩形框，并将其作为与该蒸汽泄漏区域相关的位置，之后，提取下一帧红外热像图中位于该新的矩形框中的图像的灰度图，并将该灰度图做中值滤波后得到图像P1；S32：计算所述图像P1的方差，并将该方差值与预设的方差阈值iTH比较，判断图像P1中是否存在蒸汽，若存在，执行S33，否则，返回S3，继续对S2中检测到的下一个蒸汽泄漏区域做进一步判断，其中，方差阈值iTH用于区分蒸汽图像与非蒸汽图像；S33：对图像P1做直方图均衡后做标记连通，得到连通区域的信息，并根据连通区域的高、宽、面积，排除干扰连通区域；S34：对留下的每个连通区域的图像做直方图均衡，再使用双线性插值的方法对均衡后的图像做固定尺寸的缩放，分别得到与留下的每个连通区域的图像一一对应的图像M1；S35：分别对图像M1做3*3尺寸的LBP，得到LBP图像，之后，依次判断每个LBP图像中是否存在蒸汽，若存在，执行S36，直至完成对所有LBP图像的判断，若所有LBP图像中均不存在蒸汽，返回S1继续执行；S36：根据红外摄像仪采集的温度参数，判断与存在蒸汽的LBP图像对应的连通区域内的温度极大值是否大于预设的蒸汽泄露温度阈值，若是，则判定该连通区域为蒸汽泄露区域，该连通区域内存在蒸汽泄漏点，若否，则判定该连通区域为非蒸汽泄露区域，该连通区域内不存在蒸汽泄漏点。...

【技术特征摘要】
1.红外对蒸汽管道泄露的实时监控方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：实时接收红外摄像仪采集的监控区域的红外热像图和温度参数；S2：利用当前帧红外热像图和温度参数检测监控区域内是否存在蒸汽泄露区域，若存在，执行S3，若不存在，返回S1继续执行，其中，利用当前帧红外热像图和温度参数检测监控区域内是否存在蒸汽泄露区域的步骤如下：S21：对接收到的红外热像图进行中值滤波，得到滤除部分噪声的去噪图像f(x,y)；S22：利用当前帧与其前两帧图像采用三帧联合的方法，将每相邻两帧去噪图像做帧差，得到两幅帧差图像，之后，对两幅帧差图像进行每个像素点的或运算，得到图像P，其中，三帧相邻去噪图像分别为f1(x,y)，f2(x,y)，f3(x,y)，f3(x,y)为当前帧红外热像图对应的去噪图像，图像P为：P(x,y)＝|f2(x,y)–f1(x,y)|×|f3(x,y)–f2(x,y)|；S23：对图像P做二值化处理，得到二值化图像Q；S24：对二值化图像Q做标记连通，得到连通区域的信息，并根据连通区域的高、宽、面积，排除干扰连通区域；S25：对留下的每个连通区域的图像做直方图均衡，再使用双线性插值的方法对均衡后的图像做固定尺寸的缩放，分别得到与留下的每个连通区域的图像一一对应的图像M；S26：分别对图像M做3*3尺寸的LBP，得到LBP图像，之后，依次判断每个LBP图像中是否存在蒸汽，若存在，执行S27，直至完成对所有LBP图像的判断，若所有LBP图像中均不存在蒸汽，返回S1继续执行；S27：根据红外摄像仪采集的温度参数，判断与存在蒸汽的LBP图像对应的连通区域内的温度极大值是否大于预设的蒸汽泄露温度阈值，若是，则初步判定该连通区域为蒸汽泄露区域，该连通区域内存在蒸汽泄漏点，若否，则初步判定该连通区域为非蒸汽泄露区域，该连通区域内不存在蒸汽泄漏点；S3：判断下一帧红外热像图中与S2中检测到的蒸汽泄漏区域相关的位置是否存在蒸汽泄露区域，若存在，则发出报警信号并反馈相关位置中蒸汽泄露区域的位置信息，直至完成对所有相关位置的判断，若所有相关位置的判断结果均为不存在蒸汽泄露区域，则返回执行S1，其中，判断下一帧红外热像图中与S2中检测到的一个蒸汽泄漏区域相关的位置是否存在蒸汽泄露区域的方法如下：S31：将S2中初步确定出来的蒸汽泄露区域所对应的矩形框扩大，得到新的矩形框，并将其作为与该蒸汽泄漏区域相关的位置，之后，提取下一帧红外热像图中位于该新的矩形框中的图像的灰度图，并将该灰度图做中值滤波后得到图像P1；S32：计算所述图像P1的方差，并将该方差值与预设的方差阈值iTH比较，判断图像P1中是否存在蒸汽，若存在，执行S33，否则，返回S3，继续对S2中检测到的下一个蒸汽泄漏区域做进一步判断，其中，方差阈值iTH用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：马胤刚，张冠男，蒋辉，王明威，
申请(专利权)人：沈阳天眼智云信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21