爐內(nèi)火焰圖像分割算法研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)軟硬件及數(shù)字圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展，圖像處理技術(shù)已經(jīng)在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中得到普遍的應(yīng)用，爐內(nèi)火焰圖像處理技術(shù)就是其中一個重要應(yīng)用領(lǐng)域。在火力發(fā)電的燃燒系統(tǒng)中，對電站鍋爐內(nèi)燃煤的燃燒情況必須進(jìn)行實(shí)時監(jiān)視控制，可以根據(jù)火焰燃燒情況判斷燃燒狀態(tài)是否穩(wěn)定、物料是否被充分的燃燒以及燃燒過程產(chǎn)生的廢物堆積情況，據(jù)此適當(dāng)?shù)恼{(diào)整系統(tǒng)的控制策略能夠保證鍋爐內(nèi)穩(wěn)定安全的燃燒環(huán)境，提高燃燒效率，降低資源消耗，避免因?yàn)椴环€(wěn)定的燃燒狀態(tài)導(dǎo)致爐膛爆炸的事情發(fā)

2、生。以先進(jìn)的圖像處理技術(shù)替代想對落后的人工方式對爐內(nèi)燃燒火焰的情況進(jìn)行實(shí)時掌控，根據(jù)掌握的情況調(diào)節(jié)系統(tǒng)狀態(tài)，可以節(jié)約生產(chǎn)成本、減少爐膛爆炸事情發(fā)生、確保安全生產(chǎn)環(huán)境以及提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。以上闡述的爐內(nèi)火焰燃燒狀態(tài)實(shí)時監(jiān)測處理系統(tǒng)中，如何將有效燃燒的火焰從圖像中分割出來是必不可少的重要處理環(huán)節(jié)。其目的是以圖像分割技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)火焰與其背景的分離，其結(jié)果對后續(xù)火焰狀態(tài)識別的質(zhì)量有重大影響。
　　本文使用高速攝像機(jī)對爐內(nèi)燃燒火焰狀態(tài)

3、進(jìn)行視頻采集，通過圖像采集卡將視頻數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可處理的數(shù)字圖像，這樣對爐內(nèi)火焰狀態(tài)的分析可以轉(zhuǎn)化為對序列圖像數(shù)據(jù)的研究。同時，根據(jù)火焰圖像的特點(diǎn)，詳細(xì)介紹了可用于監(jiān)測火焰圖像狀態(tài)的特征參數(shù)，通過對火焰圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)智能監(jiān)測爐膛內(nèi)火焰燃燒情況，進(jìn)而將智能化的控制燃燒成為可能。雖然海內(nèi)外研究學(xué)者已有多年努力，但是由于爐內(nèi)復(fù)雜的燃燒環(huán)境，火焰圖像處理依然有很多難題需要克服。另外，由于一些新的技術(shù)手段和分割時考慮的信

4、息量的增加，使得在計(jì)算閾值分割準(zhǔn)則時算法的時間復(fù)雜度呈幾何倍數(shù)增加，這都嚴(yán)重制約了火焰圖像分割算法的應(yīng)用。因此，如何保證分割能夠快速高效的完成，是算法能否應(yīng)用于工程實(shí)踐的關(guān)鍵因素。
　　火焰圖像檢測系統(tǒng)工程應(yīng)用中，針對火焰圖像分割時算法存在計(jì)算時間長（13.4s）、穩(wěn)定性差的問題，本文引入了群智能優(yōu)化算法，詳細(xì)的介紹了群智能算法的理論基礎(chǔ)和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，并根據(jù)火焰圖像的特點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)并設(shè)計(jì)算法，提出了具有Levy飛行特征的蜂群算法的火焰

5、圖像分割方法（LFABC）。該方法引入了Levy飛行的思想，設(shè)計(jì)了新的局部搜索策略，增強(qiáng)了算法的局部開發(fā)以及跳出局部極值的能力，并且通過設(shè)置當(dāng)前最優(yōu)值，利用種群之間的協(xié)作，加強(qiáng)了全局收斂速度，采用新的適應(yīng)度評價方法，結(jié)合二維熵多閾值分割原理，在同等環(huán)境下，將本文提出算法應(yīng)用到對火焰圖像進(jìn)行閾值分割實(shí)驗(yàn)中，并與其它智能的優(yōu)化算法相比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法在閾值選取的準(zhǔn)確性和計(jì)算時間方面均表現(xiàn)出一定的優(yōu)越性，并且算法所表現(xiàn)出的魯棒性，能夠