基于图像处理的瞬态火焰检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103617635103617635A(43)申请公布日2014.03.05(21)申请号201310618981.1(22)申请日2013.11.28(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人商飞孔德仁王芳狄长安贾云飞(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人朱显国(51)Int.Cl.G06T7/20(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图1页附图1页(54)发明名称基于图像处理的瞬态火焰检测方法(57)摘要本发明公开了一种基于图像处理的瞬态火焰检测方法，采用高速摄像机拍摄瞬态火焰视频，完整记录瞬态火焰动态发展历程；应用图像叠加方法获取瞬态火焰整体分布图像；提出符合瞬态火焰彩色空间分布规律的图像增强方法，亮化瞬态火焰区域，暗化背景区域；综合运用图像滤波、图像增强、图像分割、图像轮廓提取等图像处理方法，提取瞬态火焰区域，分析计算瞬态火焰面积、周长、最大直径、平均直径、平均光密度等参量，为火炮、燃烧药、发射药等的研制、性能测试提供有效的数据及技术支持。CN103617635ACN103675ACN103617635A权利要求书1/1页1.一种基于图像处理的瞬态火焰检测方法，其特征为包括以下步骤：步骤1：应用高速摄像机拍摄瞬态火焰视频并完成视频中图像像素与实际尺寸的标定，视频共包含T帧图像，视频中第一帧为不包含瞬态火焰的背景图像IB；步骤2：从所述瞬态火焰视频中提取出各帧图像It，t=1,2，…，T，将各帧图像进行叠加得到瞬态火焰的叠加图像ID；步骤3：对所述叠加图像进行图像滤波以及图像增强，亮化叠加图像中瞬态火焰区域，暗化背景区域；步骤4：针对图像增强后的瞬态火焰图像应用图像分割，得到包含瞬态火焰区域的二值化图像；步骤5：依据图像分割的结果，提取瞬态火焰区域的图像轮廓，并计算瞬态火焰面积、周长、最大直径、平均直径、平均光密度参量。2.如权利要求1所述的基于图像处理的瞬态火焰检测方法，其特征为：所述步骤2对瞬态火焰视频各帧图像进行叠加的方法为：针对叠加图像中的每个像素点ID(x,y)的R、G、B三通道的取值IDR(x,y)，IDG(x,y)，IDB(x,y)，分别对应于瞬态火焰视频各帧图像中对应位置及通道取值的最大值：IDR(x,y)＝max(I1R(x,y),I2R(x,y),I3R(x,y),...,ITR(x,y))IDG(x,y)＝max(I1G(x,y),I2G(x,y),I3G(x,y),...,ITG(x,y))IDB(x,y)＝max(I1B(x,y),I2B(x,y),I3B(x,y),...,ITB(x,y))式中IiR(x,y)，IiG(x,y)，IiB(x,y)，i=1,2…,T，分别表示瞬态火焰视频中第i帧图像中像素点(x,y)的R、G、B三通道的取值。3.如权利要求1所述的基于图像处理的瞬态火焰检测方法，其特征为：所述步骤3针对叠加图像进行图像增强具体步骤如下：①将叠加图像与背景图像做差分，得差分图像IS1；②对叠加图像ID的R、G、B三通道按照如下公式逐个像素进行亮度增强，生成亮度增强图像I’D：I′DR(x,y)＝I′DG(x,y)＝I′DB(x,y)＝max(IDR(x,y),IDG(x,y),IDB(x,y))式中I′DR(x,y)、I′DG(x,y)、I′DB(x,y)分别表示亮度增强图像I′D的R、G、B三通道在像素点(x,y)的取值；③将亮度增强图像与背景图像作差分，得差分图像IS2；④将差分图像IS1与差分图像IS2对应像素值进行相加，除以2，得到融合图像IS；⑤对融合图像IS的R、G、B三通道按照如下公式逐个像素进行亮度增强，生成最终的亮度增强的叠加图像I″D：I″DR(x,y)＝I″DG(x,y)＝I″DB(x,y)＝max(ISR(x,y),ISG(x,y),ISB(x,y))式中I″DR(x,y)、I″DG(x,y)、I″DB(x,y)分别表示最终亮度增强的叠加图像I″D的R、G、B三通道在像素点(x，y)的取值，ISR(x,y)、ISG(x,y)、ISB(x,y)分别表示融合图像IS的R、G、B三通道在像素点(x，y)的取值。2CN103617635A说明书1/4页基于图像处理的瞬态火焰检测方法技术领域[0001]本发明属于火焰检测领域，具体涉及运用数字图像处理方法提取瞬态火焰区域、测量火焰参量的方法。背景技术[0002]密闭爆发器、火炮等装备在引爆或者发射弹药之后，不可避免的在爆发器内、炮口形成瞬态火焰，反映出火药燃烧不完全，能量利用率下降，从而影响该类装备的实际应用性能，为了改善瞬态火焰的这