一種基于可見光圖像處理的池火災(zāi)火焰測高方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測評火災(zāi)程度技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于可見光圖像處理的池火災(zāi)火焰測高方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前大家熟知的油罐池火災(zāi)測溫都采用手持式紅外儀，至于池火災(zāi)火焰高度基本沒有好的辦法解決。真正池火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候，大家都忙于救火，很少考慮到去考慮測量火焰的高度問題，這樣無疑對池火災(zāi)發(fā)生的原因以及設(shè)計(jì)累積經(jīng)驗(yàn)方面造成無實(shí)際考證的資料可循的局面。隨著我國石油工業(yè)的發(fā)展以及國家原油戰(zhàn)略儲(chǔ)備庫項(xiàng)目的實(shí)施，越來越多大型石油儲(chǔ)備庫相繼建成。大型儲(chǔ)備油庫安全生產(chǎn)面臨著新的挑戰(zhàn)。按照事故類型統(tǒng)計(jì)，著火爆炸和油品流失為主要事故，因此，儲(chǔ)油罐火災(zāi)火焰的高度的測量就顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一)所要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于可見光圖像處理的池火災(zāi)火焰測高方法，克服儲(chǔ)油罐發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火焰燃燒高度難以測量，使得在評價(jià)火災(zāi)持續(xù)時(shí)間和火焰熱輻射強(qiáng)度時(shí)，缺少有力的數(shù)據(jù)支持等缺陷。
[0004](二)技術(shù)內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于可見光圖像處理的池火災(zāi)火焰測高方法，包括:
通過CCD白光鏡頭采集火焰現(xiàn)場圖片；
將火焰現(xiàn)場圖片的顏色空間由RGB空間轉(zhuǎn)換成YCrCb空間，其中，YCrCb中Y分量表示亮度信息，Cr表示紅色分量，Cb表示藍(lán)色分量，YCrCb顏色空間和RGB顏色空間相互轉(zhuǎn)換公式表示為:
Y=0.2568*R+0.5041*G+0.0979祁+16;
Cr=0.1392噸-0.3678*G_0.0714祁+128;
Cb=-0.1482*R-0.2910*G+0.4392祁+128;
其中，火焰像素判定的約束條件如下:
Y(X，y) >Ymean ；
Cr (X，y) > Crmean ；
Cb (X，y) < Cbmean ；
Y(X，y) > Cb (X，y)；
Cr (X，y) > Cb (x, y)；
其中，Y(x, y)為火焰區(qū)域Y通道值；Ymean為整個(gè)火焰現(xiàn)場圖像的Y通道均值；Cr(X，y)為火焰區(qū)域Cr通道值；Crmean為整個(gè)火焰現(xiàn)場圖像的Cr通道均值，Cb (x, y)為火焰區(qū)域Cb通道，Cbmean為整個(gè)火焰現(xiàn)場圖像的Cb通道均值； 另外，所述火焰像素的約束條件還包括:
Cr (x，y)_ Cb (x, y)彡 p ；
其中，P為設(shè)定閾值，其取值為1-100，通過上面的約束條件得出最后火焰的二值化圖像，并通過形態(tài)學(xué)的方法處理得到的二值化圖像，消除干擾點(diǎn)，最后得到最終的火焰二值化的圖像；
通過火焰二值化圖像，計(jì)算火焰的高度:先從上到下進(jìn)行逐行掃描，得到第一個(gè)像素值為255的圖像，記下該點(diǎn)的坐標(biāo)(xl，yl)，再從下至上進(jìn)行逐行掃描，得到第一個(gè)像素值為255的圖像，記下該點(diǎn)的坐標(biāo)(x2，y2)，最后得到圖像中火焰像素的高度為abs(y2-yl)，之后通過攝像機(jī)與火焰之間的距離，得到比例參數(shù)rat1，從而得到最終的火焰高度為
rat1氺(abs (y2-yl))。
[0005]優(yōu)選地，所述P取值為45。
[0006](三)有益效果
本發(fā)明提供一種基于可見光圖像處理的池火災(zāi)火焰測高方法，采，通過采集可見光圖像可以實(shí)現(xiàn)火焰高度的監(jiān)測，做到火焰高度的全面實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，提高監(jiān)測的準(zhǔn)確性、有效性和及時(shí)性，方便工作人員能夠準(zhǔn)確的了解油罐火焰的高度信息，為儲(chǔ)油罐火災(zāi)模型的建立，以及最終儲(chǔ)油罐承災(zāi)能力的評價(jià)提供了可靠詳實(shí)的數(shù)據(jù)。
【具體實(shí)施方式】
[0007]下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不是用來限制本發(fā)明的范圍。
[0008]通過現(xiàn)場安裝的攝像機(jī)，采集包含帶有火焰的火焰現(xiàn)場圖片，火焰的顏色跟周圍物體的顏色有較大的差異，將火焰圖片的顏色空間由RGB空間轉(zhuǎn)換成YCrCb空間，這是因?yàn)樘幚鞷GB空間的得到的火焰分割效果非常不好，而且容易受一般背景物體干擾，故而將其顏色空間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為YCrCb顏色空間，YCrCb中Y分量表示亮度信息，用Cr (紅色分量)和Cb (藍(lán)色分量)來表示色彩信息，YCrCb顏色空間和RGB顏色空間相互轉(zhuǎn)換公式表示為:
Y=0.2568*R+0.5041*G+0.0979祁+16;
Cr=0.1392噸-0.3678*G_0.0714祁+128;
Cb=-0.1482*R-0.2910*G+0.4392祁+128;
通過大量火焰的像素的實(shí)驗(yàn)得出:火焰區(qū)域Y通道的值要比整個(gè)視頻圖像的Y通道均值Ymean大，而且火焰區(qū)域Cb通道要比整個(gè)視頻圖像的Cb通道均值Cbmean小，同時(shí)火焰區(qū)域Cr通道要比整個(gè)視頻圖像的Cr通道均值Crmean大，即:
Y(X，y) >Ymean
Cr (X，y) > CrmeanCb (X，y) < Cbmean
同時(shí)從大量的火焰圖像數(shù)據(jù)可以得出在YCrCb顏色空間火焰像素的Y通道的值比Cb通道的值要大，Cr通道的值比Cb通道的值大。即火焰像素的約束條件如下:
Y(X，y) > Cb (X，y)
Cr (X，y) > Cb (x, y) 從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及分析圖像來看，看到Cr分量比Cb分量值有明顯的不同，火焰像素的Cb分量主要呈現(xiàn)“暗”色，而Cr分量主要呈現(xiàn)“亮”色，經(jīng)過測試，得出火焰像素判斷的另一約束條件為I Cr Cx, y) - Cb (x，y) >=p;其中，P是一個(gè)設(shè)定閾值，P的取值為1—100，不同的P值對應(yīng)不同的檢測率和誤報(bào)率，通過大量的測試，取p=45，誤報(bào)率較低。
[0009]通過上面的約束公式得出最后火焰的二值化圖像，然后，通過形態(tài)學(xué)的方法處理得到的二值化圖像，消除一些小的干擾點(diǎn)，最后得到最終的火焰二值化的圖像。
[0010]通過火焰二值化圖像，計(jì)算火焰的高度:先從上到下進(jìn)行逐行掃描，得到第一個(gè)像素值為255的圖像，記下這點(diǎn)的坐標(biāo)(xl，yl)，再從下至上進(jìn)行逐行掃描，得到第一個(gè)像素值為255的圖像，記下這點(diǎn)的坐標(biāo)(x2，y2)，最后得到圖像中火焰像素的高度為abs(y2-yl)，之后通過分析攝像機(jī)與火焰的的距離，得到一個(gè)比例參數(shù)rat1，這個(gè)參數(shù)決定圖像中的火焰高度和現(xiàn)實(shí)中火焰的高度的一個(gè)比值；從而得到最終的火焰高度為rat1* (abs (y2_yl))其中，測高精度:-0.2m - 0.2m (受煙霧、拍攝角度與拍攝距離的影響造成測量偏差)
本發(fā)明提供一種基于可見光圖像處理的池火災(zāi)火焰測高方法，采，通過采集可見光圖像可以實(shí)現(xiàn)火焰高度的監(jiān)測，做到火焰高度的全面實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，提高監(jiān)測的準(zhǔn)確性、有效性和及時(shí)性，方便工作人員能夠準(zhǔn)確的了解油罐火焰的高度信息，為儲(chǔ)油罐火災(zāi)模型的建立，以及最終儲(chǔ)油罐承災(zāi)能力的評價(jià)提供了可靠詳實(shí)的數(shù)據(jù)。
[0011]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于可見光圖像處理的池火災(zāi)火焰測高方法，其特征在于，包括: 通過CCD白光鏡頭采集火焰現(xiàn)場圖片； 將火焰現(xiàn)場圖片的顏色空間由RGB空間轉(zhuǎn)換成YCrCb空間，其中，YCrCb中Y分量表示亮度信息，Cr表示紅色分量，Cb表示藍(lán)色分量，YCrCb顏色空間和RGB顏色空間相互轉(zhuǎn)換公式表示為:Y=0.2568*R+0.5041*G+0.0979祁+16;Cr=0.1392噸-0.3678*G_0.0714祁+128;Cb=-0.1482*R-0.2910*G+0.4392祁+128; 其中，火焰像素判定的約束條件如下:Y(X，y) >Ymean ；Cr (X，y) > Crmean ；Cb (X，y) < Cbmean ；Y(X，y) > Cb (X，y)； Cr (X，y) > Cb (x, y)； 其中，Y(x, y)為火焰區(qū)域Y通道值；Ymean為整個(gè)火焰現(xiàn)場圖像的Y通道均值；Cr(X，y)為火焰區(qū)域Cr通道值；Crmean為整個(gè)火焰現(xiàn)場圖像的Cr通道均值，Cb (x, y)為火焰區(qū)域Cb通道，Cbmean為整個(gè)火焰現(xiàn)場圖像的Cb通道均值； 另外，所述火焰像素的約束條件還包括: Cr (x，y)_ Cb (x, y)彡 p ； 其中，P為設(shè)定閾值，其取值為1-100，通過上面的約束條件得出最后火焰的二值化圖像，并通過形態(tài)學(xué)的方法處理得到的二值化圖像，消除干擾點(diǎn)，最后得到最終的火焰二值化的圖像； 通過火焰二值化圖像，計(jì)算火焰的高度:先從上到下進(jìn)行逐行掃描，得到第一個(gè)像素值為255的圖像，記下該點(diǎn)的坐標(biāo)(xl，yl)，再從下至上進(jìn)行逐行掃描，得到第一個(gè)像素值為255的圖像，記下該點(diǎn)的坐標(biāo)(x2，y2)，最后得到圖像中火焰像素的高度為abs(y2-yl)，之后通過攝像機(jī)與火焰之間的距離，得到比例參數(shù)rat1，從而得到最終的火焰高度為rat1氺(abs (y2-yl))。2.如權(quán)利要求1所述的基于可見光圖像處理的池火災(zāi)火焰測高方法，其特征在于，包括: 所述P取值為45。
【專利摘要】本發(fā)明涉及測評火災(zāi)程度技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于可見光圖像處理的池火災(zāi)火焰測高方法。該測高方法包括：通過CCD白光鏡頭采集火焰現(xiàn)場圖片；將火焰現(xiàn)場圖片的顏色空間由RGB空間轉(zhuǎn)換成YCrCb空間，火焰像素判定的約束條件如下：Y(x,y)＞Ymean？；Cr(x,y)＞Crmean；Cb(x,y)＜Cbmean；Y(x,y)＞Cb(x,y)；Cr(x,y)＞Cb(x,y)。本發(fā)明提供的測高方法，采，通過采集可見光圖像可以實(shí)現(xiàn)火焰高度的監(jiān)測，做到火焰高度的全面實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，提高監(jiān)測的準(zhǔn)確性、有效性和及時(shí)性，方便工作人員能夠準(zhǔn)確的了解油罐火焰的高度信息，為儲(chǔ)油罐火災(zāi)模型的建立，以及最終儲(chǔ)油罐承災(zāi)能力的評價(jià)提供了可靠詳實(shí)的數(shù)據(jù)。
【IPC分類】G01B11/02, G06T7/00
【公開號(hào)】CN105096323
【申請?zhí)枴緾N201510449364
【發(fā)明人】張寶良, 樊海燕, 李雙林, 劉曉東, 趙重石, 程喜梅
【申請人】中國石油天然氣股份有限公司, 大慶油田有限責(zé)任公司, 大慶油田工程有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年7月28日