一种基于面积特征的火焰检测方法、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及碳纤维生产检测技术领域，尤其涉及一种基于面积特征的火焰检测方法、设备及存储介质。

背景技术：

2.pan基碳纤维具有高比强度、高比模量、耐高温、耐疲劳、抗蠕变、导电、隔热、及热膨胀系数小等特点，是具有综合优异性能的新型碳材料，广泛应用于航空、航天、汽车、化工、建筑及体育用品等行业。
3.pan基碳纤维的氧化碳化过程包含预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理、上浆干燥等工序。其中，预氧化是一个重要的中间过程，pan原丝的线型分子链在此过程中逐渐形成耐热的梯形结构，pan原丝需要在氧化炉集中经过温度递增的多个氧化炉，预氧化过程的主要反应是环化、氧化和脱氢，都是放热反应，会在纤维内部造成蓄热和过热，而氧化炉内温度又高，很容易由于局部温度过高而发生着火现象。
4.当氧化炉内起火时，由于氧化炉内本身的高温，很容易在氧化炉内发生爆燃现象，从开始起火到火势蔓延至整个氧化炉可能只有短短几秒钟的时间，而且由于丝束需要经过多个氧化炉，一但其中一个氧化炉中起火，火势很快就会顺着丝束窜入其他氧化炉内，从而造成多个氧化炉的起火现象，对生产人员的生命安全造成极大的隐患，也极大的增加了生产成本。
5.现有技术中，对氧化炉内的火焰通常通过pt100型铂热电阻来对氧化炉内温度进行检测，当其感知到温度超过所设定的火灾预警值时，发出火灾信号。但是，pt100型铂热电阻虽然测量精确性高，却是一种常规慢速测温装置，当炉内火焰使pt100型铂热电阻的温度超过火灾预定值且发出火警信号时，这一过程预计经过3秒以上的时间，此时再采取灭火措施往往已来不及，氧化炉内火焰已蔓延至整个氧化炉。因此，如何更快更精确的对火情进行识别，成为碳纤维生产企业的难题。
6.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

7.本发明提供了一种基于面积特征的火焰检测方法、设备及存储介质，从而有效解决背景技术中的问题。
8.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于面积特征的火焰检测方法，包括如下步骤：图像采集，对氧化炉内进行拍照，得到初始图像；图像处理，对所述初始图像进行高频特征提取，得到若干第一区域；区域筛选，对每个所述第一区域的边缘进行颜判断，当所述第一区域的边缘呈红时，判断其为疑似区域；
火情确定，对所述疑似区域的面积特征进行观察，若所述疑似区域的面积随时间增加，判断其为火焰区域，发出警报。
9.进一步地，所述对所述疑似区域的面积特征进行观察，包括如下步骤：当拍摄的图像中存在所述疑似区域时，连续拍摄若干帧的照片；将后续帧的照片进行所述图像处理与所述区域筛选的步骤，得到若干所述疑似区域；将后续每一帧中的所述疑似区域与前一帧的所述疑似区域在图像中的位置进行对比；若与前一帧中的所述疑似区域在图像中的位置接近，则判断所述疑似区域与前一帧中的所述疑似区域为同一个。
10.进一步地，所述若与前一帧中的所述疑似区域在图像中的位置接近，包括：将图像中存在的每一个所述疑似区域内像素点坐标分别建立集合；将后续每一帧中的所述疑似区域像素点坐标集合与前一帧中的疑似区域像素点坐标集合进行比对；若后一帧中的一个所述疑似区域像素点坐标集合与前一帧中的一个所述疑似区域像素点坐标集合中，存在重复的像素点坐标超过第一阈值时，则判断这两个所述疑似区域为同一个所述疑似区域。
11.进一步地，所述第一阈值为前一帧的所述疑似区域像素点坐标集合中的80%的像素点坐标。
12.进一步地，所述若所述疑似区域的面积随时间增加，包括：统计前后帧中所述疑似区域内像素点坐标集合中的像素点的数量；若后一帧中同一个所述疑似区域内像素点的数量变多，则判定为所述疑似区域的面积随时间增加。
13.进一步地，在判断出所述疑似区域的面积随时间增加后，将面积增加随时间呈线性变化的所述疑似区域去除，将面积增加随时间呈非线性变化的所述疑似区域判定为所述火焰区域。
14.进一步地，所述对每个所述第一区域的边缘进行颜判断时，对所述第一区域的边缘点的r、g、b值进行提取，判断所述边缘点的颜，当所述第一区域为红的所述边缘点超过第二阈值时，判断所述第一区域的边缘为红。
15.进一步地，所述对所述初始图像进行高频特征提取时，先对所述初始图像进行高通滤波，再通过阈值分割，提取出所述初始图像中的高频区域，得到若干所述第一区域。
16.本发明中还包括一种火焰检测设备，包括相机和计算机设备，所述相机和所述计算机设备通信连接，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上述的方法。
17.本发明中还包括一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述的方法。
18.本发明的有益效果为：本发明通过图像采集、图像处理、区域筛选和火情确定，对氧化炉内进行拍照，得到初始图像后，对图像中的高频特征进行提取，图像中的高频往往代表图像中的边缘、细节甚至噪点的位置，在得到若干第一区域后，对第一区域的边缘进行颜
判断，因为预氧丝燃烧时，火焰区域的中心往往呈现亮白，而火焰的边缘会呈现红，所以如果是火焰区域，其边缘就会呈现为红，如果第一区域的边缘呈红，将其判断为疑似区域，最后为了去除干扰，对疑似区域的面积特征进行观察，因为火焰在燃烧的过程中，面积是增加的，所以如果疑似区域的面积随着时间增加，就可以判断出是火焰区域，从而发出警报，本发明中，对火焰的识别响应速度快，可以在一秒内，完成火焰的识别与报警，为后续的灭火争取了宝贵的时间。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明中方法的流程图；图2为本发明中计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
22.如图1所示：一种基于面积特征的火焰检测方法，包括如下步骤：图像采集，对氧化炉内进行拍照，得到初始图像；图像处理，对初始图像进行高频特征提取，得到若干第一区域；区域筛选，对每个第一区域的边缘进行颜判断，当第一区域的边缘呈红时，判断其为疑似区域；火情确定，对疑似区域的面积特征进行观察，若疑似区域的面积随时间增加，判断其为火焰区域，发出警报。
23.通过图像采集、图像处理、区域筛选和火情确定，对氧化炉内进行拍照，得到初始图像后，对图像中的高频特征进行提取，图像中的高频往往代表图像中的边缘、细节甚至噪点的位置，在得到若干第一区域后，对第一区域的边缘进行颜判断，因为预氧丝燃烧时，火焰区域的中心往往呈现亮白，而火焰的边缘会呈现红，所以如果是火焰区域，其边缘就会呈现为红，如果第一区域的边缘呈红，将其判断为疑似区域，最后为了去除干扰，对疑似区域的面积特征进行观察，因为火焰在燃烧的过程中，面积是增加的，所以如果疑似区域的面积随着时间增加，就可以判断出是火焰区域，从而发出警报，本发明中，对火焰的识别响应速度快，可以在一秒内，完成火焰的识别与报警，为后续的灭火争取了宝贵的时间。
24.在本实施例中，对疑似区域的面积特征进行观察，包括如下步骤：当拍摄的图像中存在疑似区域时，连续拍摄若干帧的照片；将后续帧的照片进行图像处理与区域筛选的步骤，得到若干疑似区域；将后续每一帧中的疑似区域与前一帧的疑似区域在图像中的位置进行对比；若与前一帧中的疑似区域在图像中的位置接近，则判断疑似区域与前一帧中的疑
似区域为同一个。
25.由于需要对面积特征进行观察，判断面积与时间的关系，而相机是一帧一帧的进行拍照的，且相机拍摄的帧率一般是固定的，所以可以根据照片的帧数，来判断时间的变化，而前后帧的照片又是相互独立的，所以需要将前后帧的照片中的同一个疑似区域出来，观察这个疑似区域在前后若干帧中的变化，来得到面积随时间的变化。
26.在判断前后帧的照片中的疑似区域是否为同一个时，根据疑似区域在图像中的位置进行判断，由于每一帧的时间间隔较短，所以在前后帧中疑似区域变化不会很大，在判断前后帧中的疑似区域在图像中的位置是否接近时，包括：将图像中存在的每一个疑似区域内像素点坐标分别建立集合；将后续每一帧中的疑似区域像素点坐标集合与前一帧中的疑似区域像素点坐标集合进行比对；若后一帧中的一个疑似区域像素点坐标集合与前一帧中的一个疑似区域像素点坐标集合中，存在重复的像素点坐标超过第一阈值时，则判断这两个疑似区域为同一个疑似区域。
27.通过对前后帧中疑似区域的像素点坐标进行判断，如果两个疑似区域中像素点坐标存在很多的重复，则说明这两个疑似区域大部分像素点的位置都是相同的，从而可以判断这两个疑似区域为不同时间下的同一个疑似区域。
28.作为上述实施例的优选，第一阈值为前一帧的疑似区域像素点坐标集合中的80%的像素点坐标。
29.在本实施例中，若疑似区域的面积随时间增加，包括：统计前后帧中疑似区域内像素点坐标集合中的像素点的数量；若后一帧中同一个疑似区域内像素点的数量变多，则判定为疑似区域的面积随时间增加。
30.其中，在判断出疑似区域的面积随时间增加后，将面积增加随时间呈线性变化的疑似区域去除，将面积增加随时间呈非线性变化的疑似区域判定为火焰区域。
31.由于火焰在氧化炉内的燃烧的过程为爆燃，所以火焰会在短时间内迅速扩大，反映在面积特征中，火焰的面积随时间增加，但是增加的过程与时间是非线性关系，通过这一特点，可以进一步的去除干扰，来保证识别的准确性，将面积增加随时间呈线性变化的疑似区域去除，呈非线性变化的疑似区域判定为火焰区域，从而发出报警信号，为后续的灭火及人员的撤离提供了宝贵的时间。
32.在本实施例中，对每个第一区域的边缘进行颜判断时，对第一区域的边缘点的r、g、b值进行提取，判断边缘点的颜，当第一区域为红的边缘点超过第二阈值时，判断第一区域的边缘为红。
33.对于第一区域的边缘颜判断，可以通过边缘点的r、g、b值来进行判断，如果一个边缘点的r值很高，且比g值和b值高出很多，则这个边缘点就会反映出红特征，当第一区域的边缘点中，红边缘点的数量占比较大时，则说明第一区域的边缘整体上呈现红，从而判断出疑似区域。
34.作为上述实施例的优选，对初始图像进行高频特征提取时，先对初始图像进行高通滤波，再通过阈值分割，提取出初始图像中的高频区域，得到若干第一区域。
35.由于氧化炉在工作时，炉内通常为较暗的状态，并且氧化炉内只有预氧丝穿过，检测背景较为单一，所以在拍摄到初始图像后，对其进行高通滤波，对图像中的高频信号进行放大增强，让火焰特征更为明显，即，对图像进行一定的锐化，方便使火焰区域更加突出，从而方便后续的识别。
36.在本实施例中还包括一种火焰检测设备，包括相机和计算机设备，相机和计算机设备通信连接。
37.在本实施例中，只需前后若干帧的照片，即可对火焰区域进行准确的识别，从而将火情检测的时间缩短到毫秒级别，且识别准确性高。
38.请参见图2示出的本技术实施例提供的计算机设备的结构示意图。本技术实施例提供的一种计算机设备400，包括：处理器410和存储器420，存储器420存储有处理器410可执行的计算机程序，计算机程序被处理器410执行时执行如上的方法。
39.本技术实施例还提供了一种存储介质430，该存储介质430上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器410运行时执行如上的方法。
40.其中，存储介质430可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(static random access memory,简称sram)，电可擦除可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory,简称eeprom)，可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read only memory,简称eprom)，可编程只读存储器(programmable red-only memory,简称prom)，只读存储器(read-only memory,简称rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
41.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
42.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
44.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明
的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
45.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（ram），只读存储器（rom），可擦除可编辑只读存储器（eprom或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（cdrom）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
46.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（pga），现场可编程门阵列（fpga）等。
47.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
48.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：

1.一种基于面积特征的火焰检测方法，其特征在于，包括如下步骤：图像采集，对氧化炉内进行拍照，得到初始图像；图像处理，对所述初始图像进行高频特征提取，得到若干第一区域；区域筛选，对每个所述第一区域的边缘进行颜判断，当所述第一区域的边缘呈红时，判断其为疑似区域；火情确定，对所述疑似区域的面积特征进行观察，若所述疑似区域的面积随时间增加，判断其为火焰区域，发出警报。2.根据权利要求1所述的基于面积特征的火焰检测方法，其特征在于，所述对所述疑似区域的面积特征进行观察，包括如下步骤：当拍摄的图像中存在所述疑似区域时，连续拍摄若干帧的照片；将后续帧的照片进行所述图像处理与所述区域筛选的步骤，得到若干所述疑似区域；将后续每一帧中的所述疑似区域与前一帧的所述疑似区域在图像中的位置进行对比；若与前一帧中的所述疑似区域在图像中的位置接近，则判断所述疑似区域与前一帧中的所述疑似区域为同一个。3.根据权利要求2所述的基于面积特征的火焰检测方法，其特征在于，所述若与前一帧中的所述疑似区域在图像中的位置接近，包括：将图像中存在的每一个所述疑似区域内像素点坐标分别建立集合；将后续每一帧中的所述疑似区域像素点坐标集合与前一帧中的疑似区域像素点坐标集合进行比对；若后一帧中的一个所述疑似区域像素点坐标集合与前一帧中的一个所述疑似区域像素点坐标集合中，存在重复的像素点坐标超过第一阈值时，则判断这两个所述疑似区域为同一个所述疑似区域。4.根据权利要求3所述的基于面积特征的火焰检测方法，其特征在于，所述第一阈值为前一帧的所述疑似区域像素点坐标集合中的80%的像素点坐标。5.根据权利要求3所述的基于面积特征的火焰检测方法，其特征在于，所述若所述疑似区域的面积随时间增加，包括：统计前后帧中所述疑似区域内像素点坐标集合中的像素点的数量；若后一帧中同一个所述疑似区域内像素点的数量变多，则判定为所述疑似区域的面积随时间增加。6.根据权利要求5所述的基于面积特征的火焰检测方法，其特征在于，在判断出所述疑似区域的面积随时间增加后，将面积增加随时间呈线性变化的所述疑似区域去除，将面积增加随时间呈非线性变化的所述疑似区域判定为所述火焰区域。7.根据权利要求1所述的基于面积特征的火焰检测方法，其特征在于，所述对每个所述第一区域的边缘进行颜判断时，对所述第一区域的边缘点的r、g、b值进行提取，判断所述边缘点的颜，当所述第一区域为红的所述边缘点超过第二阈值时，判断所述第一区域的边缘为红。8.根据权利要求1所述的基于面积特征的火焰检测方法，其特征在于，所述对所述初始图像进行高频特征提取时，先对所述初始图像进行高通滤波，再通过阈值分割，提取出所述初始图像中的高频区域，得到若干所述第一区域。
9.一种火焰检测设备，其特征在于，包括相机和计算机设备，所述相机和所述计算机设备通信连接，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。

技术总结

本发明涉及碳纤维生产检测技术领域，尤其涉及一种基于面积特征的火焰检测方法、设备及存储介质，包括如下步骤：图像采集，对氧化炉内进行拍照，得到初始图像；图像处理，对初始图像进行高频特征提取，得到若干第一区域；区域筛选，对每个第一区域的边缘进行颜判断，当第一区域的边缘呈红时，判断其为疑似区域；火情确定，对疑似区域的面积特征进行观察，若疑似区域的面积随时间增加，判断其为火焰区域，发出警报。本发明中，如果疑似区域的面积随着时间增加，就可以判断出是火焰区域，从而发出警报，本发明中，对火焰的识别响应速度快，可以在一秒内，完成火焰的识别与报警，为后续的灭火争取了宝贵的时间。火争取了宝贵的时间。火争取了宝贵的时间。