基于图像处理的火焰温度检测研究及可视化设计

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1、太原科技大学硕士学位论文基于图像处理的火焰温度检测研究及可视化设计姓名：张凤春申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：董增寿20090701中文摘要中文摘要大型电站锅炉炉膛内的燃烧过程是发生在较大空间范围内的、不断脉动的、具有明显三维特征的复杂物理化学过程。电站锅炉燃烧的基本要求是在炉膛内建立并维持稳定、均匀的燃烧火焰。燃烧火焰的温度测量是燃烧领域一个极其重要的问题，它对于燃烧状态的判断、预测和诊断有着十分重要的意义。应用彩色CCD摄像机获取炉膛内燃罴火焰图像，利用数字图像技术计算出锅炉内火焰温度是一个具有挑战性的课题。本文旨在将图像处理技术与现有炉膛火焰监视设备结合起来，根据热

2、辐射原理和彩色CCD摄像机的色度学基础，利用数字图像处理技术从火焰图像中提取计算所需的图像信息。设计并用软件仿真实现了对炉膛燃烧火焰图像的温度计算。论文的主要工作包括以下内容：分析了燃煤炉膛燃烧火焰的特征，构建燃烧火焰图像处理系统。并对CCD的成像原理以及色度学、光度学原理进行了分析讨论，最后总结出火焰图像的数字化成像原理。考虑到摄取火焰图像较原始图像存在一定程度的降质和失真，从而建立了图像降质模型，依据该模型对摄取火焰图像实现了变换和恢复处理，使处理后火焰图像能够最大程度地达到原始图像的特征。采用增强处理，使火焰目标和炉膛背景产生明显的区别，然后对其进行分割处理，把火焰目标从炉膛背景中提取

3、出来。研究了基于火焰图像处理技术的测温算法，其中包括单色测温法，双色测温方法，三色测温方法，以及全辐射测温方法等，分析了这些算法的优缺点。本文根据实际测量的需要，在全辐射测温算法的基础上，对算法进行了改进，对辐射系数进行修正，实验结果表明，修正系数后测得的炉膛温度接近其真实温度。用VisualC++编制了一个基于Windows环境下的炉膛火焰温度检测应用软件，该软件具有如下功能：火焰图像的采集，火焰图像的变换、复原以及增强处理，火焰图像的分割处理，火焰温度检测。关键词：炉膛火焰；图像增强；图像分割；温度检测ABSTRACTLarge-scaleutilityboilerfurnacecomb

4、ustionprocessisacomplexphysicalandchemicalofconstantlythree．,fionalpnysmalandchemicalprocessofconstantlypulsatingandthreedimensonal-featuresinalargerspace．Thebasicrequirementofutilityboilercombustioniswhichsetupandmaintainastable．uniformcombustionflameinthefurnace．ItisanimportantquestionofCombustio

5、nflametemperaturemeasurementthatcalljudgethestatusofcombustion，andpredictionanddiagnosticinthefieldofcombustion．GetthefurnacecombustionflameimagebycolorCCD，Itisachallengingtaskthatcalculatetheflametemperaturebaseondigitalimagetechnology．Thisarticlecombinedtheimageprocessingtechnologyandfurnaceflame

6、monitoringequipment，accordingtotheprincipleofheatradiationandthecolorCCDfoundationstudy,extractimageinformationusingdigitalimageprocessingtechnology．Designandextractionflametemperaturethroughsoftwaresimulation．ThemainiobiSasthefollowing：Analyzesthefeaturesofburningflamesandconstructstheprocessingsy

7、stemfort11eburningflameimageinthisarticle，aswellasinvestigates’"piesofformationof。forCCD，colorimetephotomeypnnclplesotformationorimageslbrCCDcolorimeterandDhotometrv．，Thenfundamentalsfordigitizedformationof