基于数字图像处理技术的结渣厚度动态监测方法

本发明涉及燃煤电站锅炉积灰结渣厚度监测，尤其涉及一种基于数字图像处理技术的结渣厚度动态监测方法及装置。

背景技术：

1、回转窑是一种常见的危废焚烧处理设备，回转窑燃烧过程中，燃烧产生的高温气体与用于烧结原料的石灰石等物料混合在一起，在高温下进行热化学反应，形成氧化物和铁酸盐等物质，这些物质在窑内逐渐结晶，在窑壁和物料表面形成一层坚硬的覆盖物，这就是结渣。

2、结渣作为回转窑运行过程中的一个常见问题，将会给回转窑设备带来诸多危害：结渣会增加设备的维护难度，结渣会黏附在回转窑内壁和滑动圈上，导致设备内部温度升高，增加设备的维护难度；设备内部温度升高，同样也会减低设备的生产效率，增加能源的消耗。因此需要对回转窑内结渣的情况进行及时的监测，以保证回转窑能够稳定运行。

3、公开号为cn103063150a的中国发明专利公开了一种基于图像处理技术的灰渣厚度监测方法及装置，这套监测系统包括结渣探针、成像系统、水冷装置和计算机，能够在高温、辐射的环境温度下保持ccd相机及光学镜头正常工作；监测系统具有可视化能力，能够实时在线地监测受热面的结渣情况；监测系统将可视化、灰渣厚度计算功能于一体，定量精确地提取了衡量燃烧煤种积灰，结渣严重程度地特征参数。

4、但是实际上工业回转窑运行情况复杂，监测系统并不是都能够窥及回转窑内全部形貌，以及存在着遮挡物遮挡摄像机视线的不利情况，所以上述的监测系统无法同时捕捉到回转窑内部完整的结渣层厚度，且回转窑的窑体处于不断的旋转运动，焚烧后的废料残渣随着回转窑的运动从底部不断地排出，上述的监测系统容易误将其识别为结渣层。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于数字图像处理技术的结渣厚度动态监测方法及装置，用以解决现有技术中监测系统无法捕捉到回转窑内部完整的结渣层厚度的问题。

2、本发明提供一种基于数字图像处理技术的结渣厚度动态监测方法，包括：

3、获取回转窑视频图像数据，根据所述视频图像数据确定回转窑半径r和待检测结渣区域；

4、基于所述回转窑半径r，确定所述回转窑半径r所对应的图像像素值pr；

5、提取所述待检测结渣区域的结渣边缘轮廓，确定圆心到所述结渣边缘轮廓的最高点间的长度对应的像素值ph；

6、基于公式h＝r(pr-ph)/pr，确定回转窑壁面结渣的特征厚度h；

7、基于所述回转窑壁面结渣的特征厚度，得到一个周期内回转窑壁面的平均厚度及最大厚度。

8、根据本发明提供的一种基于数字图像处理技术的结渣厚度动态监测方法，所述获取回转窑在线监测视频图像数据，根据所述视频图像数据确定回转窑半径r和待检测结渣区域，包括：

9、将所述视频图像提取成多个视频帧，采集每一帧的图像数据；所述图像数据包括像素信息；

10、检测所述图像数据中回转窑的内轮廓的边界点，根据所述边界点确定回转窑内轮廓半径；

11、基于所述图像数据检测回转窑内部，将内部无遮挡且能观察到结渣情况的区域作为待检测结渣区域。

12、根据本发明提供的一种基于数字图像处理技术的结渣厚度动态监测方法，所述检测所述图像数据中回转窑的内轮廓的边界点，根据所述边界点确定回转窑内轮廓半径，包括：

13、对已获取的图像边界点进行过滤，得到连续边界；

14、在水平方向上建立一条水平扫描线，沿着采集到的边界点扫描，对所述水平扫描线中点进行计数，将计数最大值对应的中点作为圆心；

15、依次扫描图像轮廓的边界点，将水平方向上距离最远的两个点之间的距离的一半作为半径。

16、根据本发明提供的一种基于数字图像处理技术的结渣厚度动态监测方法，所述基于所述回转窑半径r，确定所述回转窑半径r所对应的图像像素值pr，包括：

17、统计所述扫描图像轮廓的边界点到所述圆心的距离，对比所述距离和所述回转窑半径的关系；

18、若所述距离等于所述回转窑半径r，确定所述距离所对应的边界点；

19、筛选出在所述待检测结渣区域内的边界点，确定所述边界点所对应的图像像素值pr。

20、根据本发明提供的一种基于数字图像处理技术的结渣厚度动态监测方法，所述提取所述待检测结渣区域的结渣边缘轮廓，确定圆心到所述结渣边缘轮廓的最高点间的长度对应的像素值ph，包括：

21、提取所述待检测结渣区域的结渣边缘轮廓；

22、在所述待检测结渣区域选取检测方向，确定从圆心到所述检测方向处回转窑壁面结渣的最高点的距离所对应的像素值ph。

23、根据本发明提供的一种基于数字图像处理技术的结渣厚度动态监测方法，所述提取所述待检测结渣区域的结渣边缘轮廓，包括：

24、对所述待检测结渣区域图像信息滤波处理，依据纹理特征筛选掉噪声信息，强化所述待检测结渣区域图像细节信息；

25、计算像素梯度幅值，筛选相邻两个像素点的值变化较大的点，将较大值的像素点作为轮廓的边缘点。

26、根据本发明提供的一种基于数字图像处理技术的结渣厚度动态监测方法，所述基于所述回转窑壁面结渣的特征厚度，得到一个周期内回转窑壁面的平均厚度及最大厚度，包括：

27、统计一个回转周期内图像帧数，确定每一帧对应回转窑壁面的特征厚度；

28、基于公式确定一个周期内回转窑壁面的平均厚度；

29、对比每一帧图像的特征厚度，确定一个周期中回转窑壁面的最大厚度；

30、其中，hav表示回转窑壁面的平均厚度，hi表示每一帧图像对应的特征厚度，m表示一个周期内在检测方向上的图像帧的个数。

31、本发明还提供一种电子设备，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程序时实现如上述任一种所述基于数字图像处理技术的结渣厚度动态监测方法。

32、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，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任一种所述基于数字图像处理技术的结渣厚度动态监测方法。

33、本发明提供的一种基于数字图像处理技术的结渣厚度动态监测方法及装置，方法包括获取回转窑视频图像数据，根据所述视频图像数据确定回转窑半径r和待检测结渣区域；基于所述回转窑半径r，确定所述回转窑半径r所对应的图像像素值pr；提取所述待检测结渣区域的结渣边缘轮廓，确定圆心到所述结渣边缘轮廓的最高点间的长度对应的像素值ph；基于公式h＝r(pr-ph)/pr，确定回转窑壁面结渣的特征厚度h；基于所述回转窑壁面结渣的特征厚度，得到一个周期内回转窑壁面的平均厚度及最大厚度，通过动态监测回转窑内部结渣情况，基于图像处理技术计算结渣厚度，可实时监测到回转窑内部完整的结渣层厚度，避免了将焚烧后的废料残渣误判为结渣层，保证回转窑能够稳定运行。

技术特征：

1.一种基于数字图像处理技术的结渣厚度动态监测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于数字图像处理技术的结渣厚度动态监测方法，其特征在于，所述获取回转窑在线监测视频图像数据，根据所述视频图像数据确定回转窑半径r和待检测结渣区域，包括：

3.根据权利要求2所述的基于数字图像处理技术的结渣厚度动态监测方法，其特征在于，所述检测所述图像数据中回转窑的内轮廓的边界点，根据所述边界点确定回转窑内轮廓半径，包括：

4.根据权利要求2所述的基于数字图像处理技术的结渣厚度动态监测方法，其特征在于，所述基于所述回转窑半径r，确定所述回转窑半径r所对应的图像像素值pr，包括：

5.根据权利要求1所述的基于数字图像处理技术的结渣厚度动态监测方法，其特征在于，所述提取所述待检测结渣区域的结渣边缘轮廓，确定圆心到所述结渣边缘轮廓的最高点间这段长度对应的像素值ph，包括：

6.根据权利要求5所述的基于数字图像处理技术的结渣厚度动态监测方法，其特征在于，所述提取所述待检测结渣区域的结渣边缘轮廓，包括：

7.根据权利要求1所述的基于数字图像处理技术的结渣厚度动态监测方法，其特征在于，所述基于所述回转窑壁面结渣的特征厚度，得到一个周期内回转窑壁面的平均厚度及最大厚度，包括：

技术总结
本发明提供的一种基于数字图像处理技术的结渣厚度动态监测方法及装置，方法包括获取回转窑视频图像数据，根据所述视频图像数据确定回转窑半径R和待检测结渣区域；基于所述回转窑半径R，确定所述回转窑半径R所对应的图像像素值P<subgt;r</subgt;；提取所述待检测结渣区域的结渣边缘轮廓，确定圆心到所述结渣边缘轮廓的最高点间的长度对应的像素值P<subgt;h</subgt;；基于公式h＝R(P<subgt;r</subgt;‑P<subgt;h</subgt;)/P<subgt;r</subgt;，确定回转窑壁面结渣的特征厚度h；基于所述回转窑壁面结渣的特征厚度，得到一个周期内回转窑壁面的平均厚度及最大厚度，通过动态监测回转窑内部结渣情况，基于图像处理技术计算结渣厚度，可实时监测到回转窑内部完整的结渣层厚度，避免了将焚烧后的废料残渣误判为结渣层，保证回转窑能够稳定运行。

技术研发人员：王飞,吴祖航,崔海滨,吕国钧
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16