一种氢气浓度可视化图像标定系统、方法及检测方法

本发明涉及气体浓度检测，特别是涉及一种氢气浓度可视化图像标定系统、方法及检测方法。

背景技术：

1、氢能作为一种新型储能和供能的能源，具有高效、清洁和可再生的优点。但是在氢气的制备、储存、运输、加注和使用过程中均具有潜在的泄漏和爆炸危险，同时氢气的爆炸是在扩散范围内爆燃爆轰的合并连锁反应，产生的火焰传播速度与音速相近，因此，氢气泄漏与扩散阶段的研究具有重要价值。气体浓度的可视化技术发展迅速，而且可视化测量的精度是基于标定结果进行的，但是传统的可视化标定方法是对静态的氢气进行标定，而在标定过程中难以避免的会发生氢气的逃逸、扩散等导致浓度测量位置氢气浓度的下降，严重影响标定结果的准确性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种氢气浓度可视化图像标定系统、方法及检测方法，提高了可视化图像标定结果的准确性，继而提高了浓度检测的准确性。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种氢气浓度可视化图像标定系统，包括：

4、气体喷射模块，用于存储并喷射不同浓度的氢气；

5、浓度测量模块，用于测量第一设定区域内不同氢气浓度下的浓度数据；

6、可视化成像模块，用于获取第二设定区域内不同氢气浓度下的可视化图像；

7、处理器，用于将各所述可视化图像进行灰度转换，得到若干个灰度图像，并根据若干个灰度图像和若干个浓度数据进行拟合，得到拟合曲线。

8、可选地，所述气体喷射模块包括：

9、氢气瓶，用于存储不同浓度的氢气；

10、喷嘴，与所述氢气瓶之间通过管路连通，用于喷射不同浓度的氢气；

11、所述管路上设置有阀门，所述阀门用于控制所述管路的通断。

12、可选地，所述浓度测量模块包括：

13、浓度传感器，用于测量第一设定区域内不同浓度氢气下的浓度信号；

14、数据采集仪，用于对各所述浓度信号进行采集，得到各所述浓度数据。

15、本发明还提供了一种氢气浓度可视化图像标定方法，所述氢气浓度可视化图像标定方法适用于上述的氢气浓度可视化图像标定系统，所述氢气浓度可视化图像标定方法包括：

16、对所述氢气浓度可视化图像标定系统进行调试，得到调试好的氢气浓度可视化图像标定系统；

17、基于调试好的氢气浓度可视化图像标定系统获取第一设定区域内不同氢气浓度下的浓度数据；

18、基于调试好的氢气浓度可视化图像标定系统获取第二设定区域内不同氢气浓度下的可视化图像；

19、对各所述可视化图像进行灰度转换，得到若干个灰度图像，基于若干个所述灰度图像确定采集区域，基于所述采集区域对若干个所述灰度图像进行分割，得到若干个分割灰度图像；

20、对各所述分割灰度图像进行特征提取及去背景处理，得到若干个特征灰度数据；

21、对各所述特征灰度数据和各所述浓度数据进行拟合，得到拟合曲线。

22、可选地，所述对各所述可视化图像进行灰度转换，得到若干个灰度图像，基于若干个所述灰度图像确定采集区域，基于所述采集区域对若干个所述灰度图像进行分割，得到若干个分割灰度图像，包括：

23、对各所述可视化图像进行灰度转换，得到若干个灰度图像；

24、选取氢气浓度最大值对应的所述灰度图作为基准图像；

25、基于所述基准图像得到喷射截面线的左端点坐标和右端点坐标；

26、基于所述左端点坐标和所述右端点坐标得到射流中心线与截面线的交点坐标；

27、基于所述左端点坐标、所述右端点坐标、所述交点坐标和设定边长，得到正方形的所述采集区域；

28、基于所述采集区域对若干个所述灰度图像进行分割，得到若干个分割灰度图像。

29、可选地，所述对各所述分割灰度图像进行特征提取及去背景处理，得到若干个特征灰度数据，包括：

30、计算各所述分割灰度图像的灰度平均值，得到各氢气浓度下的每一帧初始特征灰度值；

31、对每个氢气浓度下的各所述初始特征灰度值求平均值，得到各氢气浓度下的特征灰度值；

32、用各所述特征灰度值减去氢气浓度为0%时所对应的特征灰度值，得到各所述特征灰度数据。

33、可选地，所述拟合曲线如下式：

34、；

35、式中：为灰度值，m为氢气浓度百分数的分子，a、c、d和e均为多项式系数值。

36、本发明还提供了一种氢气浓度检测方法，包括：

37、获取实时可视化图像，对所述实时可视化图像进行灰度处理，得到实时灰度图像；

38、对所述实时灰度图像进行均值滤波处理，得到实时灰度值；

39、将所述实时灰度值代入上述的拟合曲线，得到实时氢气浓度。

40、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

41、本发明公开一种氢气浓度可视化图像标定系统、方法及检测方法，系统包括：气体喷射模块，用于存储并喷射不同浓度的氢气；浓度测量模块，用于测量第一设定区域内不同氢气浓度下的浓度数据；可视化成像模块，用于获取第二设定区域内不同氢气浓度下的可视化图像；处理器，用于将各所述可视化图像进行灰度转换，得到若干个灰度图像，并根据若干个灰度图像和若干个浓度数据进行拟合，得到拟合曲线。本发明提高了可视化图像标定结果的准确性，继而提高了浓度检测的准确性。

技术特征：

1.一种氢气浓度可视化图像标定系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的氢气浓度可视化图像标定系统，其特征在于，所述气体喷射模块包括：

3.根据权利要求1所述的氢气浓度可视化图像标定系统，其特征在于，所述浓度测量模块包括：

4.一种氢气浓度可视化图像标定方法，所述氢气浓度可视化图像标定方法适用于权利要求1-3任意一项所述的氢气浓度可视化图像标定系统，其特征在于，所述氢气浓度可视化图像标定方法包括：

5.根据权利要求4所述的氢气浓度可视化图像标定方法，其特征在于，所述对各所述可视化图像进行灰度转换，得到若干个灰度图像，基于若干个所述灰度图像确定采集区域，基于所述采集区域对若干个所述灰度图像进行分割，得到若干个分割灰度图像，包括：

6.根据权利要求4所述的氢气浓度可视化图像标定方法，其特征在于，所述对各所述分割灰度图像进行特征提取及去背景处理，得到若干个特征灰度数据，包括：

7.根据权利要求4所述的氢气浓度可视化图像标定方法，其特征在于，所述拟合曲线如下式：；式中：为灰度值，m为氢气浓度百分数的分子，a、c、d和e均为多项式系数值。

8.一种氢气浓度检测方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开一种氢气浓度可视化图像标定系统、方法及检测方法，涉及气体浓度检测技术领域，系统包括：气体喷射模块，用于存储并喷射不同浓度的氢气；浓度测量模块，用于测量第一设定区域内不同氢气浓度下的浓度数据；可视化成像模块，用于获取第二设定区域内不同氢气浓度下的可视化图像；处理器，用于将各所述可视化图像进行灰度转换，得到若干个灰度图像，并根据若干个灰度图像和若干个浓度数据进行拟合，得到拟合曲线。本发明提高了可视化图像标定结果的准确性，继而提高了浓度检测的准确性。

技术研发人员：李建威,李永泽,陈玮山,高雷,侯永平,郝冬
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13