[发明专利]基于阵列光栅的油罐表面温度场图像火灾监测方法

权利要求书

1.基于阵列光栅的油罐表面温度场图像火灾监测方法，具体包括以下步骤：

步骤1，将阵列光栅感温光缆作为温度传感器，敷设于油罐表面，阵列光栅感温光缆中的各个探测单元用于探测整个区域的温度信号；

将各个时刻采集到的数据进行拼接，得到t秒内的全段温度信号矩阵，根据全段温度信号矩阵绘制温度场图像，温度场图像中矩阵横轴方向表示空间距离，矩阵纵轴方向表示时间，形成空间-时间温度场图像以及相应矩阵；

步骤2，对温度场图像进行处理，分为前景和后景部分；

步骤3，再将温度场图像后景部分作为此段时间的基准温度，计算每列的均值，得到基准温度序列；

步骤4，将基准温度序列加设定值Thigh作为此时的高温阈值，查找空间-时间温度场图像是否存在达到高温阈值的区域，若存在，统计此区域的空间涵盖范围，发出高温报警；

步骤5，对温度场图像前景部分做Blob检测，将基准温度序列加设定值Trise作为此时的升温阈值，对于Blob检测得到的奇异区域，若存在大小超过阈值异常升温区域阈值TminArea、温度超过升温阈值的奇异区域，则统计此区域的空间涵盖范围，发出升温报警。

2.根据权利要求1所述的基于阵列光栅的油罐表面温度场图像火灾监测方法，其特征在于，步骤2中对温度场图像先进行顶帽变换处理，再用OTSU算法提取全局阈值，分为前景和后景部分。

3.根据权利要求2所述的基于阵列光栅的油罐表面温度场图像火灾监测方法，其特征在于，OTSU算法步骤具体为：

假设存在阈值T_H，T_H为温度场图像前景和后景划分阈值，将温度场图像所有像素分为C₁和C₂两类，其中C₁小于T_H、C₂大于T_H，则这两类像素各自均值就为m₁、m₁，图像全局均值为m_G，像素被分为C₁和C₂类的概率分别为p₁、p₂，因此：

p₁*m₁+p₂*m₂＝m_G                          (1)

p₁+p₂＝1                              (2)

根据方差的概念，类间方差表达式为：

σ²＝p₁(m₁-m_G)²+p₂(m₂-m_G)²                    (3)

把上式化简，并将公式(1)带入公式(3)，可得：

σ²＝p₁p₂(m₁-m₂)²                           (4)

统计得到温度场图像中的最大值L，其中：

按照公式(4)，遍历数值0-L，求出使公式(4)最大的k，k∈(0,L)，即为全局阈值。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的基于阵列光栅的油罐表面温度场图像火灾监测方法，其特征在于，

步骤3中查找空间-时间温度场图像是否存在达到高温阈值的区域，具体方法为：

记探测温度信号的单元数量为n，则高温阈值是一个1行n列的序列，记空间-时间温度场矩阵的行数为t，即在t时间内形成的空间-时间温度场矩阵，将高温阈值序列复制堆叠成一个t行n列的矩阵，使其矩阵大小与空间-时间温度场矩阵相同，再通过高温阈值矩阵减去空间-时间温度场矩阵得到差值矩阵，查找此差值矩阵中是否存在＞0的区域。若存在，统计此区域的空间涵盖范围，发出高温报警。