[发明专利]基于图像特征回归的多视角流形分析故障诊断方法

摘要

本发明提供一种基于图像特征回归的多视角流形分析故障诊断方法，涉及工业冶炼过程控制技术领域。该方法首先在电熔氧化镁的工业过程中利用多个摄像头从多个视角采集电熔氧化炉图像数据并将其灰度化，得到每个视角采集的视频图像的灰度矩阵；然后建立基于图像特征回归的多视角流形分析故障模型，并计算得到模型中的灰度特征矩阵、每个视角的权重系数、每个视角的映射关系矩阵及残差；最后通过多个视角重新采集电熔氧化镁熔炼过程的待检测数据图像对电熔镁炉工况进行检测。本发明提供的基于图像特征回归的多视角流形分析故障诊断方法，在复杂的现场环境下能有效地提升识别电熔镁炉熔炼运行状态的识别度和准确性，大大降低过程检测的误报率、漏报率。

主权项

1.一种基于图像特征回归的多视角流形分析故障诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：采集数据；在电熔氧化镁的工业过程中利用多个摄像头从多个视角采集电熔氧化炉图像数据并将其灰度化，得到每个视角采集的视频图像的灰度矩阵v＝1.2，…，r，r为视角总数，i＝1，…，N，N为每个视角采集的图像数据个数；步骤2：在原始图像数据保持流形结构的基础上，使得多视角图像灰度矩阵降维之后的向量在一定的残差下，回归到图片特征上，进而建立基于图像特征回归的多视角流形分析故障模型，如下公式所示：其中，为正常熔炼过程第v个视角采集的第i个视频图像的灰度矩阵，为第v个视角采集的第j个视频图像的灰度矩阵；W^v∈n×1为第v个视角的映射关系矩阵；Y∈m×1为灰度特征矩阵；b∈m×1为残差；为第v个视角的权重系数；步骤3：选取Y∈m×1个灰度特征；步骤4：求取每个视角的权重系数；步骤5：固定残差b，迭代求解多视角流形分析故障模型中每个视角的映射关系矩阵；步骤6：固定映射关系矩阵W^v，迭代求解多视角流形分析故障模型中的残差b；步骤7：通过多个视角重新采集电熔氧化镁熔炼过程的待检测数据图像，将上述步骤得出的W^v，Y，b及待检测数据带入步骤2建立的基于图像特征回归的多视角流形分析故障数学模型中，求取与Y+b的余弦值f^v，画出f^v的图像；步骤8：计算每个视角的余弦值f^v的控制限，判断待检测数据所对应的电熔镁炉工况时刻是否有故障发生；采用核密度估计的方法，得到不同视角的余弦值f^v的控制限t^v，并将其画在步骤7的余弦值f^v的图像里，则高于控制限的待检测数据所对应的电熔镁炉工况时刻为有故障发生，低于控制限的待检测数据所对应的电熔镁炉工况时刻为正常过程。