[发明专利]基于视频信号的工厂烟气排放自动监测系统

摘要

本发明公开了基于视频信号的工厂烟气排放自动监测系统，包括视频获取模块、视频处理模块及信息管理模块，所述视频获取模块包括摄像机、视频采集卡和计算机；所述视频采集卡安装在计算机上，其输入端与摄像机连接；所述视频处理模块包括视频处理系统；所述信息管理模块主要用于保存、记录监测结果信息。所述摄像机拍摄含被监测烟囱出口的视频并传输给视频采集卡，视频采集卡将摄像机采集的模拟视频信号转换为数字信号，由计算机中的视频处理系统进行实时处理，视频处理系统通过一种改进的反投影法对视频进行处理，以判断所监测的烟囱是否在排烟。

主权项

基于视频信号的工厂烟气排放自动监测系统，包括视频获取模块、视频处理模块及信息管理模块，其特征在于：所述视频获取模块包括摄像机(1)、视频采集卡(2)和计算机(3)；所述视频采集卡(2)安装在计算机(3)上，其输入端与摄像机(1)连接；所述视频处理模块包括视频处理系统(4)；所述信息管理模块主要用于保存、记录监测结果信息；所述摄像机(1)拍摄含被监测烟囱出口的视频并传输给视频采集卡(2)，视频采集卡(2)将摄像机采集的模拟视频信号转换为数字信号，由计算机(3)中的视频处理系统(4)进行实时处理，视频处理系统(4)通过一种改进的反投影法对视频进行处理，以判断所监测的烟囱是否在排烟；所述视频处理系统(4)包含以下处理步骤：步骤1，摄像机镜头及镜头保护罩玻璃污染检测：通过计算检测视频中当前帧图像的边缘强度，得到一种自适应的轮廓检测算法，并通过此算法获取图像中的轮廓总数及轮廓覆盖总面积，所述轮廓覆盖总面积以像素为单位，若轮廓总数或轮廓总面积其中一项超出设定阈值，则认为摄像机镜头有污染，系统停止监测，并发出警报或提示工作人员处理，若两者都未超出设定阈值，则执行下述的排烟监测步骤；步骤2，运动目标提取：建立不受光照变化影响的参考像素值模型，并计算当前帧图像的实际像素值与参考像素值的差值以提取监测视频中所有的运动目标，设t时刻视频中某一点的参考像素值为μt：μt＝(1‑α)μt‑1+αpt  (1)其中，α为设定常数，μt‑1为t‑1时刻此点的参考像素值，pt为当前时刻此点的实际像素值；当光照强度随时间发生缓慢变化时，背景点的参考像素值μt也将沿光照强度的变化方向发生缓慢变化，故相邻帧背景点的参考像素差值不会超过设定的阈值，即可消除静止背景点的干扰，提取出监测视频中的运动目标；步骤3，消除背景中云的干扰：若所采集的视频背景中有移动的云团，会对检测烟囱口排烟造成明显的干扰，可在监控视场中设置多处云团观察区域，并计算每块区域的归一化概率密度直方图，通过概率密度直方图反投影得到监测视频中与云团观察区域具有相似色调值的区域‑概率云团区，并将其像素值设置为0，则可消除监测视频中运动云团的干扰；步骤4，排烟检测：根据步骤2‑3，若烟囱出口处还存在运动物体，则可判断烟囱正在排烟，否则即为未排烟，从而实现烟囱是否正在排烟的自动检测；步骤5，若监测结果为正在排烟：则信息管理模块自动将对应的烟囱号、排放起止时刻、排烟开始到结束时段视频保存、记录到数据库中，还可根据需要发出提示、报警。