摘 要

随着全球工业化的进步和人类信息技术文明的成熟，人类获得热能和能量的渠道和方法越来越多样化，但是通过火焰燃烧得到我们所需的能量还是目前最为广泛的一种使用方法。因此火焰图像处理的研究还是具有很强的现实意义，不光是在如何得到能量上，还是在火灾预警等灾害预防方面也有很大的应用前景。燃烧火焰的温度检测又是其中最具发展潜力的热点领域。

本文将数字图像处理技术与火焰温度检测进行结合。针对采集到的火焰数字图像，根据MATLAB的图像处理功能和火焰燃烧的辐射特性，对其进行预处理，得到需要的火焰特征量，最后设计并且运用MATLAB软件仿真实现了基于数字图像分析与处理技术的火焰温度检测。

研究结果显示通过数字图像处理的技术对火焰燃烧的图像处理后进行温度检测是可行的，这丰富了实现火焰温度检测的可行手段，对其他相关领域的研究也提供了很好的辅助手段。

本文的特色：研究了各种火焰图像处理的测温算法，分析了算法的优缺点从而选择更易达到实验的要求的算法，该识别系统实现了对火焰数字图像的增强，去噪，分割及温度检测，检测精度较高，但是对于图像的清晰度要求也相应较高。

关键字：火焰温度；数字图像处理；MATLAB；温度检测

Abstract

With the maturity of global industrialization and progress of human civilization , channels and methods of human’s access to energy have become more diverse. But the way that we get energy in need by burning is still wildly used. So we still have great practical significance for the study of flame image processing, not only how to get it, but also has great prospects in terms of disaster prevention and early warning of fire. The combustion flame temperature detection is one of the most important areas and focus.

The article focus on combing the digital image processing with temperature checking. According to the functions of MATLAB image processing and radiation characteristics of flame burning, we use digital camera to gather the image information, then we step to deal with the image of burning fire by digital image processing, in order to extract the feature amount of fire.

The research shows that we can design and use MATLAB software simulation to realize the image processing as well as the flame temperature detection. In other areas of our research it provide a good adjunct for us.

Features of this paper: the study of various temperature flame image processing algorithms to analyze the advantages and disadvantages of the algorithm thus easier to achieve requirements of the experiment, the identification system can enhance the flame, noise removal, segmentation, recognition rate, but it asks for high demanding of image resolution.

Key Words:Flame image;Image processing ;MATLAB;Temperature checking

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1研究的背景及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3温度检测系统的概述 2

1.3.1火焰图像处理测温原理 2

1.3.2温度检测的方法 2

1.4论文的研究内容 3

第2章 系统的总体设计 4

2.1系统的功能描述 4

2.2总体设计 4

2.3 总体功能模块 5

2.4 方案的比较及确定 6

第3章 功能模块设计 8

3.1 图像的采集 8

3.1.1 彩色CCD相机 8

3.1.2 图像采集卡 9

3.2 图像的预处理 10

3.2.1 火焰图像的噪声去除 10

3.2.2图像的灰度化 12

3.2.3图像的增强 13

3.2.4图像的二值化 15

3.3图像的分割 16

3.3.1基于阈值的分割 16

3.3.2颜色模型分割 17

3.3.3图像的形态学处理 19

第4章 温度的检测 22

4.1酒精灯火焰图像的检测方法 22

4.2热辐射的概念 22

4.3黑体辐射 22

4.4灰体辐射 23

4.5热辐射测温法 24

第5章MATLAB 结果仿真 25

5.1MATLAB的简介 25

5.2MATLAB设计仿真与结果分析 25

第6章 总结 31

6.1全文总结 31

6.2进一步的研究展望 31

参考文献 32

致谢 33

第1章 绪论

1.1研究的背景及意义

伴随着我国工业化程度越来越高和科学技术的发展，能源已经成为和国民经济发展以及社会发展关联性很高的因素，而通过燃烧得到能量还是目前在生产实际中广泛应用的形式，因此做关于火焰图像的温度检测是具有很强的应用性和现实意义的。在当今世界，能源短缺的问题已经成为各国政府急需解决的，我国的发电模式以火力发电、水力发电、风力发电为主，但是水利和风力发电受地形、气候、环境等等因素的制约很大，因此目前我国还是以火力发电的方式为主，这样的方式还会保持很长的一段时间，因此在不同的生产情况下都会要用到温度检测，面对不同的检测条件和环境，需要找到最为合适的检测手段，基于火焰图像处理从而实现温度检测也是目前很有发展潜力的一项手段，所以本文将其作为研究重点去推进，即是对潜在新兴科学技术的探索，也是对未来工业产业化趋势的一种把握。

基于图像处理的火焰温度检测分析系统主要任务是得到采集的火焰燃烧图像之后，用仿真软件MATLAB对图像进行预处理，包括图像的灰度化、图像的去噪、图像的增强、图像的边缘检测和分割，得到的火焰图像信息通过热辐射公式可以计算出绝对温度和图像灰度值之间的联系，从而测得温度值可用于日常生产实践中。

1.2国内外研究现状

近几年来随着科学技术的迅猛发展，国内外越来越多的学者将自己研究的热点和精力都投向了将数字图像处理技术应用于检测火焰温度中，融合火焰电视系统和计算机检测装置，开发了基于燃烧火焰图像信息的智能火焰温度检测系统。