利用红外热像仪的锅炉热效率在线检测与分析系统的制作方法

1.本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及利用红外热像仪的锅炉热效率在线检测与分析系统。


背景技术：

2.工业锅炉工作过程中往往通过红外热像仪成红外图像对其热效率进行检测与分析，根据热像仪获取锅炉表面温度计算热效率。在实际生产生活中，由于锅炉表面出现炉灰，锅炉形状不均匀等因素，会使红外图像显色偏差，大大影响锅炉热效率的判断，所以需要通过区域生长对红外图像进行分割，挑选能够正常显示锅炉表面温度区域的红外图像获取锅炉温度。
3.传统的区域生长算法在进行生长的过程中根据单一灰度阈值判断是否进行生长，由于红外图像整体亮度偏高，对比度较低，灰度阈值选取过高容易使分割区域不完全，阈值选取过低容易把变化平缓的缺陷区域归为正常区域中，即单一的确定阈值很难做到很好的分割效果。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提供利用红外热像仪的锅炉热效率在线检测与分析系统，所述系统包括：图像获取模块，获取锅炉灰度图像中的锅炉区域；生长区域获取模块，根据锅炉区域获得初始种子点；根据初始种子点获得生长区域，根据生长区域中的生长点获得待生长点；根据初始种子点的灰度值以及待生长点与生长点的灰度差异获得待生长点的可变化范围，根据待生长点的可变化范围获得待生长点的阈值范围，根据待生长点的阈值范围获得初始生长区域；计算待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平和整体灰度值水平阈值；根据待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平和整体灰度值水平阈值获得所有生长区域；对锅炉区域中剩余像素点进行处理，获得最终生长区域；锅炉热效率分析模块，对最终生长区域进行筛选获得分割后的正常锅炉区域，根据分割后的正常锅炉区域，通过局部温度获取整体温度计算锅炉热效率；所述根据初始种子点的灰度值以及待生长点与生长点的灰度差异获得待生长点的可变化范围，包括的具体步骤如下：式中，r表示待生长点的可变化范围，表示初始种子点的灰度值，表示待生长点与生长点的灰度值的差值的绝对值，表示反正切函数。
5.进一步地，所述获得初始种子点，包括的具体步骤如下：在锅炉区域中任意选取一个灰度值最大的像素点作为初始种子点。
6.进一步地，所述根据初始种子点获得生长区域，根据生长区域中的生长点获得待生长点，包括的具体步骤如下：初始时，将初始种子点组成的区域记为生长区域，将生长区域中的像素点记为生长点；对于生长区域中任意一个生长点，将位于生长点的8邻域内且不属于是生长区域的任意一个像素点作为待生长点。
7.进一步地，所述根据待生长点的可变化范围获得待生长点的阈值范围，根据待生长点的阈值范围获得初始生长区域，包括的具体步骤如下：根据待生长点的可变化范围获得待生长点的阈值范围为，表示初始种子点的灰度值，r表示待生长点的可变化范围；根据待生长点的灰度值与待生长点的阈值范围，判断待生长点是否作为生长点加入生长区域中：如果待生长点的灰度值在待生长点的阈值范围内，将待生长点作为生长点加入生长区域中，否则，待生长点都不能作为生长点加入生长区域中；同理，根据下一个待生长点的灰度值与待生长点的可变化范围，判断下一个待生长点是否作为生长点加入生长区域中，直到生长区域的所有待生长点都不能作为生长点加入生长区域中，将此时获得的生长区域作为初始生长区域。
8.进一步地，所述计算待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平，包括的具体步骤如下：式中，为待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平，为待生长点加入生长区域前的生长区域的整体灰度值水平，h表示待生长点的灰度值，表示待生长点加入生长区域前的生长区域中生长点的数量。
9.进一步地，所述整体灰度值水平阈值的获取方法具体如下：将初始生长区域的所有像素点的灰度值的平均值作为初始生长区域的整体灰度值水平，将初始生长区域的整体灰度值水平作为整体灰度值水平阈值。
10.进一步地，所述获得所有生长区域，包括的具体步骤如下：在锅炉区域中除初始生长区域外的其他区域任意选取一个灰度值最大的像素点作为种子点；初始时，只有一个种子点，将种子点组成的区域记为生长区域，将生长区域中的像素点记为生长点；对于生长区域中任意一个生长点，将位于生长点的8邻域内且不属于是生长区域的任意一个像素点作为待生长点；根据待生长点与生长点的灰度差异获得待生长点的可变化范围，根据待生长点的可变化范围获得待生长点的阈值范围；计算待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平；根据待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平、整体灰度值水平阈
值、待生长点的灰度值以及待生长点的阈值范围，判断待生长点是否作为生长点加入生长区域中：如果待生长点的灰度值在待生长点的阈值范围内，且待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平大于等于整体灰度值水平阈值，则将待生长点作为生长点加入生长区域中，否则，待生长点都不能作为生长点加入生长区域中；同理，根据下一个待生长点的灰度值与待生长点的可变化范围，判断下一个待生长点是否作为生长点加入生长区域中，直到生长区域的所有待生长点都不能作为生长点加入生长区域中，将此时获得的生长区域作为新的生长区域；以此类推，获得锅炉区域中所有生长区域。
11.进一步地，所述对锅炉区域中剩余像素点进行处理，获得最终生长区域，包括的具体步骤如下：将锅炉区域中不属于任意一个生长区域且被生长区域包围的任意一个像素点记为目标像素点，对目标像素点进行处理：计算目标像素点与目标像素点的8邻域内所有像素点的灰度值的标准差，记为目标像素点的邻域差异水平；如果目标像素点的邻域差异水平大于预设阈值k，则目标像素点为噪声点，将噪声点的灰度值修正为噪声点的8邻域内所有像素点的灰度值的均值，并将修正后的噪声点作为生长点加入生长区域中；以此类推，对锅炉区域中不属于任意一个生长区域且被生长区域包围的所有像素点进行处理，将处理后获得的生长区域作为最终生长区域。
12.进一步地，所述对最终生长区域进行筛选获得分割后的正常锅炉区域，包括的具体步骤如下：对获得的最终生长区域进行筛选，将包含像素点的数量大于预设数量阈值s的最终生长区域作为分割后的正常锅炉区域。
13.本发明的技术方案的有益效果是：针对通过区域生长对锅炉红外图像进行分割，挑选能够正常显示锅炉表面温度的区域时，由于锅炉红外图像整体亮度偏高且对比度较低，单一的确定阈值很难得到很好的分割效果的问题；本发明为了保证生长区域内整体灰度水平较高，将最大的灰度值对应的像素点作为种子点进行区域生长，通过分析待生长点和生长点之间的灰度差异获得待生长点的可变化范围，结合初始种子点的灰度值自适应获得待生长点的阈值范围，进而判断待生长点是否作为生长点加入生长区域中，以此，获得初始生长区域；除了考虑待生长点的灰度值是否在待生长点的阈值范围内，还需要对待生长点作为生长点加入生长区域后生长区域的整体灰度值水平，与待生长点作为生长点加入生长区域前生长区域的整体灰度值水平进行比较判定，因此，本发明将初始生长区域的整体灰度值水平作为整体灰度值水平阈值，根据待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平、整体灰度值水平阈值、待生长点的灰度值以及待生长点的阈值范围，判断待生长点是否作为生长点加入生长区域中，进而获得所有生长区域，本发明避免了非正常区域的误生长，从而达到使生长结果更加准确，更具生长区域挑选能够正常显示锅炉表面温度的区域，获取准确的锅炉温度和锅炉热效率。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本发明的利用红外热像仪的锅炉热效率在线检测与分析系统的系统框图。
具体实施方式
16.为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的利用红外热像仪的锅炉热效率在线检测与分析系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
17.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
18.下面结合附图具体的说明本发明所提供的利用红外热像仪的锅炉热效率在线检测与分析系统的具体方案。
19.请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的利用红外热像仪的锅炉热效率在线检测与分析系统，该系统包括以下模块：图像获取模块101，用于获取锅炉灰度图像和锅炉区域。
20.需要说明的是，本实施例基于图像处理进行，由于红外图像主要通过亮度反映温度情况，可将红外图像转换为灰度图，节约存储空间的同时，也降低了对图像的操作难度。语义分割只保留锅炉部分可以排除环境区域对后续图像分割过程中的干扰。
21.具体的，通过安装在锅炉房的红外相机采集锅炉红外图像，对锅炉红外图像进行灰度化处理获得锅炉灰度图像；对锅炉灰度图像进行语义分割，获得锅炉区域和背景区域。
22.至此，获得锅炉灰度图像和锅炉区域。
23.生长区域获取模块102，用于根据锅炉区域灰度图像获得初始种子点；根据初始种子点的灰度值和待生长点与生长点的灰度差异获得待生长点的可变化范围，根据待生长点的可变化范围获得待生长点的阈值范围，根据待生长点的阈值范围获得初始生长区域；根据待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平和整体灰度值水平阈值，获得所有生长区域；对锅炉区域中剩余像素点进行处理，获得最终生长区域。
24.需要说明的是，选取单一灰度阈值对锅炉图像进行区域生长，会因为锅炉图像不同区域的不同特征对分割结果产生影响：阈值选取过小会使本属于正常区域的图像无法被分割出来，而选取过大可能会导致在一些过度平缓的区域将缺陷区域分割归为正常区域，所以需要对不同区域进行自适应地设置灰度阈值，达到更好的分割效果。根据锅炉区域灰度图像，选取最大的灰度值作为种子点；根据待生长点的灰度差异大小量化灰度值可浮动范围，基于该区域种子点灰度值的可浮动范围获取待生长点的灰度最小阈值；根据灰度阈值比较待生长点是否进行生长，并由此进行生长直到没有点能够继续生长。
25.1、根据锅炉区域灰度图像获得初始种子点。
26.需要说明的是，在已有锅炉灰度图像中，存在部分被炉灰遮盖或锅炉炉壁较厚的区域，被遮挡区域会造成热像仪显色受影响而使锅炉灰度图像灰度值偏低，较厚的炉壁外侧因为散热会使温度偏低。根据红外热像仪成像原理，像素点亮度与温度成正比，温度越高
的位置在锅炉红外图像中对应位置的亮度就越高，在锅炉灰度图像的灰度值也越高。以高温度点在锅炉灰度图像中对应的像素点作为种子点，可以保证种子点在锅炉表面未受影响的正常显色区域。若恰好有处于受影响较大区域的噪声点的灰度值最大并被选为种子点，在后续的生长过程中会因为与周围灰度差异过大而无法生长出一片较大区域，这样的区域会在筛选过程中被删除，故噪声点的存在不会对本实施例的区域生长结果造成影响。
27.进一步需要说明的是，种子点选取为最大的灰度值对应的像素点，以保证生长区域内整体灰度水平较高，待生长点与种子点灰度应比较接近，根据锅炉灰度图像中最大的灰度值对应的像素点作为种子点进行区域生长即可满足条件。
28.具体的，在锅炉区域中任意选取一个灰度值最大的像素点作为初始种子点；初始时，只有一个初始种子点，此时，将初始种子点组成的区域记为生长区域，将生长区域中的像素点记为生长点。
29.2、根据初始种子点的灰度值和待生长点与生长点的灰度差异获得待生长点的可变化范围，根据待生长点的可变化范围获得待生长点的阈值范围，根据待生长点的阈值范围获得初始生长区域。
30.需要说明的是，基础的区域生长仅根据灰度值的相似程度以及单一地确定灰度阈值来进行区域生长，单一的阈值选取直接决定了区域生长最终效果。因此，阈值的选取就变得尤为重要，阈值选取过大会将锅炉灰度图像中某些不属于正常区域的像素点被错误地分割，阈值选取过小会使分割结果相比于实际正常区域较小而分割不完整。另外，由于锅炉灰度图像中不同区域的特征有所不同，单一的阈值有可能在锅炉灰度图像不同区域产生不同的结果，在一些区域偏高而将错误区域分割，而在另一些区域偏小分割不完全。
31.进一步需要说明的是，一般的区域生长仅仅考虑区域周围像素点与区域内相邻像素点之间的灰度差异，而锅炉灰度图像中的正常区域和异常区域之间灰度值过度往往比较平缓，会出现像素点的误生长。为防止该误生长的发生，考虑待生长点和区域内最高灰度值之间的差异，当待生长点与生长区域内生长点的灰度差异较小，但与种子点的灰度差较大时，不对待生长点进行生长。正常区域灰度变化应该是平滑的，待生长点与生长点的灰度差异应较小。综合灰度差异考虑，灰度差异小的待生长点有着较高的目标程度，这样的像素点可变化率较高。
32.具体的，对于生长区域中任意一个生长点，将位于生长点的8邻域内且不属于是生长区域的任意一个像素点作为待生长点；根据待生长点与生长点的灰度差异获得待生长点的可变化范围，具体计算公式为：式中，r表示待生长点的可变化范围，表示初始种子点的灰度值，表示待生长点与生长点的灰度值的差值的绝对值，表示反正切函数。
33.表示根据待生长点与生长点的灰度差异计算出的可变化率，将种子点的灰度值乘以可变化率得到待生长点的可变化范围r，用于计算待生长点灰
度值是否满足生长条件。待生长点与生长点的灰度差异越大，则其与种子点灰度的可变化率应该越小，当灰度差异达到一个特定值时，可变化率趋于0。将函数关系表示为反正切函数，再将结果除以可得到规整为0-1的可变化率；将可变化率与种子点的灰度值相乘得出待生长点的可变化范围。
34.进一步，根据待生长点的可变化范围获得待生长点的阈值范围为，表示初始种子点的灰度值，r表示待生长点的可变化范围；根据待生长点的灰度值与待生长点的阈值范围，判断待生长点是否作为生长点加入生长区域中：如果待生长点的灰度值在待生长点的阈值范围内，则将待生长点作为生长点加入生长区域中，否则，待生长点都不能作为生长点加入生长区域中；同理，根据下一个待生长点的灰度值与待生长点的可变化范围，判断下一个待生长点是否作为生长点加入生长区域中，直到生长区域的所有待生长点都不能作为生长点加入生长区域中，将此时获得的生长区域作为初始生长区域。
35.3、根据待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平和整体灰度值水平阈值，获得所有生长区域。
36.需要说明的是，在区域生长过程中，可能会存在因为现有种子点的灰度值不够高，而导致生长区域内可能存在误判的像素点，因此，判断一个待生长点是否作为生长点加入生长区域中，除了考虑待生长点的灰度值是否在待生长点的阈值范围内，还需要对待生长点作为生长点加入生长区域后生长区域的整体灰度值水平，与待生长点作为生长点加入生长区域前生长区域的整体灰度值水平进行比较判定。
37.进一步需要说明的是，将生长区域中所有生长点的灰度值的均值作为生长区域的整体灰度值水平，根据将待生长点作为生长点加入生长区域后对生长区域的整体灰度值水平的影响，判断待生长点是否作为生长点加入生长区域中。第一次得到的生长区域即初始生长区域是以锅炉灰度图像内灰度值最高像素点作为种子点得到的，相比于后续获得的其他生长区域，初始生长区域的可信度最高，因此，将初始生长区域的整体灰度值水平作为整体灰度值水平的阈值，用于判断后续获得其他生长区域时，将待生长点作为生长点加入生长区域后对生长区域的整体灰度值水平的影响。
38.具体的，将初始生长区域的所有像素点的灰度值的平均值作为初始生长区域的整体灰度值水平，将初始生长区域的整体灰度值水平作为整体灰度值水平阈值。
39.进一步，在锅炉区域中除初始生长区域外的其他区域任意选取一个灰度值最大的像素点作为种子点；初始时，只有一个种子点，此时，将种子点组成的区域记为生长区域，将生长区域中的像素点记为生长点；对于生长区域中任意一个生长点，将位于生长点的8邻域内且不属于是生长区域的任意一个像素点作为待生长点；根据待生长点与生长点的灰度差异获得待生长点的可变化范围，根据待生长点的可变化范围获得待生长点的阈值范围；计算待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平，具体计算公式为：
式中，为待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平，为待生长点加入生长区域前的生长区域的整体灰度值水平，即待生长点加入生长区域前的生长区域中所有像素点的灰度值的均值，h表示待生长点的灰度值，表示待生长点加入生长区域前的生长区域中生长点的数量。
40.对每个待生长点重新计算待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平即灰度均值的方式会存在大量计算冗余，因此，本实施例记录上一个待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平，将上一个待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平作为待生长点加入生长区域前的生长区域的整体灰度值水平，根据待生长点加入生长区域前的生长区域的整体灰度值水平和待生长点的灰度值计算待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平，减少计算量。
41.进一步，根据待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平、整体灰度值水平阈值、待生长点的灰度值以及待生长点的阈值范围，判断待生长点是否作为生长点加入生长区域中：如果待生长点的灰度值在待生长点的阈值范围内，且待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平大于等于整体灰度值水平阈值，则将待生长点作为生长点加入生长区域中，否则，待生长点都不能作为生长点加入生长区域中；同理，根据下一个待生长点的灰度值与待生长点的可变化范围，判断下一个待生长点是否作为生长点加入生长区域中，直到生长区域的所有待生长点都不能作为生长点加入生长区域中，将此时获得的生长区域作为新的生长区域。
42.以此类推，获得锅炉区域中所有生长区域。
43.4、对锅炉区域中剩余像素点进行处理，获得最终生长区域。
44.需要说明的是，在区域生长的获取过程中，如果遇到噪声像素点，由于噪声像素点与周围像素点之间灰度差异较大，因此，噪声像素点不会作为生长点加入生长区域中，此时，需要对剩余锅炉区域中剩余的噪声进行进一步判定。
45.预设一个阈值k，其中本实施例k=80为例进行叙述，本实施例不进行具体限定，其中k根据具体实施情况而定。
46.具体的，将锅炉区域中不属于任意一个生长区域且被生长区域包围的任意一个像素点记为目标像素点，对目标像素点进行处理：计算目标像素点与目标像素点的8邻域内所有像素点的灰度值的标准差，记为目标像素点的邻域差异水平；如果目标像素点的邻域差异水平大于预设阈值k，则目标像素点为噪声点，将噪声点的灰度值修正为噪声点的8邻域内所有像素点的灰度值的均值，并将修正后的噪声点作为生长点加入生长区域中；以此类推，对锅炉区域中不属于任意一个生长区域且被生长区域包围的所有像素点进行处理，将处理后获得的生长区域作为最终生长区域。
47.锅炉热效率分析模块103，用于根据分割后的正常锅炉区域，通过局部温度获取整体温度，计算锅炉热效率。
48.需要说明的是，通过区域生长分割出的正常区域亮度，结合红外热像仪可直接获取到该区域的温度情况，根据一时间段内锅炉表面温度可以计算温度变化情况、最高温度等要素，由此便可计算锅炉热效率。
49.预设一个数量阈值s，其中本实施例s=30为例进行叙述，本实施例不进行具体限
定，其中s根据具体实施情况而定。
50.具体的，对获得的最终生长区域进行筛选，将包含像素点的数量大于预设数量阈值s的最终生长区域作为分割后的正常锅炉区域。
51.进一步，将分割后的正常锅炉区域和锅炉红外图像输入flir tools软件，生成锅炉灰度图像的所有像素点的温度值文件，用于衡量锅炉表面温度情况；将局部温度平均值作为整体的温度平均值进行热效应计算，通过线性插值的方式推断被分割掉的受影响区域温度，进行最终热效应计算，热效应计算为公知技术，此处不再进行赘述。
52.本发明的系统包括图像获取模块、生长区域获取模块和锅炉热效率分析模块，针对通过区域生长对锅炉红外图像进行分割，挑选能够正常显示锅炉表面温度的区域时，由于锅炉红外图像整体亮度偏高且对比度较低，单一的确定阈值很难得到很好的分割效果的问题；本发明为了保证生长区域内整体灰度水平较高，将最大的灰度值对应的像素点作为种子点进行区域生长，通过分析待生长点和生长点之间的灰度差异获得待生长点的可变化范围，结合初始种子点的灰度值自适应获得待生长点的阈值范围，进而判断待生长点是否作为生长点加入生长区域中，以此，获得初始生长区域；除了考虑待生长点的灰度值是否在待生长点的阈值范围内，还需要对待生长点作为生长点加入生长区域后生长区域的整体灰度值水平，与待生长点作为生长点加入生长区域前生长区域的整体灰度值水平进行比较判定，因此，本发明将初始生长区域的整体灰度值水平作为整体灰度值水平阈值，根据待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平、整体灰度值水平阈值、待生长点的灰度值以及待生长点的阈值范围，判断待生长点是否作为生长点加入生长区域中，进而获得所有生长区域，本发明避免了非正常区域的误生长，从而达到使生长结果更加准确，更具生长区域挑选能够正常显示锅炉表面温度的区域，获取准确的锅炉温度和锅炉热效率。
53.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种利用红外热像仪的锅炉热效率在线检测与分析系统，其特征在于，所述系统包括：图像获取模块，获取锅炉灰度图像中的锅炉区域；生长区域获取模块，根据锅炉区域获得初始种子点；根据初始种子点获得生长区域，根据生长区域中的生长点获得待生长点；根据初始种子点的灰度值以及待生长点与生长点的灰度差异获得待生长点的可变化范围，根据待生长点的可变化范围获得待生长点的阈值范围，根据待生长点的阈值范围获得初始生长区域；计算待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平和整体灰度值水平阈值；根据待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平和整体灰度值水平阈值获得所有生长区域；对锅炉区域中剩余像素点进行处理，获得最终生长区域；锅炉热效率分析模块，对最终生长区域进行筛选获得分割后的正常锅炉区域，根据分割后的正常锅炉区域，通过局部温度获取整体温度计算锅炉热效率；所述根据初始种子点的灰度值以及待生长点与生长点的灰度差异获得待生长点的可变化范围，包括的具体步骤如下：式中，r表示待生长点的可变化范围，表示初始种子点的灰度值，表示待生长点与生长点的灰度值的差值的绝对值，表示反正切函数。2.根据权利要求1所述的一种利用红外热像仪的锅炉热效率在线检测与分析系统，其特征在于，所述获得初始种子点，包括的具体步骤如下：在锅炉区域中任意选取一个灰度值最大的像素点作为初始种子点。3.根据权利要求1所述的一种利用红外热像仪的锅炉热效率在线检测与分析系统，其特征在于，所述根据初始种子点获得生长区域，根据生长区域中的生长点获得待生长点，包括的具体步骤如下：初始时，将初始种子点组成的区域记为生长区域，将生长区域中的像素点记为生长点；对于生长区域中任意一个生长点，将位于生长点的8邻域内且不属于是生长区域的任意一个像素点作为待生长点。4.根据权利要求1所述的一种利用红外热像仪的锅炉热效率在线检测与分析系统，其特征在于，所述根据待生长点的可变化范围获得待生长点的阈值范围，根据待生长点的阈值范围获得初始生长区域，包括的具体步骤如下：根据待生长点的可变化范围获得待生长点的阈值范围为，表示初始种子点的灰度值，r表示待生长点的可变化范围；根据待生长点的灰度值与待生长点的阈值范围，判断待生长点是否作为生长点加入生长区域中：如果待生长点的灰度值在待生长点的阈值范围内，将待生长点作为生长点加入生长区域中，否则，待生长点都不能作为生长点加入生长区域中；同理，根据下一个待生长点的灰度值与待生长点的可变化范围，判断下一个待生长点是否作为生长点加入生长区域
中，直到生长区域的所有待生长点都不能作为生长点加入生长区域中，将此时获得的生长区域作为初始生长区域。5.根据权利要求1所述的一种利用红外热像仪的锅炉热效率在线检测与分析系统，其特征在于，所述计算待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平，包括的具体步骤如下：式中，为待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平，为待生长点加入生长区域前的生长区域的整体灰度值水平，h表示待生长点的灰度值，表示待生长点加入生长区域前的生长区域中生长点的数量。6.根据权利要求1所述的一种利用红外热像仪的锅炉热效率在线检测与分析系统，其特征在于，所述整体灰度值水平阈值的获取方法具体如下：将初始生长区域的所有像素点的灰度值的平均值作为初始生长区域的整体灰度值水平，将初始生长区域的整体灰度值水平作为整体灰度值水平阈值。7.根据权利要求1所述的一种利用红外热像仪的锅炉热效率在线检测与分析系统，其特征在于，所述获得所有生长区域，包括的具体步骤如下：在锅炉区域中除初始生长区域外的其他区域任意选取一个灰度值最大的像素点作为种子点；初始时，只有一个种子点，将种子点组成的区域记为生长区域，将生长区域中的像素点记为生长点；对于生长区域中任意一个生长点，将位于生长点的8邻域内且不属于是生长区域的任意一个像素点作为待生长点；根据待生长点与生长点的灰度差异获得待生长点的可变化范围，根据待生长点的可变化范围获得待生长点的阈值范围；计算待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平；根据待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平、整体灰度值水平阈值、待生长点的灰度值以及待生长点的阈值范围，判断待生长点是否作为生长点加入生长区域中：如果待生长点的灰度值在待生长点的阈值范围内，且待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平大于等于整体灰度值水平阈值，则将待生长点作为生长点加入生长区域中，否则，待生长点都不能作为生长点加入生长区域中；同理，根据下一个待生长点的灰度值与待生长点的可变化范围，判断下一个待生长点是否作为生长点加入生长区域中，直到生长区域的所有待生长点都不能作为生长点加入生长区域中，将此时获得的生长区域作为新的生长区域；以此类推，获得锅炉区域中所有生长区域。8.根据权利要求1所述的一种利用红外热像仪的锅炉热效率在线检测与分析系统，其特征在于，所述对锅炉区域中剩余像素点进行处理，获得最终生长区域，包括的具体步骤如下：将锅炉区域中不属于任意一个生长区域且被生长区域包围的任意一个像素点记为目标像素点，对目标像素点进行处理：计算目标像素点与目标像素点的8邻域内所有像素点的
灰度值的标准差，记为目标像素点的邻域差异水平；如果目标像素点的邻域差异水平大于预设阈值k，则目标像素点为噪声点，将噪声点的灰度值修正为噪声点的8邻域内所有像素点的灰度值的均值，并将修正后的噪声点作为生长点加入生长区域中；以此类推，对锅炉区域中不属于任意一个生长区域且被生长区域包围的所有像素点进行处理，将处理后获得的生长区域作为最终生长区域。9.根据权利要求1所述的一种利用红外热像仪的锅炉热效率在线检测与分析系统，其特征在于，所述对最终生长区域进行筛选获得分割后的正常锅炉区域，包括的具体步骤如下：对获得的最终生长区域进行筛选，将包含像素点的数量大于预设数量阈值s的最终生长区域作为分割后的正常锅炉区域。

技术总结
本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及利用红外热像仪的锅炉热效率在线检测与分析系统，包括：获取锅炉灰度图像中的锅炉区域；根据初始种子点的灰度值和待生长点与生长点的灰度差异获得待生长点的可变化范围和阈值范围，根据待生长点的阈值范围获得初始生长区域；计算待生长点加入生长区域后的生长区域的整体灰度值水平和整体灰度值水平阈值；获得所有生长区域；对锅炉区域中剩余像素点进行处理，获得最终生长区域；对最终生长区域进行筛选获得分割后的正常锅炉区域，根据分割后的正常锅炉区域，通过局部温度获取整体温度计算锅炉热效率。本发明避免了非正常区域的误生长，从而达到使生长结果更加准确，获取准确的锅炉温度和锅炉热效率。锅炉热效率。锅炉热效率。


技术研发人员：顾浩东 罗晖 潘宇峰
受保护的技术使用者：无锡洛晟机械设备有限公司
技术研发日：2023.08.30
技术公布日：2023/10/6