(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210190036.5 (22)申请日 2022.02.28 (71)申请人 中国民航大 学 地址 300300 天津市东 丽区津北公路2898 号 (72)发明人 金洋　丁坤英　王志平　 (74)专利代理 机构 哈尔滨市阳光惠远知识产权 代理有限公司 2321 1 专利代理师 孙莉莉 (51)Int.Cl. G06V 20/00(2022.01) G06V 20/40(2022.01) G06V 10/44(2022.01) G06V 10/764(2022.01) G06V 10/82(2022.01)G06K 9/62(2022.01) G06N 3/04(2006.01) G06T 7/62(2017.01) F02D 41/22(2006.01) (54)发明名称 一种基于视频分析的燃油喷嘴多特征状态 评估方法、 设备及 介质 (57)摘要 本发明提出一种基于视频分析的燃油喷嘴 多特征状态评估方法、 设备及介质， 所述方法利 用高速摄像机拍摄燃油喷嘴的喷油状态， 拍摄时 应保证油液(滴)与背景之间具有最大的灰度差； 选取喷油稳定的视频片段， 并选取油液形成圆锥 的左右边缘区域； 利用稀 疏光流法跟踪液滴的移 动轨迹， 并计算液滴的速率； 利用稠密光流法计 算油液分布区域， 并计算喷油锥角； 利用图像二 值化算法以及边界提取算法， 获取液滴的外接圆 或外接四边形， 并计算液滴的面积； 将上述三个 评价燃油喷嘴工作状态的特征数值化后， 利用机 器学习方法获得特征与燃油喷嘴状态的映射关 系， 并计算燃油喷嘴工作状态正常的程度。 本发 明能够有效降低测试过程中人的参与， 降低工作 环境对人体的伤害。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 114663740 A 2022.06.24 CN 114663740 A 1.一种基于视频分析的燃油喷嘴多特征状态评估方法， 其特征在于， 所述方法具体包 括以下步骤： 步骤一： 利用高速摄像机拍摄燃油喷嘴的喷油状态， 拍摄时应保证油滴与背景之间具 有最大的灰度差； 步骤二： 选取喷油稳定的视频片段， 并选取油滴形成圆锥的左右边缘区域； 利用稀疏光 流法跟踪液滴的移动轨 迹， 并计算液滴的速度； 步骤三： 利用稠密光 流法计算油液分布区域， 并计算喷油锥角和液滴的面积； 步骤四： 将液滴的速度、 喷油锥角和液滴的面积三个评价燃油喷嘴工作状态的特征数 值化后， 利用机器学习 方法获得特征与燃油喷嘴状态的映射关系， 并计算燃油喷嘴工作状 态正常的程度。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 在步骤一中， 整个拍摄系统的具体设置为： 拍摄系统由光源、 背景板以及高速摄 像机构成； 光源的位置位于喷油装置与背景板之间斜上方， 形成 “摄像机‑喷油装置 ‑光源‑背景 板”的相对位置； 光源方向由上向斜下方照在浅色背景板上， 保证背景板与液滴之间具有最大的灰度 差； 光源保证背景板具有均匀光照， 背景板具有漫反射 性质； 高速摄像机光轴处于水平位， 喷油形成锥体的侧边 穿过视平面中心； 在开始拍摄视频前， 利用标定板获得图像像素与物理距离之间的换算关系， 即标定值 dmm/pixel。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特 征在于， 所述液滴的速度计算方法具体为： 选择喷油形成锥体的边 缘为分析对象， 并截取锥体中段 液滴均匀部分进行分析； 利用稀疏光流法计算液滴的特征点， 进一步返回液滴在相邻两帧图像中特征点沿x方 向和y方向的像素偏 移量{Δxt}和{Δyt}序列， 并根据标定值d  mm/pixel将像素偏 移量转换 成物理量的偏移量序列， 即{Δxt×d}和{Δyt×d}； 利用高速摄像机的拍摄帧率 f和像素与物 理距离之间的换算公式， 计算每一个液滴沿x 方向和y方向的速度集 合{vxt|1≤t≤n}、 {vyt|1≤t≤n}， 其中， n 为视频帧数； 以vxt、 vyt为随机变量， 获得{vxt}、 {vyt}的统计分布模型， 并计算速度分布的均值和方 差。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特 征在于， 所述换算公式具体为： 其中， vxt表示液滴沿x方向的速度， vyt表示液滴沿y方向的速度。 5.根据权利要求 4所述的方法， 其特 征在于， 所述喷油锥角计算方法具体为： 选择喷油形成锥体的全貌为分析对象， 并截取锥体中上 段部分进行分析； 利用稠密光流法计算视频中每一个像素点在相邻 两帧图像中的像素偏移量， 并将像素 偏移量映射到RGB空间， 形成新的图像帧序列 {framei}；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114663740 A 2利用卷积算子将framei模糊化， 得到{new_framei}； 提取new_framei中锥体两侧的边缘线， 计算边缘线的夹角即喷油锥角anglej， 得到喷油 锥角序列 {anglej}； 计算{anglej}的平均值。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特 征在于， 所述液滴的面积计算方法具体为： 选择喷油形成锥体的边 缘为分析对象， 并截取锥体中段 液滴均匀部分进行分析； 对视频中每一帧图像进行二值化处理， 计算图像中所有液滴的边界， 并利用标定值 dmm/pixel， 计算每一个液滴的实际面积{areai}； 以areai为随机变量， 获得{areai}的统计分布模型， 并计算 面积分布的均值和方差 。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特 征在于， 所述机器学习方法具体为： 选取损伤状态已知的多个燃油喷嘴， 利用拍摄系统对信号视频进行采集， 得到视频集 合{vidi}， 其中下标i为燃油喷嘴的状态下标， 并根据不同的燃油喷嘴状态对视频信号进行 标注， 得到标签集和{labeli}； 将每一个视频vidi分为若干段， 得到样本集合{vidi_ samplej， labeli}； 针对每一个vidi_samplej， 计算得到相应的液滴速度、 喷油锥角和液滴面积特征， 从而 得到最终的样本集合S＝{vidi_samplej， anglej， areaj， mean(vxj)， mean(vyj)， variance (vxj)， variance(vyj)， labeli}； 构建神经网络分类 器模型， 利用样本数据集 合S对分类 器模型进行训练和验证。 8.一种电子设备， 包括存储器和 处理器， 所述存储器存储有计算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1 ‑7所述方法的步骤。 9.一种计算机可读存储介质， 用于存储计算机指令， 其特征在于， 所述计算机指令被处 理器执行时实现权利要求1 ‑7所述方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114663740 A 3