滚筒热风循环式沥青路面养护车是通过燃烧器加热热风经热风循环系统对沥青料进行加热,在加热过程中沥青料随滚筒旋转处于动态抄料状态。滚筒抄料沥青料面温度场是滚筒热风流分布状况最直接的表现形式,然而,由于滚筒热风循环加热内部具有复杂的物理、化学、动力学过程,很难直接建立准确的沥青料面温度与热风场模型关系。因此,如何反应滚筒在整个加热过程中料面温度场的关系是滚筒热风循环式沥青路面养护车的关键。本文采用SPEC专用控制器和红外热像仪进行采集处理可以很好的改善图像质量;针对单一传感器检测信息难以建立准确的滚筒内沥青料面温度场模型的问题,在多传感器信号分析的基础上对传感器测量值进行动态修正提高动态温度测量精度,尹从而准确测量滚筒内部实际料温。
滚筒料面红外测温
滚筒测温系统的结构枢图如图1所示,传感器数据采集模块将热像仪摄取的红外热图像和多传感器信号采集到EPEC专用控制器中,由图像数据处理模块对图像进行滤波、去噪、分块等处理,并由多传感器动态修正模块对结果进行修正之后,通过温度显示模块显示出滚筒温度。
热风式滚筒加热的红外图像能够反映沥青料面温度场的分布状况,然而,由于热风式滚筒在旋转抄料时其内部存在粉尘、沥青烟雾、设备热噪声等各类「扰,为得到真实可靠的数据,需对采集的数据进行图像滤波、图像分割和特征提取以获得料面温度场、中心位置和径向温度分布等特征信息,通过对特征信息处理分析可以反应热风式滚筒加热沥青料的温度。
图像数据滤波
针对热风式滚筒加热过程的复杂性、结构的特殊性以及红外图像中各种脉冲、高斯噪声的影响,采用中值和均值混合滤波的方法,对热风式滚筒内部的空间和时间尺度两个方面进行滤波,图像滤波的流程图如图2所示。采集的图像质量有了明显的提高,对比如图3,4所示。
图3为热风式滚筒内部料面燃烧器启停时的红外图像,存在一定数量的移动亮斑。图4为通过上述图像滤波处理后获得的红外图像,明显滤除了图3中存在的亮斑。
图像数据分割
沥青路面养护车热风式滚筒红外图像中的目标与分布级具有明显的差别,根据热风式滚筒沥青料分布特点,首先通过区域分析法进行图像分割,将不同区域的温度进行划分,同时考虑到单纯区域分析法存在的问题,采用最大类间方差分割法进行阈值计算,图像分割流程如图5所示。
其阈值求解算法如下:设采集图像的亮度为m,分离两区域的量度阂值为t,表示第j级的像素数,n表示所有像素数总和,G表示图像的级数(本文中G=256),表示第j级对应的值。图像被阈值t分离后的两个区域所占面积比、分割后区域1和区域2的区域问方差,其区域间方差计算公式如下:
式中:Q1----区域1的面积比;
Q2----区域2的面积比;
U----整幅图像的平均色度;
U1 ----区域1图像的平均色度;
U2----区域2图像的平均色度。
通过以上区间方差计算到最大取值时的t被认为是两个区域,滚筒内部沥青料日标和背景的最佳分离阈值r*,即:Y*=t。
采用类间方差法表示沥青路面养护车热风式滚筒红外图像背景和口标两部分之间的差别,方差越大说明差别越大,类间方差最大的分割意味着错分概率最小。按照此方法分割图像分割结果和期望得到的图像特征区域是一致的,符合阀值选择策略的思想。